鉅大LARGE | 點擊量:2365次 | 2018年09月11日
比亞迪電池材料棄進口轉國產?
2014第二屆中國(成都)鋰電新能源產業國際高峰論壇(ABEC2014,鋰電“達沃斯”)組委會副秘書長、賽迪顧問投資事業部總經理吳輝在接受專訪時,用了三個關鍵詞來形容當下我國爆發式增長的鋰電池行業市場:降價、吃緊、創新。
吳輝認為,首先,現在鋰電池及其核心材料市場產品價格處于全面降價的狀態。動力鋰電池的價格普遍下降得厲害,行業平均價格已經下降到3元/wh左右,部分企業的動力電池價格更是下降到1.5元/wh以下,在全壽命周期內基本上與鉛酸電池具備價格競爭能力。
第二個市場表現就是產能吃緊:特斯拉因為電池產能跟不上需要自建超級工廠;比亞迪由于產能吃緊在深圳坑梓建6GWH的電池工廠;微型電動車的發展讓多氟多、星恒、力神等企業的動力電池產能也吃緊,紛紛擴建產能。電動車拐點到來讓動力鋰電有限產能不足。
第三個關鍵詞就是技術創新:全行業都在發展高能量密度、高安全性和低成本的動力電池,高電壓正極材料、高電壓電解液、添加劑、新型負極材料、新型隔膜涂覆材料和工藝成為行業技術創新的熱點。
吳輝對媒體說:“電動汽車將在政策的推動下在2015年迎來行業發展的拐點,從而帶動對動力鋰電池的需求激增,而之前的動力電池產能基本為宣稱產能,實際有限產能目前已不能滿足下游電動汽車產業發展的需要。從電動車發展的趨勢來看,市場已經開始啟動,未來一段時間內,動力鋰電產業將迎來新一輪的投資熱潮。”
對于未來哪種電池材料會有大的發展的疑問,吳輝認為,高能量密度、高安全性和低成本是動力電池的發展方向,因此三元材料向著更高鎳含量的方向發展,三元和錳酸鋰的混合材料將成為正極材料的發展方向,另外,富鋰錳基等材料也具備較強的市場前景。而電解液方面,高電壓電解液、電解液添加劑為行業研究熱點。隔膜方面,濕法隔膜相對干法具備更好的市場空間。負極方面,合金系負極具備較強的市場空間。
“鋰電‘達沃斯’論壇是一個國際性的行業峰會,會議上國際國內最新研究技術成果和市場趨勢的交流與碰撞將為鋰電池下一階段的技術進步提供創新性的思路。本屆鋰電‘達沃斯’論壇也是一個資本與產業緊密結合的峰會。創新性的峰會模式讓金融資本能為實體鋰電產業的健康持續發展保駕護航,更讓實體鋰電產業為金融資本尋求新的投資熱點,實現真正的產融融合。”對于第二屆鋰電“達沃斯”論壇即將在四川成都的召開,吳輝充滿信心。
比亞迪發力半價鐵電池鋰電材料棄進口用國產?
電動汽車市場即將爆發,控制成本也成為整車企業競爭的焦點,占總成本近40%的電池尤為關鍵。國內新能源車龍頭比亞迪上周周四在深交所互動易平臺上透露,在該公司鐵電池產能擴大到6.5Gwh時,其電池成本將降低至1500元/度。
比亞迪鐵電池現在成本大約為3000元/度,擴產到6.5Gwh完成后,成本也將大幅度降低。比亞迪鐵電池規劃新增產能6GWh,2014年9月逐步投產,年內至少新增1.5GWh,規模生產將有望使電池成本降低30%~40%。
降低電池成本使比亞迪旗下電動車型更具經濟性,將大幅提升其競爭力。按重復充放電4000次計算,1500元/度的鐵電池成本意味每度電儲存成本只要0.375元,而目前一般峰電價格在1元左右,谷電價格不到0.4元。
有效降低電池成本的主要方法包括規模生產、減少材料進口和工藝改進。而一位接近比亞迪的消息人士透露,比亞迪的鋰電材料供應商也將逐步從外購轉為國內重點企業,電池生產成本將明顯降低。
從石墨烯入手磷酸鐵鋰轉化案例分析
從石墨烯入手
在團隊開始研究磷酸鐵鋰的時候,我們敏銳地察覺到,雖然與磷酸鐵鋰相關的學術研究已經滿坑滿谷,可是國內磷酸鐵鋰專利卻面臨隱患:兩大核心技術分別掌握在加拿大和美國公司的手中,國內70%新能源整車企業及電池供應商將來有可能會成為“被告”。因此我們認為發展能夠突破核心專利壁壘的材料技術將對我國磷酸鐵鋰行業產生重要意義。
碳包覆技術是磷酸鐵鋰材料技術的核心專利之一,它屬于加拿大魁北克水電公司。我們在進行專利分析時,注意到該公司的碳包覆技術專利的權利要求書中特別指明選用有機碳源,這意味著如果采用非有機碳源包覆,就可能“精明地”繞開這一專利壁壘。魁北克水電公司的專利的確把所有可用有機碳源都涵蓋進去了,可謂幾乎滴水不漏。那么何種碳源可以繞開這一專利壁壘呢?我們隨即聯想到石墨烯。于是,我們開始了實驗,結果顯示,石墨烯可以均勻地包覆在磷酸鐵鋰納米顆粒表面,并自形成三維導電網絡,大大提升了材料的倍率充放電性能和循環穩定性。盡管石墨烯復合技術依然處在實驗室階段,但其可能蘊涵的巨大商業價值讓我們毫不遲疑地申請了該技術的專利。
有了專利技術就要努力將其推向市場應用,否則便會成為僅供我們自己孤芳自賞的一種裝飾。我們隨后成立了專門的攻關小組,相繼建立公斤級小試實驗線和百公斤級中試實驗線,進行石墨烯復合技術的可行性驗證。結果表明與當前市場上的磷酸鐵鋰相比,石墨烯復合技術綜合性能優勢明顯。至此,我們的磷酸鐵鋰產業化技術,一方面擁有石墨烯復合專利技術,另一方面形成了中試制備工藝,基本具備了產業化條件。
邁出轉移第一步
與此同時,陸續有企業和投資者對磷酸鐵鋰產業化技術表示了濃厚興趣。在眾多接洽的企業中,寧波滬甬電力器材股份有限公司誠意最足,決心最大。2011年3月,磷酸鐵鋰產業化技術合作協議正式簽署,技術交易額近2500萬元,據說驚動了不少鋰電行業人士。在我看來,這次與滬甬電力的合作,可能是一個值得品味的技術價值極大體現的案例。
為了順利推進磷酸鐵鋰產業化項目,團隊隨后派出了三名技術骨干常駐新成立的專門從事磷酸鐵鋰生產的寧波艾能鋰電材料科技股份有限公司,實施“連人帶成果”的技術轉移模式。經過一年多的努力,我們建成了年產千噸級磷酸鐵鋰生產線。
在磷酸鐵鋰研發即將進入中試階段時,我意識到石墨烯復合磷酸鐵鋰技術產業化成功與否,很大程度取決于石墨烯是否便宜易得,這使得團隊下決心要發展出石墨烯低成本規模化制備技術。當時,我們在石墨烯制備研究上采用了傳統的hummers法。盡管我們解決了大尺寸單層石墨烯的制備難題,但我們更發現,這條技術路線具有難于產業化的天生缺陷——制備效率低和廢水處理難。如此一來,石墨烯的制備成本極高,阿里巴巴網上這種石墨烯的價格高達5000元/克,且僅是克級供貨。我們當初采用石墨烯改性磷酸鐵鋰時,每當試驗結果不好,糟蹋浪費了苦心準備的一大杯石墨烯,總是十分心疼。為此,我極力鼓勵當時負責石墨烯制備研究的周旭峰博士,希望他抓緊探索新的制備方法,目標瞄準低成本規模化制備技術,爭取在磷酸鐵鋰中試實驗過程中,可以持續穩定提供石墨烯原料。團隊反復試驗后發現,采用新的化學剝離方法雖然可以輕松獲得石墨烯微片,但片層厚度達6~8納米。但我認為他們努力的方向是對的,我再次鼓勵他們務必進一步將片層厚度控制在10層以下,也就是進入多層石墨烯的范疇。一段時間后,方法終于找到了!所制備的多層石墨烯薄片厚度僅為2~3納米,平均層數10層以下,且該制備方法可隨意放大,百克級石墨烯轉眼可提供。至此,一種多層石墨烯的低成本規模化制備技術基本確立。當周旭峰把數據準備完畢,并打算撰寫論文時,我突然覺得我們沒有必要寫論文,否則就把苦心創立的新技拱手奉送給他人了。最后,我們決定不發表論文,而是多申請幾項專利,以保護我們的石墨烯制備技術。
停止撰寫論文的決定,緣于我發現在市面上叫賣的石墨烯產品其實都是厚度6~15納米的石墨納米片(也稱為石墨烯微片),這意味著我們所制備的3納米厚度的多層石墨烯將更具吸引力和競爭力。因此,我決定首先建立一個石墨烯的千克級小試線,以確定該制備方法是否真的具有低成本規模化的潛質。我們根據經驗,按照想象,設計搭建了一套半連續的小試線。結果顯示,小試線不僅能輕松制備出千克級石墨烯材料,且石墨烯的品質比用燒杯做得更高。我們在2010年的最后一天,在寧波材料所網頁上發布了“石墨烯規模化制備技術中取得突破性進展”的新聞,當即引起外界熱議和轉載。
2011年開春,我就抑制不住召集了一個團隊內部緊急討論會,打算建立石墨烯的噸級中試制備實驗線。當時,連周旭峰都認為這太瘋狂了,大家認為建立中試線意義不大,且沒有足夠的科研經費,也沒有實驗室。我的看法是,中試線意義極大,只有建好中試線,石墨烯制備技術才可能被投資者看中,也才可能快速實現產業化,技術才可能具備商業價值,至于經費和實驗室都好辦,錢可以借,場地可以外面租!與此同時,一個專門負責石墨烯中試實驗的攻關小組成立,短短4個月后,我們正式對外界宣布石墨烯噸級中試線建成。接下來,便是持續的中試實驗,以唐長林博士為首的石墨烯攻關小組拿出了韌勁和拼搏精神,不斷改進和完善制備工藝。同時,團隊鋰電池制作小組也不斷試用中試出來的石墨烯產品,探索其在鋰電池中作為導電劑的可行性和先進性。
2012年9月,“石墨烯產業化技術項目”獲得中國科技創業計劃大賽最高獎——海外人才創業一等獎。從此,許多投資者紛紛來訪,商談合作。上海南江集團有限公司是最為果斷的,在雙方接觸的當天,便表示愿意接受這一項目,并迅速提出了一個2億多元的技術轉移合作框架。為了表示誠意,未等簽約其便將首期款項4000萬元匯入寧波材料所。這么快的速度絕不代表草率與沖動。在商議合作框架協議的過程中,南江集團王總第一次寫給我的郵件開篇一句話是”一萬年太久,只爭朝夕”,這表達了王總作為一名企業家、投資者,希望盡快把一個有前途的新技術推向產業化,愿意與我們團隊“共同創造屬于中國人的榮譽與驕傲”的決心。王總的話語令我感動,讓我鼓足勇氣迎接新挑戰,我要帶領團隊一起,把石墨烯推向產業化,去創造一種屬于新的現實,一種超越科技成果產業化的現實。
上一篇:量子技術對電池充電時間的影響