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尽管以电动汽车为代表的新能源汽车,在当前世界各国都掀起了汽车产业新一轮的革命。但就目前的阶段水平来说,电动汽车的发展,归根结底还是要依靠锂电池技术的突破。可以说,锂这个元素周期表排第三的金属元素,决定了电动汽车的未来是有“锂”行天下,还是无“锂”瞎取闹。
得锂者得天下
实际上锂电池已经走进社会生活很多年,锂离子电池以优异的性能已经在如手机、笔记本电脑等数码产品中得到广泛应用。而随着新能源汽车的兴起,锂电池及其材料又在一个更大的应用维度中找到了巨大的发展空间。
目前,除发展起步较早的锂离子技术外,磷酸铁锂电池正被认为是最理想的动力电池,它具有放电容量大、价格低廉、无毒无污染、安全性能好、原材料来源广、寿命长等优点。
据相关人士透露,电动汽车市场会随着国家未来5年推广20万辆电动汽车规划的落实,带动1万吨—1.6万吨的碳酸锂需求,市场潜力巨大。随着环保部近期出台的对铅酸电池重金属污染的强力整治措施,将使目前国内60%以上的铅酸电池产能受到影响,意味着铅酸电池至少一半的市场空间将会被锂电池替代。
正是抱有对车用锂电池出现爆发性增长的预期,锂行业在经历初期的热炒之后,在理性的轨道上实现复苏。近日,国际两大锂业公司德国Chemetall和美国FMC宣布自7月1日起上调锂产品价格。随着新能源汽车的日趋成熟进步,一场得锂者得天下的争夺正在酝酿。
有锂尚还寸步难行
但是就眼下的技术程度来说,有锂尚且还做不到行遍天下。技术尚未成熟和产业化,是两个需要时间解决的绊脚问题。
当前,新能源汽车所用动力电池,主要是以磷酸铁锂、锰酸锂为主作为正极材料,但其性能、寿命等指标还不足以使纯电动汽车完全替代燃料汽车所有的功能。据了解,目前电池能量密度只有100Wh/kg左右,成本在3—5元人民币/Wh,容量小,成本高,重量大,远不能适应电动汽车产业化、商业化的要求。只有在电池能量密度达到500Wh/kg以上时,纯电动汽车续行驶里程才能与传统汽车相当。要达到这个技术,尚需要开发新型电池材料。
按照现有规划,到2015年前后,电池能量密度才可达到150Wh/kg,成本降至2元/Wh;2020年前后,电池能量密度也不过才能达到250Wh/kg,成本为1.5元/Wh。此时,纯电动汽车尚不足以与传统汽车媲美。
除了能量密度阻碍着电池的效率外,电池充放电方案以及电池充电模式选择也无法忽视。无论是哪一种模式,都存在共同的问题:场地选择、车型不统一、电池所有权、充电或换电过程中出现的电池质量归谁负责、充电或换电拆装引起的安全问题归谁负责等一系列需要标准化、法规化的问题。
稀土需要省吃俭用
尽管多方押宝锂产业,但是作为主角的锂,却有着“稀有金属”的名号。僧多粥少或将成为未来电池领域的现实。
其实锂之所以“稀有”,并不因为储量稀少,而在于冶炼提取的困难。
据美国地质调查局的研究数据:全球锂储量为1100万吨,2008年锂产量达到27400吨,而碳酸锂和氧化锂年萃取量约为80000吨,相当于15000吨锂金属。其他锂金属来自于锂辉石矿(主要用于陶瓷工业,不太适合用于电池)。
就目前技术而言,每一千瓦时电容量需要0.79kg碳酸锂(0.15kg锂),而插电式混合动力汽车(简称PHEV)电池平均具有20千瓦时的能量。如果2020年全球汽车销量达到7000万辆,以其中5%为电动汽车或复合电动汽车计算,则额外需求超出55000吨碳酸锂,这已经超过了2010年的全球消费数量。
此外,电池收集仍是一个尚未得到足够重视的问题。刚刚起步的电动汽车产业,还没有花很大的精力在电池的废弃处理上,完整成熟的回收链尚未成形和启动。目前最合适的回收技术是高温冶金熔炼技术,较重的金属沉降到熔池底部,而其他氧化物渣则浮在顶部,锂作为氧化锂而留在渣中。只是这种氧化锂不能再用来制造加工电池。
一个减少对能源关键元素需求的明显方法是寻找替代品。丰田和日产公司已经在为旗下混合动力汽车和电动汽车开发无需稀土元素的发动机。但是,寻找替代元素的过程将是一个漫长、昂贵的过程。毕竟一种元素能直接替代另一种元素的情况是非常罕见的。
所以,循环利用也许是减少对这些能源关键元素依赖的最显而易见的方法。有专家建议,各国政府部门应该介入对能源关键元素的分配,并拿出专项资金用于鼓励消费者回收这些金属。
核心提示:昨天下午,省环保厅紧急召开专项行动新闻通气会,向我省四家铅蓄电池企业发出“最后通牒”,责令违法企业立即停产,同时要求当地政府对企业实施断水断电等强制措施,并将企业的环境违法行为交由相关部门立案查处。
安徽省环保厅:发生重大铅污染将暂停环评审批
昨天下午,省环保厅紧急召开专项行动新闻通气会,向我省四家铅蓄电池企业发出“最后通牒”,责令违法企业立即停产,同时要求当地政府对企业实施断水断电等强制措施,并将企业的环境违法行为交由相关部门立案查处。如果再发现环境违法铅蓄电池企业擅自恢复生产的行为,省环保厅将对当地采取区域限批措施。
把停产禁令当耳旁风
年初“怀宁血铅事件”发生以后,我省曾多次对铅蓄电池企业摸底排查。截至7月底,全省97家铅蓄电池生产、组装企业中关闭28家,停产整改46家,在生产20家,在建3家。其中,明光市长兴电源有限公司、黄山振龙电源有限公司、黄山市赛力特电源制造有限公司均在停产整改之列。就是在这样的高压态势下,上述企业置停产禁令于不顾,擅自恢复生产。
省环保厅通报显示,明光市长兴电源有限公司于6月10日被责令停产整改,7月28日未经环保部门同意,擅自恢复生产。黄山振龙电源有限公司因卫生防护距离不符合要求,4月1日被责令停产整改,6月10日未经环保部门同意,擅自恢复生产。黄山市赛力特电源制造有限公司因超期试生产,1月18日被责令停产整改,3月16日、4月2日分别向黄山市环保局和歙县人民政府申请恢复生产,因卫生防护距离未达到要求未获批准。9月20日,省环保厅检查发现,该企业自1月份以来一直在违法生产。
被取缔后反增加产能
在此次被通报的污染企业中,有一家甚至叫不上名字,省环保厅称之为宣城市泾县毛田煤矿内小炼铅厂。
据省环保厅副厅长王文有介绍,该企业主要从事废旧铅蓄电池回收、冶炼,属于非法再生铅冶炼企业,未办理工商、环保等手续,未建设污染防治设施,企业废水、废气直排,危险废物未按要求处置。该企业藏身于泾县毛田煤矿,自2010年7月非法生产,2011年8月25日被当地政府依法取缔。10月20日,省环保厅检查发现,这个小炼铅厂还在非法生产,而且还新上马了一个小坩埚。
鉴于上述企业环境违法行为恶劣,省环保厅已明确要求当地政府取缔非法小炼铅厂,对擅自恢复生产的企业断水断电,并交有关部门立案查处,经市级环保部门批准后方可恢复生产。
若再发现将区域限批
对于环境违法企业的擅自开工生产行为,环保部门有没有更加严厉的整治措施?答案是:有。王文有表示,如果再发现铅蓄电池企业未经环保部门同意,擅自恢复生产的行为,省环保厅将对该企业所在的县(市、区)实施建设项目环境影响评价区域限批,并依法依纪追究相关人员的责任。
“此类事件的发生,充分暴露了这些企业严重缺乏环境保护意识,漠视群众环境权益,藐视环保法律法规,同时也暴露了地方政府监管责任的缺失、环保部门监管能力的薄弱等问题。”王文有说。今后,如因此类事件引发重大铅污染以及由铅污染引发群体性事件的地区,省环保厅将依据环保部有关要求,对该区域所在地级市实行区域限批,暂停该市所有建设项目的环评审批。凡发生重金属污染事件的地区,当地政府主要负责人应承担领导责任。
“我们的锂电池,绝对不会发生爆炸和燃烧。”成都银鑫新能源有限公司(下称银鑫)总经理赵德鹏说。这似乎是一件不可能的事情。众所周知,锂电池的燃烧、爆炸是一个世界性难题。
对此,赵的解释是,锂电池的爆炸、燃烧问题是一个误解,“从电池原理上讲,锂电池既不是燃烧体也不是爆炸体。之所以发生爆炸、燃烧,是因为锂电池厂商的制造工艺过不了关,电池短路造成的。”2010年5月,银鑫成立。赵德鹏信心十足,即便是面对全球第二大充电电池生产商比亚迪,赵亦无所畏惧。
在他看来,比亚迪的锂电池与银鑫的锂电池根本不在一个层级上。“比亚迪生产的主要是小容量电池的电池,而我们能够批量生产容量为100Ah和160~450Ah容量的稀土锂电动力电池,并经过了国家授权检测、鉴定的权威机构的32项成组试验,取得证书。”这样的底气来自于银鑫的科研团队,赵德鹏说:“团队大部分研究人员都是来自国家军工企业的退休研究人员、大专院校教授、专家,甚至还有研究航天电池技术的技术人员加盟。”不难理解,赵德鹏意欲将公司打造成西部乃至国内最大的稀土锂电池生产基地。
电池新事业
对赵德鹏来说,2007年是他人生重要的转折点。这一年,他从云南省省委组织部常务副部长岗位上卸任。退休后,他没有失落,相反却很兴奋,他没有一刻的停留,马不停蹄地回到了家乡成都,在花甲之年开启了从商生涯的序幕。
上世纪80年代初期,一次偶然的机会,赵德鹏看到了美国的一份关于锂离子的物理文献资料,从此他的心里便埋下了一颗做锂电池的种子。90年代初,他下定决心退休后要去开展锂电池事业。退休后,他在成都五粮液宾馆租了间房,召集了14人组成研究团队,做生产工艺设计。
在这里,赵收获了近100公斤的设计图纸。
与此同时,他开始为银鑫的投资奔走,却被误会是借项目圈钱。每每这个时候,赵德鹏心里都会有几分郁闷:“我这个年纪的人,不是冲着钱来的。我和爱人都有退休工资,儿女每年也有几百万的收入,我要钱干什么?做锂电池就是我的爱好。”2008年,金融危机让企业倍感寒冷。赵德鹏正在为投资烦恼,没想到的是,一次与老朋友的喝茶聊天却解决了他的融资难题。赵已记不清具体是哪一天,但他却清晰地记得碧螺春的茶香。
要说与以往的喝茶聊天有什么不同,那就是赵德鹏正因投资的问题满脑愁绪。他来到老朋友潘广伦的办公室,在场的还有多年老友唐通。席间,赵德鹏提到了自己正在做的锂电池和新能源汽车的事情。
“他们听了之后,没有片刻的犹豫,当即表示入股。”赵德鹏很兴奋,一壶茶的功夫,潘广伦、唐通却已从赵的老友变成了银鑫的董事局主席和董事长,赵德鹏任总经理,三人自筹资金6000万元。融资过程的异常顺利,赵德鹏说,这样的结果是在意料之外却又在情理之中,“只能说是新能源汽车产业的发展前景让我们一拍即合。”在解决了资金问题后,赵德鹏开始选址、建厂房、安装设备、招聘工人准备工作有条不紊地进行。2010年5月,21万平方米的厂区和办公区就矗立在了成都高新技术开发区。赵将银鑫定位在研究开发新型稀土锂离子动力电池、电动汽车及其延伸产品的研发、生产、销售于一体的高新技术企业,并且购置了国内第五代先进的自动化生产线。
现在,银鑫已经启动二期计划投资30亿元,拟在成都双流航空港开发区建立动力型锂离子电池及其材料产业化专业生产基地。赵德鹏的目标是三五年后,银鑫占据国内大容量锂离子动力电池领域10%以上的份额,把公司打造成西部乃至国内最大的稀土锂电池及相关产品的生产基地。
技术新主张
在赵德鹏看来,技术是企业长期生存发展的根本。如果一个企业没有核心技术,没有创新能力是不能生存的。新能源汽车领域更是如此。
日前,在杭州、安徽等地,电动车频频“发火”,皆是电动车所用电池出现问题,从而引发自然。这无论是给热情似火的电动车企业还是消费者都是当头棒喝。
赵德鹏说,如果制造锂电池的厂家有可靠的制造工艺,严格按照国家锂电池标准来生产,锂电池是不可能爆炸燃烧的。
“我这么大年龄了,现在搞新能源再搞出点事情来,这不是跟自己过不去吗?”赵德鹏经常这样提醒自己,“在银鑫,产品质量被视为生命。”目前,动力电池一致性是企业和相关主管部门最头疼的事情。银鑫的科研技术团队形成了活性物质配比参杂及电解液配方改良、化成工艺创新、电池动态配组发明等八方面的核心技术。“让自己放心,也让使用者放心。”赵德鹏咧着嘴笑得像个孩子。
“生产过程的每一个节点,都是保证产品质量的关键点。”赵非常自信,不自觉地提高了嗓音。首先是包裹技术,锂离子电池中部分材料,电子电导和离子电导性能不够理想,银鑫在铁锂粉材料中加入了稀土元素。通过对材料的阳离子和阴离子掺杂改性,提高了材料的电子电导和离子传导率,使材料的比功率和比容量获得了很大的提高。每克铁锂材料能做0.10~0.25瓦,现在银鑫做到了0.25瓦。
其次是分散技术,它让每一个分子充分地包裹。锂粉是在微粒状态,稀土是在麻粉状态下,它们之间需要均匀地搅拌,每一个颗粒都要有水饺体包裹起来,才能镶到极板里。在银鑫的每个自动化生产线上面,都有扫粉。为了提高电池一致性,公司的生产车间保持在恒温10摄氏度,还增加了人工工序,及时清扫粉尘。
此外,银鑫独创动态配组的电池包(组),较好地解决了目前电动车动力电池配组的关键技术难题。“以前不用配组,产品通过试验出厂就合格,但是银鑫要在动态即在电池充放电过程中进行配组、检测电池的稳定性,检测每一只电池的差异性,相同参数的配在一组,那么电池组的一致性就好,反之则差。“这是涉及到人的生命安全的地方,来不得半点含糊。”赵德鹏强调,银鑫还自主研发了充电保护和发热监控的监测系统,避免发生事故。
挑剔的卖家
技术、产品的优劣最终都将需要通过销售到市场来产生效益,得不到市场认可的产品再好也是徒劳,因此销售这一环节就显得尤为重要。
不过,赵德鹏并不为公司产品的销售担忧。公司刚做完锂电池成组试验,赵德鹏就谈好了第一单生意,“与宁波神马汽车制造有限公司的第一单生意在此时之前就谈好了,他们对我们的锂电池生产基础非常了解。”2011年7月,银鑫装配了与宁波神马汽车工业公司联合研发的纯电动大巴。“银鑫的客车模拟了电动车在特殊的工作状态下以及发生翻车、掉到水里、燃烧等事故时,电池本身不爆炸,不燃烧。”赵德鹏说。
这就不难理解,银鑫生产的80~450Ah系列电池成为中国电源行业协会向行业和解放军总装备部、总后勤部的推荐产品。目前,银鑫的订单已经排到了2013年,签约合同总价值超过8亿元。
不仅如此,银鑫还吸引了众多国内外投资商的关注。上海、北京、温州、山西和河北等国内投资商,俄罗斯、荷兰、加拿大等外商,都邀请公司到他们所在城市和国家办厂。
赵德鹏说,公司根本不担心销售无门,现在最大的问题是供不应求,需要增加产能。但他同时也强调:“公司不是被动地接受订单。银鑫对厂家也有要求,要根据厂家订购的电池用在什么地方,如何使用,为厂家提供整体解决方案,包括采用何种保护措施等,以杜绝事故的发生。”他解释说,银鑫承诺电池有6年的使用寿命,也是有条件的,不是简单签订销售合同,订购公司的产品需要先定技术合同。“如果客户订购产品是用于简单的储能,单体使用很简单。但如果是大功率动力用途,那就需要相应的解决方案,保证客户用了电池不会出问题,这样做以后,只要是电路故障的问题,都将由银鑫负责。这是银鑫和其他厂商不一样的地方。