鉅大LARGE | 點擊量：730次 | 2019年02月20日
中國鋰離子電池產業將往何處發展
隨著鋰離子電池應用領域的不斷擴大，其安全問題現已經成為了各方關注的焦點。
本文簡要匯總了我國鋰電池工業產業最新發展趨勢及世界主要發達國家對于鋰電池工業產業的政策傾斜，提出了我國鋰電池產業發展的建議;研究了鋰離子電池安全性檢測標準現狀及存在的問題，提出了應對策略和建議。
1 我國鋰電池工業產業現狀
鋰離子電池作為新能源產品具有顯著的優勢，世界各國開始將鋰電池工業作為引領未來能源發展的支持產業之一。
目前，中國已成為僅次于日本的鋰離子電池生產大國。據不完全統計，中國鋰離子電池的產量已經占到全球的70%，達到了16億只，市場價值近50億美元，其中70%以上出口。我國鋰電池行業已經從傳統的小型電子產品，逐步向電動自行車、電動汽車等領域拓展。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電動汽車的核心技術是動力電池。從新能源汽車產業鏈上來看，因有色金屬資源具有極強的地域性，上游原材料企業將會非常集中;對核心技術的掌控，使中游電池廠商將成為行業發展最大的受益者;而整車廠商在這場行業盛宴中利潤微薄。目前，新能源汽車價格居高不下，原因之一是動力電池組成本太高，如一輛造價26萬元的豐田普銳斯，電池成本在8萬元左右，占了整車成本的三分之一。因此，國內電動汽車廠商紛紛加大投入，用于新型鋰電池材料、制作工藝、技術的開發研究，期待盡快研制出成本較低的動力鋰電池組，以降低電動汽車整車成本，加快行業發展。
動力鋰離子電池的主要材料有：正/負極材料、電解液和隔膜。隨著國家對該行業的重視和投入力度的加大，越來越多新的公司加入到動力電池的研發和生產中來，未來市場格局將面臨改變。以電解液為例進行分析：電解液是鋰離子電池四大關鍵材料之一，號稱鋰電池的“血液”，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等性能的保證。電解液占鋰離子電池成本的12%左右，毛利率接近40%。鋰離子電池對電解液要求比較高，但目前用量卻很少。比如一塊手機電池只用3g，比重很小，2000t電解液可供生產6億塊手機電池。
目前全球鋰電池電解液市場供求基本平衡，主要是靠現有鋰電池市場。但是，汽車動力電池對電解液的需求量較大，一輛車需要40kg左右。預計到2012年，新能源車的年產量將達到100萬輛，按每輛新能源汽車電池電解液40kg計算，100萬輛混合動力汽車將帶動4萬噸電解液的需求。
目前國內電池生產商電解液的配套已基本實現國產化，生產企業主要有國泰華榮化工、杉杉股份、珠海賽緯電子、天津金牛、汕頭金光、廣州天賜等10余家，年生產能力都在千噸級以上，可滿足我國目前的鋰電池生產需要，并有部分出口。總體來看，我國鋰離子電池的生產尚處于起步時期。由于國家對于鋰離子電池工業的政策支持，我國不少電池廠以及一些有實力的企業集團均看到了中國鋰離子電池的潛在市場，正準備或已不惜投巨資生產理離子電池，這些作法將會進一步促進我國鋰離子電池工業產業的發展。
2 主要發達國家鋰電池工業產業投資政策
2.1美國美國鋰電暫任主席、美國布羅德普公司董事長瑞夫·布羅德博士，在第四屆華南鋰電高層論壇發表的演講中提到了最近美國政府提出的新經濟刺激計劃。
根據布羅德博士介紹，當前美國政府正前所未有地加大財政力度支持工業界發展。在美國政府的財政資助計劃中，有20億美金是用于電池工業的發展;其中約12億美金，主要用在做鋰電池和鋰電池芯的發展方面。瑞夫·布羅德博士稱，在這一整個工業界絕無僅有的資助行動當中，鋰電池行業被放在重點當中，是“重中之重”。
2009年8月份，奧巴馬總統簽署了一項為48個電池有關的項目提供資金援助的計劃，這次援助計劃的目的是為電動/混合動力汽車開發更有效的電池和電力驅動系統，援助的總金額達24億美元，推出后將極大刺激中西部地區的發展。奧巴馬總統宣稱美國政府需要的是“面向未來的汽車，以及用來驅動這種汽車的技術”。
雖然這一攬子援助計劃主要面向的是汽車電池及電力驅動系統，但面向消費領域的電池技術也能從中受益。因為幾乎所有的消費電子類產品如電動工具等都非常需要電力強勁、能持續工作數日的電池來供電，而現有的產品則只能提供幾個小時的電力供應。
2.2德國2009年年初，德國政府拿出5億歐元用于資助電動汽車的研發。
其中資助鋰離子電池的研發費用為5900萬歐元。在2007年制定的“高科技戰略”中，德國政府已將電動汽車的關鍵技術———鋰離子電池作為攻堅項目。
為了完成這一項目，產業界五大巨頭巴斯夫、博世、EVONIK、LiTec、大眾和科學界與應用界的60家單位結合，組建了鋰離子電池“創新聯盟”：企業界出資3.6億歐元，聯邦科研部資助6000萬歐元。據悉，以上還僅僅是聯邦一級的研發投入。為了搶占市場先機，各州政府也有一批資金的投入。例如北威州的投入就達6000萬歐元。北威州之所以舍得投入，除了想成為“電動汽車的模范區域”之外，更重要的是想讓“北威州的轎車工業盡快生產世界領先的電動汽車”。
2.3日本日本經濟產業省近日披露，日本力爭在2010年將新型鋰離子電池用于下一代電動汽車。
日本日立制作所宣稱，將投資200億日元至300億日元，到2015年將目前面向混合動力車生產的鋰電池產能提高約70倍。據稱，日立將通過加大投資和擴大其位于茨城縣東海事業所的產能，盡快實現大容量新型鋰離子電池的量產，產品將主要向美國通用汽車公司提供。
2009年5月15日，豐田、日產汽車公司及松下電器公司等相關企業簽署協議，合力開發統一規格的新一代汽車鋰電池，并計劃在2年內實現量產。東芝公司決定，斥資500億日元開發電動汽車用的鋰離子電池，這種高效動力電池將于兩年內進入半商品化生產，計劃在2011年之前將高性能鋰離子電池增至適于不同特性的3個種類，即除了目前的普通型之外，還將分別開發支持混合動力車和電動汽車等高輸出功率型以及高能源密度型的鋰離子電池。普及電動汽車的一個關鍵問題是需要建立足夠的電力補充設施。為此，東京電力公司宣布，將帶頭參與有關的基礎建設，明年在首都圈先建200多個充電站，3年后增加將到1000個以上。日本各大汽車公司也積極響應、參與有關研究和工程，熱切期盼“脫石油”時代能盡早來到日本。目前，東京電力公司已經成功開發出了大型快速充電器，每10min完成充電，所能行駛的路程是60km，充電時間大大縮短，進一步加快了日本普及使用電動車的步伐。據日本汽車研究所預計，按照現在混合動力車的普及程度推算，到2020年，日本國內的混合動力車將達到約360萬輛。如果高性能鋰離子電池得到普及，混合動力車有可能進一步達到720萬輛的水平。
2.4對我國鋰電池工業產業發展的建議
1)加強科研投入力度。國家應該將高能量密度、高效率新型鋰離子電池的研發提升到國家級戰略高度，制定和實施有關新型鋰離子電池材料、生產工藝、制造技術的“973”等高層次課題專項，吸引廣大鋰離子電池科學家及相關企事業單位廣泛參與。
2)明確產業方向，理順管理職能。國家應該將鋰離子電池工業產業作為國家“十二五”期間重點支柱的基礎產業之一，加大投入力度，同時，成立專門管理鋰離子電池工業產業的行業協會組織，統一管理和協調我國鋰離子電池工業產業的發展。
3)提高鋰離子電池工業知識產權。目前鋰離子電池材料、制作工藝等關鍵技術的知識產權均屬國外所有，要想在鋰離子電池工業產業中占據高地，必須研發創造屬于我國知識產權的關鍵技術。
4)加快鋰離子電池標準化體系建設。提高我國鋰離子電池工業標準化水平，使鋰離子電池標準體系建設適應快速發展的鋰離子電池工業，積極應該國際社會技術性貿易壁壘。
3 鋰電池安全性檢測標準簡介及問題分析
3.1鋰電池安全性檢測主要標準
鋰離子電池由于存在燃燒、爆炸等安全性隱患，國際社會針對鋰離子電池安全性制定了一系列的規章、制度以及國際標準、行業標準等。我國鋰離子電池產品檢驗主要依據的相關標準主要有：聯合國《關于危險貨物運輸建議書》第38.3條款鋰電池運輸安全性能測試(UN38.3);GB-T8897.1-2003《原電池第1部分總則》;GB8897.2-2005《原電池第2部分外形尺寸和技術要求》;GB8897.4-2008《原電池第4部分鋰電池的安全要求》;GB/T18287-2000《蜂窩電話用鋰離子電池總規范》;GB/T19521.11-2005《鋰電池組危險貨物危險特性檢驗安全規范》;GB/Z18333.1-2001《電動道路車輛用鋰離子蓄電池》;YD1268.1-2003《移動通信手持機鋰電池的安全要求和試驗方法》;QC/T743-2006《電動汽車用鋰離子蓄電池》;QB/T2502-2000《鋰離子蓄電池總規范》;SN/T1414.3-2004《進出口蓄電池安全檢驗方法第3部分鋰離子蓄電池》;SJ/T11169-1998《鋰電池標準》。
現行的國際主要鋰離子電池安全性檢測標準主要有：IEC62133：2002《含堿性或其他非酸性電解質的蓄電池和蓄電池組-便攜式密封蓄電池和蓄電池組的安全性要求》;IEC62281：2004《運輸中鋰原電池和電池組及鋰蓄電池和電池組的安全》;UL1642：2006《鋰電池》;IEEE1625：2004《便攜式計算機用蓄電池標準》;IEEE1725：2006《蜂窩電話用蓄電池標準》。
3.2鋰電池安全性檢測標準分析
目前，國內外鋰離子電池安全性檢測標準基本都是符合性檢測型標準，即標準規定短路、過充電、強制放電、振動、沖擊、擠壓、針刺、重物撞擊、跌落、溫度試驗、低氣壓等電氣、機械和環境方面的試驗項目，用以模擬電池在正常使用以及可預見的誤用時的應用情況，確保產品在這些情況下的安全性。這種標準形式具有判據清晰、操作性好的優點，只需針對成品電池進行試驗室檢測即可判定是否符合標準，缺點則是無法全面有效地保障產品的質量與安全性，因為安全性作為產品性能的一個組成方面是在產品設計與制造過程中形成并確立的，現行標準的考核對象與此存在偏差，此外安全試驗是破壞性檢驗，只能采用抽樣檢測的方式進行，這種方法本身也存在一定的風險概率。
對比國內外標準可見，我國鋰電池安全標準欠缺整體規劃。一方面國家與行業兩級標準間，以及各類行業標準間缺乏協調，標準對象存在一定的交叉、重復，另一方面標準沒有統一的指導思想，既有單純的安全標準，又有包括電性能、環境適用性能及安全性能等全部要求的總規范性質的標準。相比較而言，國外標準在工作思路及相互間關系上則較為統一、協調，如IEC針對產品安全性單獨制定標準，其他標準如產品總規范規定電性能等其他要求，安全要求直接引用安全標準;IEEE則針對不同用途分別制定包括安全要求在內的產品總規范。
4關于鋰離子電池安全性檢測標準工作的建議
工業和信息化部已經成立了電子產品安全標準工作組，準備開展鋰離子電池安全標準工作，并提出了制定便攜式鋰離子電池安全標準的工作目標。結合我國鋰離子電池工業產業發展及安全標準現狀，建議我國鋰離子電池安全性檢測標準制定工作注意以下幾個方面:
1)建立統一的鋰離子電池安全性檢測國家標準。考慮到鋰離子電池的生產、營銷、使用等遍及國民經濟各領域，應以最高級別的國家標準的形式制定統一的鋰離子電池安全性檢測標準。為保持安全標準的統一，應將現行國家與行業標準的技術內容以包含或整合的方式加以替代;將來隨著鋰離子電池的發展，通過標準修訂的方式更新其安全要求，不再另行制定其他安全標準。
2)統一的安全標準應該與鋰離子電池的產品情況相適應。目前鋰離子電池大致劃分為能量型和功率型兩大類，兩類產品在材料、設計結構等方面存在一定差異，在相同的安全前提下，其標準的試驗方法乃至要求都可能不同。便攜式電池屬于能量型，包括手機、筆記本電腦、數碼相機和攝像機用鋰離子電池等，而電動工具、電動自行車和電動汽車用鋰離子電池可歸為功率型，建議分別制定能量型和功率型鋰離子電池安全標準。制定鋰離子電池安全標準時要掌握“適度”原則，即標準應尋求并建立產品安全與性能的最佳結合點，因為安全性越好往往意味著電性能越差。
3)鋰離子電池安全性檢測標準內容應涵蓋產品設計及制造工藝，并建立相應的監管認證機制。絕大多數鋰離子電池的安全問題是由現行安全標準難于模擬的內部短路缺陷所引起的，因此應將鋰離子電池的設計和制造過程全面納入質量控制體系方能有效避免產品內部短路的隱患。新制定的安全性檢測標準應將其內容拓展至產品上游的設計與生產環節。建議國家質檢部門在依據新的安全性標準開展鋰離子電池強制安全認證工作時，除最終產品安全性檢測外，還應對包括產品設計與工藝評審、制造過程監督等內容進行認證，并參照質量體系認證做法，建立定期復查與隨機抽檢的制度，如此將可確保標準內容最大限度地得以貫徹與實施。
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