導讀:今年以來,燃料電池領域技術接連獲得突破;在新技術助力以及政策對新能源汽車的大力扶持之下,資本市場不斷上演燃料電池的炒作熱潮,wind燃料電池指數近期更是直逼歷史高點。
繼今年2月份金屬所在高能量密度鋰硫電池方面取得進展外,本月22日,中科院大連化物所陳劍研究員帶領先進二次電池研究團隊,在高比能量鋰硫二次電池方面再度取得重要進展,并研制成功額定容量15Ah的鋰硫電池,形成了小批量制備能力。分析人士表示,隨著鋰硫電池重要技術相繼獲得突破,尤其是海外各大汽車廠商更是不斷追加對燃料電池的投入,相關電池的產業化進程大概率將進一步加快。國內方面,新源動力股份有限公司成立于2001年4月,由中國科學院大連化學物理研究所、長城電工(600192,股吧)、南都電源(300068,股吧)、新大洲等單位發起設立,是中國*家致力于燃料電池產業化的股份制企業。
中科院鋰硫電池研究獲突破
據報道,8月22日,中科院大連化物所陳劍研究員帶領先進二次電池研究團隊,在高比能量鋰二次電池方面取得重要進展,研制成功了額定容量15Ah的鋰硫電池,并形成了小批量制備能力。
據了解,經過檢測的電池比能量大于430Wh/kg,是目前公開報道的容量*大的鋰硫電池,超過Sion Power公司報道的鋰硫電池2.5Ah@350Wh/kg的技術指標,是目前從事鋰硫電池研究的*高水平。
鋰硫電池是一種可持續發展的高比能量二次電池,具有元素儲量豐富、成本低廉等優點,是電動汽車動力電池的研究熱點。目前,鋰硫電池的國際技術水平約為比能量350Wh/kg。為此,鋰硫電池的研發目標為,至2016年,鋰硫電池的能量密度達到400-600Wh/kg,有望推動這一電池驅動的電動汽車續航里程超過500公里。
根據公開資料顯示,陳劍研究團隊自2009年成立以來,一直致力于發展鋰硫電池新材料和新技術,在理論和技術工藝上有新的突破,獲得很高的理論數據和技術指標。這是大連化物所鋰硫電池研究在科技部“863”計劃和中國科學院納米先導專項“長續航動力鋰電池”項目資助下取得的重要進展。
有業內專家表示,單質硫作為鋰硫二次電池正極材料與金屬鋰構成的二次電池體系理論比能量密度可達2600Wh/kg,是商業鈷酸鋰/石墨鋰離子電池(理論能量密度360Wh/kg)的7倍;同時單質硫價格低廉、產量豐富、安全無毒、環境友好,因而鋰硫電池被認為是很有發展前景的新一代電池。
國外技術發展迅速
數十年以來,鋰離子電池的能量密度不斷提高,并廣泛應用于智能手機等領域。但鋰離子電池需要笨重的陰極(一般由氧化鈷等材料制成)來“收納”鋰離子,從而限制了電池能量密度的進一步提高。這意味著,對諸如長距離電動汽車等需要更大能量密度的應用來說,鋰離子電池顯得有點力不從心。
據外媒報道,今年6月份,美國國家標準與技術研究所(NIST)、亞利桑那大學和韓國首爾國立大學的研究人員攜手將這些材料混合在一起,研制出了一種廉價、高功率的鋰硫電池。研究人員表示,新電池的性能可與目前市場上占主流的電池相媲美,而且,經過500次充放電循環后功能無損。*人士戲稱,一種工業廢品、一點塑料,再加上不太高的溫度,或許就是引爆下一個電池革命的導火線。
在對能量密度需求大幅增加的背景下,科學家們將目光投向了鋰離子電池更纖瘦的“表妹”——鋰硫電池身上,后者的陰極主要由硫(石油工業廉價的副產品)制成。硫的“體重”僅為鈷的一半,因此,同樣體積的硫收納的鋰離子數為氧化鈷的兩倍,這就使得鋰硫電池的能量密度為鋰離子電池的數倍。
根據相關媒體報道,在*新研究中,為了制造出穩定的硫陰極,研究人員將硫加熱到185攝氏度,將硫元素由8個原子組成的環路融化成長鏈,隨后,他們讓硫鏈同二異丁烯(DIB,一種碳基塑料前體)混合,二異丁烯讓硫鏈連接在一起,*終得到了一種混合聚合物。他們將這一過程稱為“逆向硫化”,因為其同制造橡膠輪胎的過程類似,關鍵的區別在于:在輪胎中,含碳材料會聚集成一大塊,硫則點綴其中。
該測試表明,經過500次的循環后,電池的能量密度仍為*初的一半多。亞利桑那大學的化學家杰弗里·佩恩表示,其他還處于實驗階段的鋰硫電池也有同樣的性能,但其制造成本高昂,很難進行工業化生產。
NIST的材料科學家克里斯托弗·索爾斯表示,盡管如此,這種鋰硫電池短期內也不會上市,因為硫暴露在空氣中很容易燃燒,因此,任何經濟可行的鋰硫電池都需要經過非常嚴苛的安全測試,才能投放市場。
業內專家表示,盡管鋰硫電池的正極是限制其應用的重要瓶頸和亟待解決的難題,但這些問題可通過形成碳硫復合電極材料來加以解決。只是這會降低整個電池的能量密度,因為碳硫復合電極材料中硫含量超過70wt%時,才具備應用價值。
有券商機構指出,2015年將是燃料電池乘用車的元年,豐田、本田、現代紛紛推出量產車,幾大汽車集團也通過與政府和能源公司合作積極推動基礎設施的建設,在此背景下,燃料電池車正逐步進入市場導入期。目前來看,制造成本是推廣*大的問題,成本的核心在于規模;不過隨著燃料電池車的產業化,在技術漸趨成熟的情況下,未來成本的下降值得期待。
動力電池、儲能電池引領行業方向
隨著我國新能源汽車的大范圍推廣應用,動力電池的市場需求也逐漸爆發,眾多國內電池企業紛紛投身鋰離子動力電池領域,其中許多蓄電池生產企業把發展鋰離子動力電池作為轉型升級的發展方向。在動力電池領域,行業巨頭力神、比亞迪(002594,股吧)、風帆、天能、超威、海寶等企業占據主要地位。據CNIBF2014組委*的消息顯示,力神、風帆、天能、超威、海寶、猛獅、金帆、圣陽、理士、駱駝等將悉數亮相本屆展會,共同助力打造我國*具影響力的行業盛會。
據統計,2014年上半年儲能電池銷量增長了20%左右,未來儲能電池在新能源汽車、智能電網、軌道交通等領域將得到廣泛應用,市場需求將進一步加大。此外,海特電子、京九電源、杭州東建能源、奚仲電子、力霸電池等通過積極參加國內展會開拓新市場,在電池成品領域的競爭力與日俱增。
風電、光電設備發展潛力大
我國電池行業經過前兩年發展低潮以后,電池設備領域進入了健康有序的發展階段,未來將向高精度、智能化發展。我國電池行業主要的設備企業,七星華創、雅康、新嘉拓、斯宇、鴻寶、吉陽、丹東百特、南大紫金、佳的自動化、正業科技、日聯科技等借著新能源汽車的發展契機,積極拓展海內外市場,多元化競爭格局已基本形成。
此外,風能、太陽能等清潔能源的發展*的刺激了風電、光電設備的發展,風電、光電設備領域的市場需求將在近幾年集中爆發,2014年我國市場規模將超過30億元,預計到2017年將達到80億元。上海大族作為光伏設備領域的*,今年將以超大特裝展位亮相CNIBF2014展會現場,必將成為業界矚目的焦點。
電池材料發展迅速
據中汽協會統計,上半年新能源汽車生產20692輛,銷售20477輛,比上年同期分別增長2.3倍和2.2倍,產銷量已超過上年全年數量。在新能源汽車的帶動下,電池材料領域正迎來高速發展期。據相關統計顯示,2014上半年,我國電池材料產值規模達到71.1億,相較于2013年上半年68億元,今年的增長規模受到正極材料、負極材料、隔膜和電解液等價格下滑的影響較大。未來幾年我國電池材料價格仍將處于下滑趨勢。
電解液領域,新宙邦、江蘇國泰、杉杉股份、九九久等*占據了國內市場主要份額,隨著進入該領域的企業逐漸增多,市場競爭越來越激烈。此外,巨化集團也于2011年進軍電解液領域,經過幾年的發展已成為我國*優秀的六氟磷酸鋰供應商,預計2015年產能將達到3000噸。作為CNIBF2014的參展商,新宙邦、江蘇國泰、巨化集團紛紛表示,加強技術研發是提升我國電解液市場競爭力的關鍵。
隔膜領域,2014年上半年產品出口量明顯增加,并向中高端市場轉移,已成為電池材料發展*快的領域。為應對進一步加劇的市場競爭,達尼特、盈博萊、上海拏羅、芝田材料等企業正積極拓展華東和華南市場。CNIBF2014作為立足華東,面向全國,輻射亞洲的*重要的展會平臺,現已成為眾多廠商合作代理、開拓新客戶的*佳渠道。
總體來說,我國電池產業前景是非常光明的,但道路確實曲折的,經過前幾年的不景氣之后,我國電池產業已經迎來了燦爛的曙光。(.中.國.證.券.網.阮.曉.琴)
鋰電池革命性突破且成本大降
美國電池生產商Sakti3周三宣布,其所生產的固態鋰電池可使電動汽車(比如特斯拉ModelS)續航公里數翻倍,亦能作用于可穿戴電子設備。
除此之外,Sakti3的首席執行官AnnMarieSastry還表示,較現行標準電池而言,新電池具備更高的安全性能,而且每千瓦時電池組商業化生產成本僅為100美元,相比特斯拉所使用的鋰電池每千瓦時成本則在200-300美元。
與傳統電池不同,固態電池擁有固態電極和電解質,這意味著固態電池更不易燃,而且運行時更加安全。此外,固態電池具備更高的能量密度。Sakti3表示,其*新款電池的能量密度為1100瓦時/公升,相當于電動汽車480公里的行程,而相同體量電池的特斯拉電動汽車行駛里程為256公里。
鋰電池產值望破千億
2014年上半年,我國鋰離子電池行業(包括電池、正負極材料、隔膜、電解液及專用設備等)保持穩定發展,全行業總產值接近400億元人民幣,產業格局和新技術應用出現亮點。
2014年上半年鋰離子電池產品仍然主要集中在消費類電子產品應用領域,消費型鋰離子電池市場份額約為總量的87%;其次是動力型鋰離子電池(電動汽車、電動自行車、電動工具用),占比接近10%;儲能型鋰離子電池占比約3%。
鋰離子電池行業新增投資持續增長,東部、中部地區在電池領域新建、擴建項目較多,正負極材料、隔膜材料等領域的骨干企業紛紛實施或計劃擴建,韓國三星SDI、LG化學等企業也分別在西安、南京等地加大鋰離子電池投資建廠力度。
電動汽車用動力電池產量增長明顯,2014年上半年產量為8.04億瓦時,超過2013年全年的3.6億瓦時。主要原因是新能源汽車補貼政策進一步明確,促進新能源汽車產銷量快速增長,上半年達到2.04萬輛(超過去年全年產量),帶動動力電池市場快速增長。
預計與去年行業發展曲線類同,2014年下半年國內鋰離子電池及關鍵材料產量可能出現跳躍式增長,行業年總產值有望突破1000億元。