鈦酸鋰電池技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
2017年8月2日，金浦鈦業(yè)股份有限公司投資者互動(dòng)平臺(tái)上表示，公司鈦酸鋰電池專用鈦白粉已有廠家計(jì)劃訂貨并進(jìn)行生產(chǎn)線測試。據(jù)悉，金浦鈦業(yè)此前透露，公司參加了2017年7月6日在江蘇省無錫市舉辦的首屆鈦酸鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈討論會(huì)，會(huì)議結(jié)束后多家電池生產(chǎn)企業(yè)的高管到公司進(jìn)行了考察。
據(jù)了解，當(dāng)前在國內(nèi)的鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)中，有金浦鈦業(yè)和龍蟒佰利聯(lián)集團(tuán)股份有限公司在鈦酸鋰電池用鈦白粉這一市場進(jìn)行了布局。其中金浦鈦業(yè)自2016其對鈦酸鋰電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了調(diào)研，并與國內(nèi)知名的鈦酸鋰電池生產(chǎn)企業(yè)北方奧鈦納米技術(shù)有限公司達(dá)成了技術(shù)合作。而龍蟒佰利聯(lián)在2016年7月與國內(nèi)知名的石墨烯生產(chǎn)商志陽科技股份有限公司簽署了合作協(xié)議，宣布進(jìn)軍鈦酸鋰電池用鈦白粉市場。目前公司已形成10,000/年的產(chǎn)能規(guī)模，月銷量為600噸。
近年中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展帶火了鈦酸鋰電池這一新興市場，鈦白粉作為鈦酸鋰電池的重要原材料，其市場需求也開始逐漸攀升。目前國內(nèi)已有鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)抓住這一機(jī)遇進(jìn)行了布局。但同樣可以看到的是，目前進(jìn)入電池專用型鈦白粉這一市場的產(chǎn)能規(guī)模相對較少，生產(chǎn)商對其生產(chǎn)也采用按需生產(chǎn)的策略，態(tài)度較為謹(jǐn)慎。可以說，由于當(dāng)前鈦酸鋰電池的市場尚未鋪開，國內(nèi)的大部分鈦白粉生產(chǎn)商對于這一新興的下游市場持觀望態(tài)度。但可以肯定的是，未來隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)在全球范圍內(nèi)的進(jìn)一步發(fā)展及成熟，鈦酸鋰電池專用型鈦白粉有望成為鈦白粉市場一個(gè)相當(dāng)龐大的應(yīng)用領(lǐng)域，國內(nèi)的鈦白粉生產(chǎn)商有望借助這一新興的下游市場實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)入高檔鈦白粉生產(chǎn)領(lǐng)域。
鈦酸鋰材料作為鋰電池負(fù)極材料的優(yōu)劣勢。自1991年鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化以來，電池的負(fù)極材料都是以石墨為主導(dǎo)。近年來隨著新型鋰離子電池的發(fā)展，國內(nèi)外研究人員對鈦酸鋰材料作為鋰電池負(fù)極材料的特性展開了深入研究。當(dāng)前，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為其作為負(fù)極材料具有以下優(yōu)劣勢。在優(yōu)勢方面，鈦酸鋰材料具有超高安全性、超長壽命、高低溫工作范圍寬、高功率、低成本以及綠色環(huán)保等優(yōu)勢。在劣勢方面，鈦酸鋰材料的能量密度較低，同時(shí)由于其吸水性強(qiáng)等特點(diǎn)，對電池制作的環(huán)境要求較高。此外，目前鈦酸鋰電池的應(yīng)用市場尚未完全打開，這也成為鈦酸鋰材料作為鋰電池負(fù)極的劣質(zhì)之一。
鈦酸鋰材料在國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀。目前國際上在鈦酸鋰材料研究及產(chǎn)業(yè)化方面比較領(lǐng)先的有美國奧鈦納米科技公司、日本石原產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、英國莊信萬豐公司等。其中美國奧鈦生產(chǎn)的鈦酸鋰材料無論是在倍率、安全性、使用壽命等方面性能優(yōu)異，但由于其生產(chǎn)方法過于冗長精細(xì)而導(dǎo)致成本偏高，在商業(yè)化推廣上難度較大。石原作為亞洲最大的鈦白粉生產(chǎn)商，利用其原材料優(yōu)勢成功開發(fā)了多款低成本、高倍率、不同粒度的鈦酸鋰產(chǎn)品，性能相似的產(chǎn)品相比于美國奧鈦公司的鈦酸鋰材料有較大的優(yōu)勢，但相比于國內(nèi)的產(chǎn)品則稍遜一籌。
國內(nèi)比較優(yōu)秀的鈦酸鋰材料生產(chǎn)企業(yè)有四川興能新材料有限公司、珠海銀隆新能源有限公司、湖州微宏動(dòng)力有限公司、深圳貝特瑞新能源材料股份有限公司和湖南杉杉新材料有限公司等。其中珠海銀隆于2011年完成了對美國奧鈦53.6%股權(quán)的收購從而成為國內(nèi)少有的一家同時(shí)擁有鈦酸鋰材料制備、電池生產(chǎn)、鈦酸鋰電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)等多項(xiàng)核心技術(shù)的企業(yè)。此外，珠海銀隆還與石原就新型鈦酸鋰材料的研發(fā)開展了戰(zhàn)略合作，材料的成本將隨著其產(chǎn)量的增加而下降，未來幾年內(nèi)有望接近目前負(fù)極材料的成本價(jià)格。
鈦酸鋰電池及其在電動(dòng)車和儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。鈦酸鋰產(chǎn)業(yè)鏈可細(xì)分為鈦酸鋰材料制備、鈦酸鋰電池生產(chǎn)、鈦酸鋰電池系統(tǒng)的集成和其在電動(dòng)車及儲(chǔ)能市場的應(yīng)用。目前，國際上能夠批量生產(chǎn)鈦酸鋰電池的廠家并不多，主要以美國奧鈦和日本東芝集團(tuán)為代表。其中美國奧鈦在大規(guī)格鈦酸鋰電池制造方面處于領(lǐng)先地位。在電池系統(tǒng)應(yīng)用方面，公司為美國加州提供的混合動(dòng)力巴士已于2008年投入運(yùn)營，其燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)為106.4kg/L遠(yuǎn)高于普通柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的23.8kg/L。此外，公司為夏威夷自然能源所風(fēng)力發(fā)電場提供的1MW儲(chǔ)能系統(tǒng)是是目前唯一在美國電網(wǎng)得到兩年多實(shí)地商業(yè)運(yùn)作的大容量鈦酸鋰電池產(chǎn)品。日本東芝以“SCiB”為品牌的鈦酸鋰電池具有快速充電和長壽命等優(yōu)勢，目前以批量應(yīng)用于“EV—neo”電動(dòng)摩托車。在儲(chǔ)能方面，東芝正憑借日本的新陽光計(jì)劃將鈦酸鋰電池應(yīng)用到大規(guī)模的儲(chǔ)能電站和家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)。
在國內(nèi)主要的鈦酸鋰電池生產(chǎn)企業(yè)中，湖州微宏已對鈦酸鋰電池生產(chǎn)所需要的鈦酸鋰材料、隔膜、電解液和正極材料進(jìn)行了垂直整合，具備日產(chǎn)80,000只10Ah鈦酸鋰電池的產(chǎn)能。在電動(dòng)車市場方面，公司的10分鐘快速充電電池系統(tǒng)已經(jīng)搭載了超過3,000輛混合動(dòng)力大巴，主要銷往英國、荷蘭及重慶等地。在儲(chǔ)能市場方面，公司分別在美國的佛蒙特州及中國重慶安裝了用于電網(wǎng)調(diào)頻及電網(wǎng)需求管理的鈦酸鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。國內(nèi)另一家知名的鈦酸鋰電池生產(chǎn)商珠海銀隆的產(chǎn)品性能指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到了與美國奧鈦相當(dāng)?shù)乃健Ｔ趹?yīng)用方面，公司搭載了鈦酸鋰電池的純電動(dòng)公交車已經(jīng)投放到了廣東湛江，、河北邯鄲、石家莊等地公交系統(tǒng)，公司還與國家電網(wǎng)公司和南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司合作承擔(dān)了儲(chǔ)能方面的863國家項(xiàng)目。
4、鈦酸鋰電池技術(shù)開發(fā)面臨的難點(diǎn)。當(dāng)前，鈦酸鋰電池及電池組制造的難點(diǎn)主要來源于以下幾個(gè)方面。首先，雖然鈦酸鋰材料的生產(chǎn)從原則上說并不復(fù)雜，但要用作鋰電池的負(fù)極材料，不僅需要具備合適的比表面積、粒度、密度和電化學(xué)性能等，還必須更夠適應(yīng)大規(guī)模鋰電池的生產(chǎn)工藝，由于鈦酸鋰材料的PH為11或12，吸濕性極強(qiáng)，因此無法在很多傳統(tǒng)的鋰電池生產(chǎn)線上進(jìn)行生產(chǎn)。其次，由于鈦酸鋰材料對生產(chǎn)環(huán)境濕度的要求比常規(guī)的鋰離子電池高得多，最好是能為鈦酸鋰電池產(chǎn)品生產(chǎn)設(shè)計(jì)一條結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧、全封閉式的自動(dòng)化生產(chǎn)線，需要較大的成本投入。此外，鈦酸鋰電池組在投入應(yīng)用一段時(shí)間后會(huì)看到軟包的單體電池內(nèi)有微量氣體產(chǎn)生，在現(xiàn)有的工業(yè)條件下很難避免。
5、鈦酸鋰電池在中國的發(fā)展前景。過去鋰電池的主要市場是便攜式電器和手機(jī)、手提電腦等，中國的鋰電池生產(chǎn)商在在銷售能力上屬于日韓的產(chǎn)品。然而，當(dāng)前鈦酸鋰電池的應(yīng)用市場是混合電動(dòng)車、特殊工業(yè)應(yīng)用以及儲(chǔ)能市場，上述市場在全球范圍內(nèi)尚處于起步階段，鈦酸鋰電池有望在這些市場中大展拳腳。中國擁有龐大的人口基數(shù)，其電動(dòng)車、儲(chǔ)能及工業(yè)應(yīng)用是一個(gè)讓許多跨國公司垂涎的巨大市場。近年來，中國政府對電動(dòng)車及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展越來越重視，出臺(tái)了各類國家鼓勵(lì)政策，國內(nèi)的鈦酸鋰電池系統(tǒng)也已經(jīng)在歐洲和內(nèi)地多個(gè)城市有了幾年的商業(yè)化數(shù)據(jù)積累，中國鈦酸鋰電池的生產(chǎn)能力已與日韓三分天下。對于未來的發(fā)展前景，有業(yè)內(nèi)分析人員指出，當(dāng)前提高鈦酸鋰電池能量密度的關(guān)鍵是開發(fā)高容量、高電位解液和抗氧化隔膜等課題研究。中國鋰電行業(yè)開發(fā)鈦酸鋰電池技術(shù)的努力將會(huì)得到正在崛起的電動(dòng)車、儲(chǔ)能及工業(yè)應(yīng)用市場可觀的回報(bào)。
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