Vier Hauptschwierigkeiten der Lithiumbatterie warten auf den Durchbruch

China betrachtet neue Energiefahrzeuge offiziell als eine der sieben strategischen aufstrebenden Industrien, einschließlich Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeugen und reinen Elektrofahrzeugen. Aufgrund der hohen Herstellungskosten subventioniert der Staat Elektroautos jedoch stark. Der Hauptgrund für die hohen Kosten von Elektrofahrzeugen sind die hohen Kosten für Lithiumbatterien, die mehr als ein Drittel des Fahrzeugs gekostet haben. Der Grund für die hohen Kosten von Lithiumbatterien hängt eng mit den beteiligten chemischen Materialien zusammen.

Das Anodenmaterial

Die Anodenmaterialien der Lithiumbatterie umfassen hauptsächlich Lithiumkobaltsäure, Lithiummangansäure, ternäre Nickelmangankobaltmaterialien und Lithiumeisenphosphat. Unter diesen wird Lithiumeisenphosphat aufgrund seiner potenziellen Vorteile in Bezug auf Lebensdauer, Sicherheit und Materialkosten, die andere Materialien nicht haben, als ideales Anodenmaterial in der Industrie angesehen. Die bestehenden Probleme sind folgende: Erstens werden die meisten Hauptrohstoffe für elektronisches Lithiumcarbonat (der Lithiumcarbonatgehalt liegt bei über 99,5%) importiert; Zweitens stammt die Produktionstechnologie von Lithiumeisenphosphat ebenfalls aus dem Ausland.

Es ist bekannt, dass das elektronische Lithiumcarbonat aus Lithiumerz oder Salzsee extrahiert und dann aus dem Lithiumcarbonat gereinigt werden kann. China verfügt über die zweitgrößten Lithiumressourcen der Welt. Aufgrund technischer Probleme ist der Aufwand für die Extraktion von Lithiumcarbonat aus Erz und dessen Reinigung zu Lithiumcarbonat für die Elektronenelektrode jedoch sehr gering. Es gibt kein elektronisches Lithiumcarbonat, das aus dem Salzsee gewonnen wird. Wir können also nur eine große Anzahl von elektronischem Lithiumcarbonat aus dem Ausland importieren. Inländische Unternehmen haben aufgrund des großen Importvolumens grundsätzlich keine Preismacht und die ausländischen Hersteller haben das letzte Wort.

In technologischer Hinsicht stimmte die Entwicklung von Lithiumeisenphosphat in China im Wesentlichen mit der anderer Länder überein. Es gibt jedoch kein wirklich führendes Unternehmen in China und der Branche fehlen originale innovative Technologien. Von den führenden Unternehmen in der Lithium-Eisenphosphat-Batterieindustrie sind drei aus den USA, A123 und Valence sowie Phostech aus Kanada. Die Lithiumeisenphosphat-Technologie wird im Ausland, in den USA, in Kanada und in anderen Regierungen als strategische Technologie angesehen, um auf nationaler Ebene an der Errichtung technischer Barrieren mitzuwirken.

Auf dem Gebiet der Lithiumeisenphosphat-Materialien gibt es zwei Patente der Kerntechnologie, eines ist die Kohlenstoffbeschichtungstechnologie, das andere ist die Technologie zur thermischen Reduktion von Kohlenstoff. Ersteres gehört der kanadischen Pflegefirma und hat in unserem Land ein Patent angemeldet. Das Patentrecht des letzteren liegt bei der amerikanischen Firma Gaobo, die das Patent nicht in China angemeldet hat, aber in Suzhou zwei Unternehmen gegründet hat, die jeweils für die Herstellung von Lithiumeisenphosphat-Materialien und die Herstellung von Batterien verantwortlich sind. Die Kernpatente für Lithium-Eisenphosphat-Batterien werden von mehreren ausländischen Unternehmen gehalten, und die Übertragung von Patenten ausländischer Unternehmen auf chinesische Unternehmen wird mit hohen Patentlizenzgebühren verbunden sein, was eine enorme potenzielle Bedrohung für die Branche darstellt.

Um die passive Position am mittleren und unteren Ende der Industriekette zu beseitigen, sollten in dreierlei Hinsicht Anstrengungen unternommen werden. Erstens sollte die Anmeldung zum inländischen Patent für Lithiumeisenphosphat durch technologische Forschung und Entwicklung beschleunigt werden. Zweitens die Kernpatente ausländischer Unternehmen rund um das Layout in der Peripherie. Die dritte besteht darin, das Studium des Batteriestrukturdesigns und der Steuerung der Batteriekombination zu verstärken.

Der Elektrolyt

Der Elektrolyt spielt die Rolle, Elektronen zwischen den positiven und negativen Elektroden der Lithiumbatterie zu leiten. Dies ist die Garantie dafür, dass eine Lithiumionenbatterie die Vorteile von Hochspannung und hoher spezifischer Energie erzielt. Der Elektrolyt besteht im Allgemeinen aus einem hochreinen organischen Lösungsmittel, Lithiumelektrolytsalz, notwendigen Additiven und anderen Rohstoffen unter bestimmten Bedingungen und in einem bestimmten Verhältnis.

Lithiumbatterien verwenden hauptsächlich Lithiumperchlorat, Lithiumhexafluorophosphat und andere Elektrolyte. Batterien aus Lithiumperchlorat sind in Japan und den USA verboten, da sie bei niedrigen Temperaturen nicht gut funktionieren und explodieren können. Die aus Lithiumfluorid hergestellten Batterien weisen eine gute Leistung, kein Explosionsrisiko und eine starke Anwendbarkeit auf, insbesondere diejenigen aus Lithiumhexafluorophosphat. Zusätzlich zu den oben genannten Vorteilen ist die Entsorgung von Altbatterien in Zukunft relativ einfach und umweltfreundlich, so dass die Marktaussichten für diese Art von Elektrolyt sehr breit sind.

Gegenwärtig ist der passende Elektrolyt im Wesentlichen lokalisiert, aber die Schwäche ist der Elektrolyt Lithiumhexafluorophosphat, der etwa die Hälfte der Kosten des Elektrolyten ausmacht. Derzeit wird der Lithiumhexafluorophosphat-Markt von mehreren japanischen Unternehmen wie der elektrochemischen Kanto-Industrie, SUTERAKEMIFA und Morita Chemical monopolisiert. Die weltweite Kapazität von Lithiumhexafluorophosphat beträgt rund 4000 Tonnen / Jahr. Die drei japanischen Hersteller haben eine Kapazität von 3.430 Tonnen pro Jahr oder rund 85 Prozent der weltweiten Kapazität. Die derzeitige Kapazität unseres Landes Tianjin Jinniu Power Source Material Limited Liability Company beträgt nur 250 Tonnen / Jahr und steht nicht zum Verkauf. Das von einheimischen Elektrolytherstellern verwendete Lithiumhexafluorophosphat wird hauptsächlich aus Japan und Deutschland importiert.

Der Hauptgrund für diese Situation ist, dass die technische Schwelle von Lithiumhexafluorophosphat ziemlich hoch ist. Lithiumhexafluorophosphat erfordert eine hohe Reinheit und geringe Feuchtigkeit. Da das Produkt selbst leicht Feuchtigkeit aufnimmt und sich zersetzt, ist es äußerst schwierig herzustellen. Es stellt strenge Anforderungen an Rohstoffe und Ausrüstung und ist eine typische High-Tech-Produktionsumgebung mit hohem Risiko und ein hochintensives Produktionsprodukt mit drei High-Tech-Technologien. Die drei Hauptrohstoffe für Lithiumhexafluorophosphat sind Phosphorpentachlorid, wasserfreie Flusssäure und Lithiumfluorid, von denen die beiden letztgenannten am schwierigsten herzustellen sind, weshalb einheimische Unternehmen Durchbrüche im Produktionsprozess erzielen müssen.

Das Zwerchfell

Die Membran in der Lithiumbatterie spielt eine Rolle bei der Verhinderung eines positiven und negativen Kurzschlusses und beim Laden und Entladen der Lithiumbatterie, um einen Lithiumionentransportkanal bereitzustellen. Kurz gesagt, eine Membran ist eine poröse Kunststofffolie. Dies wirkt sich jedoch direkt auf die Batteriekapazität, die Zyklusleistung und die Sicherheitsleistung aus. Unter den Komponenten der Lithiumbatterie ist sie die technischste und macht 20% bis 30% der Kosten der Lithiumbatterie aus. Gegenwärtig ist die 80% ige Lithiumbatteriemembran unseres Landes auf den Import angewiesen.

Der hohe technische Gehalt der Membran ist auf die Schwierigkeit ihres Porenherstellungsprozesses zurückzuführen. Gegenwärtig sind die Hauptprodukte der Membran in der Welt eine nanoporöse Monolayer-Polypropylen (PP) -Membran, eine nanoporöse Monolayer-Polyethylen (PE) -Membran, eine dreischichtige PP / PE / PP-Verbundmembran und andere Typen nach horizontaler und vertikaler Präzisionsdehnung. Die Herstellung von PE- und PP-Membranen durch bidirektionales Präzisionsziehverfahren ist ein mehrstufiger, komplexer und präziser Verarbeitungsprozess, der Blasformen, Filmgießen, kontinuierliches Präzisionsziehen und andere wichtige Verbindungen umfasst. Die Hausmembran in der Dicke der Gleichmäßigkeit und der Gleichmäßigkeit des Lochs und der Fremdkörper gibt es eine große Lücke. Derzeit werden die internationalen und inländischen Märkte im Wesentlichen von mehreren starken ausländischen Herstellern wie Celgard (USA), Entek (Entek), Asahi (Japan) und Toru (China) kontrolliert.

Viele inländische Unternehmen versuchen, ausländische technische Barrieren zu durchbrechen, die Entwicklung von Lithiumbatteriemembranen, aber es ist schwierig. Die Schwierigkeit spiegelt sich hauptsächlich in den folgenden drei Aspekten wider: Erstens werden die Patente im Zusammenhang mit dem traditionellen Verfahren zur Herstellung von Membranen im Wesentlichen von einigen wenigen Unternehmen in den USA und Japan monopolisiert, und in China fehlen unabhängige Rechte an geistigem Eigentum in der Produktionstechnologie. Zweitens mangelt es inländischen Unternehmen an der Schlüsseltechnologie der Produktionsmembran, insbesondere an der Industrialisierungstechnologie. Viele Unternehmen sind oft in der Lage, in kleinen Tests bessere Proben bereitzustellen, aber die Konsistenz der Produkte in der Massenproduktion ist schlecht. Drittens befindet sich China im neuen Prozess, in neuen Forschungsmethoden und in der internationalen Synchronisation, aber die neuen Anforderungen an Ausrüstung und Prozesskontrolle sind häufig höher. Chinas Fundament für Präzisionsverarbeitungsgeräte ist relativ schwach, was die Industrialisierung einschränkt.

Trotz der Schwierigkeit hat aber das Haushaltsmembran begonnen zu beginnen. Jetzt haben einige inländische Unternehmen einen Durchbruch bei der Lokalisierung von Aspekten erzielt, wie beispielsweise Shenzhen Senior Technology Material Co., Ltd., Foshan Jinhui High-Tech-Fotomaterial Co., Ltd., Henan Xinxiang, Ryan, New Energy Materials Co., Ltd. . usw. wurden diese Unternehmen mit unabhängigen Rechten an geistigem Eigentum an Lithiumbatteriemembranen hergestellt, aber jetzt beliefern sie hauptsächlich den mittleren und unteren Markt und müssen auch die Membrantechnologie weiterentwickeln.

Mit der schrittweisen Förderung neuer Energiefahrzeuge wird erwartet, dass neue Energiefahrzeuge die Nachfrage nach Lithiumbatteriemembranen bis 2012 um das Zehnfache erhöhen werden. Die Lösung für die Lokalisierung der Membran wird nicht nur für die Lithiumbatterieindustrie von revolutionärer Bedeutung sein sondern auch zur Entwicklung der gesamten Elektrofahrzeugindustrie.

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