锂电池四大技术难题制约电动汽车的发展

　　目前由于电动汽车的制造成本太高，国家正在对电动汽车进行高额补贴。电动汽车的成本之所以很高，最主要的原因在于锂电池的成本过高，其成本超过了整车的三分之一。然而，锂电池成本高的原因还与其涉及的化工材料密切相关。

　　一、正极材料

　　锂电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍锰钴三元材料及磷酸铁锂等。其中，磷酸铁锂由于具有另外几种材料所不具备的循环寿命、安全和材料成本方面的潜在优势，而被业界看作理想的正极材料。目前存在的问题，一是主要原料电子级碳酸锂（碳酸锂含量在99.5%以上）大部分来自进口，二是磷酸铁锂生产技术也来自国外。

　　据了解，电子极碳酸锂可由锂矿石或盐湖中提取出碳酸锂再提纯而来。我国锂资源居世界第二，但由于技术问题，国内矿石提取碳酸锂再提纯为电子极碳酸锂的产量很低。盐湖提取电子级碳酸锂目前还没有产品问世。所以只能从国外大量进口电子级碳酸锂。因为进口量大，导致国内企业基本没有定价权，完全由国外厂商说了算。

　　在技术上，我国磷酸铁锂发展本来与国际基本同步，但国内尚未诞生真正的领军企业，行业缺乏原始创新技术。目前，国际上在磷酸铁锂电池行业处于领先地位的企业主要有3家，分别是美国的高博（A123）公司和威能（Valence）公司以及加拿大的佛斯泰克（Phostech）公司。磷酸铁锂技术在国外被看作战略性技术，美国、加拿大等政府为此不惜以国家的力量参与技术壁垒的建立。

　　在磷酸铁锂材料领域，有两大核心技术专利，其中一个是包敷碳技术，另一个是碳热还原技术。前者由加拿大佛斯泰克公司拥有独家使用权，并且已经在我国申请专利。后者的专利权由美国高博公司所有，目前尚未在我国申请专利，但是该公司现已在苏州成立了2家公司，分别负责磷酸铁锂材料的生产和电池制造。磷酸铁锂电池方面的核心专利被几家外国公司掌握，外国公司专利转让至中国企业将会面临高昂的专利许可费，对该产业构成巨大的潜在威胁。

　　要想摆脱在产业链中低端、被动的地位，就要从三方面努力：一是通过技术研发从而加快国内磷酸铁锂专利申请。二是围绕国外企业的核心专利在外围进行布局。三是加强电池结构设计、电池组合控制方面的研究。

　　二、电解液

　　电解液在锂电池正、负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。

　　锂电池主要使用的电解质有高氯酸锂、六氟磷酸锂等。但用高氯酸锂制成的电池低温效果不好，有爆炸的危险，日本和美国已禁止使用。而用含氟锂盐制成的电池性能好，无爆炸危险，适用性强，特别是用六氟磷酸锂制成的电池，除上述优点外，将来废弃电池的处理工作相对简单，对生态环境友好，因此该类电解质的市场前景十分广泛。

　　目前电解液配套基本已实现国产化，但软肋是占电解液成本约一半的电解质六氟磷酸锂，国内基本没有企业能够生产。

　　目前六氟磷酸锂市场被几家日本企业如关东电化学工业、苏特瑞克秘法（SUTERAKEMIFA）、森田化学等垄断。全球六氟磷酸锂产能在4000吨/年左右。日本这3家厂商其产能在3430吨/年，占全球产能的85%左右。我国天津金牛电源材料有限责任公司目前的产能只有250吨/年，并且不对外出售。国内电解液生产厂家所用的六氟磷酸锂主要从日本和德国进口。

　　出现这一状况的的主要原因是六氟磷酸锂的技术门槛相当高。六氟磷酸锂要求纯度高、水分低，但由于产品本身极易吸潮分解，因此生产难度极大，对原料及设备要求苛刻，属于典型的高科技、高危生产环境、高难生产的‘三高’技术产品。六氟磷酸锂的三大主要原料是五氯化磷、无水氢氟酸和氟化锂，其中又以后两者的生产难度最大，需要国内企业在生产工艺上取得突破。

　　三、隔膜

　　隔膜在锂电池中起着防止正、负极短路的作用，并在锂电池充放电过程中提供锂离子运输通道。简而言之，隔膜就是一层多孔的塑料薄膜。但它直接影响了电池的容量、循环性能以及安全性能。在锂电池的部件中它是技术含量最高的，占锂电池成本的20%～30%。而目前我国80%的锂电池隔膜依靠进口。

隔膜技术含量高的原因在于它的造孔工艺难度大。目前国际上隔膜的主流产品是经横向和纵向精密拉伸的单层聚丙烯（PP）纳米微孔膜、单层聚乙烯（PE）纳米微孔膜、PP/PE/PP三层复合纳米微孔膜等类型。以双向精密拉伸法来生产PE、PP隔膜，是一个多步骤、复杂而精密的加工过程，包括吹塑、流延