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七大受制于国外的锂电池技术和资源

导读: 我国锂电池产业链虽然已经比较完善,但在隔膜、PVDF、水性粘结剂、铝塑膜、NCA、自动化设备、钴矿等方面还受到国外技术或者资源的制约。

中美贸易战的爆发,美国对中国部分企业采取了征收惩罚性关税的措施,部分中国高科技企业的进出口受到影响。在这次贸易战中,许多中国企业暴露出了核心技术缺失、研发能力薄弱的问题,对于未来我国高新技术行业的发展有着非常大的制约。

锂电池作为一种清洁、高效和经济的储能产品,在过去的十几年当中,已经广泛应用于手机、平板、笔记本等数码产品当中,近几年的新能源汽车开始大规模推广,企业纷纷把重点放在了动力电池的研发和生产当中,锂电池产业链上下游已经趋于完善,动力电池的产量更是占据全球的一半以上。在锂电池产业快速发展的背景之下,国内企业也面临着许多核心技术没有掌握的问题。

锂电池核心技术主要涉及到原材料、电芯、设备、电池包等几个方面,对于电池的性能和成本起到决定性作用。我国锂电池产业链虽然已经比较完善,但在隔膜、PVDF、水性粘结剂、铝塑膜、NCA、自动化设备、钴矿等方面还受到国外技术或者资源的制约。

1、隔膜材料

干法工艺已经比较成熟,高端湿法隔膜与国外还有差距,隔膜的原材料PE和生产设备严重依赖进口。隔膜作为锂电池关键材料之一,既要防止正负极之间的接触,又要确保能够通过电解质离子,这对于隔膜的厚度、孔隙率、透气阻力、内阻、穿刺强度、机械强度、孔径、一致性等方面都提出了很高的要求。国产隔膜起步较晚,国内企业的技术成熟度不高,虽然近几年的国产化率有所提升,特别是干法隔膜方面已经有了很大的提升,但在湿法方面受制于工艺、技术和生产设备。目前湿法设备国内已有部分企业金辉高科、沧州明珠等采用自己组装设备,但为了保证产品的一致性、孔隙均匀性、浸润性等性能,大多数国内隔膜企业还是采用master、布鲁克纳、东芝、JSW、KOBELCO等日韩设备。另外作为主材的PE材料对于纯度和稳定性有较高的要求,国内隔膜企业的PE材料供应基本上被日本三井、大韩油化等几家企业垄断,国内聚乙烯产品纯度达不到要求,高端产品上基本很少使用,多用在一些低端产品上面。

2、隔膜涂覆PVDF

目前国内动力电池隔膜涂覆PVDF主要依赖进口,只有部分企业采用国产的PVDF,但国产PVDF稳定性和材质较差。PVDF又叫聚偏氟乙烯,熔点为172℃,热变形温度112~145℃,长期使用温度为-40~150℃,应用在涂覆隔膜中,使得隔膜能够与电极紧密结合,由于有电极极板的支撑,隔膜的热收缩性增强,同时也能够减少游离态电解液,提高电池的安全性。国外PVDF产品主要体现在其稳定性和高品质上,包括阿克玛和苏威,能够大规模生产,而国内生产规模小,效率低。

3、水性粘结剂

高端水性粘结剂市场基本上被瑞翁、JSR、双日等日本企业垄断,国内企业只有中科来方。水性粘结剂主要用于正负极粘结剂和隔膜涂料上,特别是高镍三元产品中,对粘结剂提出了更高的要求。日本企业在水性粘结剂方面的研发和布局已经有十几年的历史,在这方面的技术和产业配套非常成熟。国产粘结剂行业起步较晚,且配套的原材料和生产设备依赖进口,中国的原材料在品质和纯度方面与日韩企业有较大差距。

4、铝塑膜技术

软包铝塑膜严重依赖进口,仅有部分企业能够生产,但性能得不到行业认可。软包动力电池作为动力电池的一种类型,其具有能量密度高、内阻小、循环性能好等特点,在新能源汽车上的应用非常具有优势,其市场份额将会不断增长。铝塑膜作为软包电池的外包装材料,其厚度、阻隔性、耐电解液稳定性等方面都有非常高的要求。国内铝塑膜产品的性能和国外产品的差距较大,主要体现在冲深和精度控制方面还难以达到日韩企业的水平。目前国内铝塑膜的供应基本上被日本企业昭和电工和DNP等企业垄断,国内虽然已经有部分厂家,包括紫江彩印、中金玛泰、佛塑科技等企业已经开始了铝塑膜的研发和制造,但短期内国产铝塑膜的性能还得不到国内电池企业的认可,大多数仍然以进口为主。在设备方面流延机、挤出机等关键设备依赖进口,在扩产时受到比较大的限制。

5、NCA技术

中国NCA电池产业化滞后,关键NCA材料主要集中在日本企业手中。进入2018年,三元成为动力电池行业最为关注的领域,国内三元主要采用NCM技术路线,而在NCA方面基本上没有太大的突破。NCA具有能量密度高、倍率特性好、低温性能良好等特点,是最具发展前景的高能量密度锂电正极材料之一,日韩企业从电动车、电池、NCA正极材料、到前驱体的开发较早,技术更加成熟先进,并且上下游之间已经形成了相互配套的产业链和相对稳定成熟的供应链。目前NCA市场基本上被日本化学、住友和户田三家垄断,而国内由于受到TESLA效应带动,部分企业已经开始了NCA的布局,但是产量相对较少,除NCA前驱体外,其他部分均存在一定差距。

6、自动化设备

高端自动化设备,特别是圆柱电池设备严重依赖进口。随着锂电池企业的产能不断扩张,锂电设备的需求不断增长,但由于锂电设备工序和品类众多,企业过度集中,产品同质化严重,国产设备的稳定性、制造工艺和数字化控制方面与国外企业还有一定的差距,特别是在圆柱电池生产领域多依赖进口,国产设备在精度和自动化程度方面难以满足要求。

7、钴矿

中国钴矿储量低,严重受制于国外。钴作为三元材料里面必不可少的一种元素,其对三元材料的成本影响较大。目前,全球钴矿主要分布在刚果金、澳大利亚、古巴、赞比亚和菲律宾等地,这几个国家的储量占据全球钴储量的80%以上,而钴矿在中国的储量非常低,钴储量仅为8万吨,占全球钴储量的1%。钴矿的短缺,加上国内对三元材料需求的快速增长,推动了钴价格从20万元/吨增长到50万元/吨,这增加了动力电池成本,也增加了企业的风险。

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