リチウム電池の4つの大きな問題が突破口を待っています

中国は、新エネルギー車を、プラグインハイブリッド電気自動車や純粋な電気自動車を含む7つの戦略的新興産業の1つと公式に見なしています。しかし、製造コストが高いため、州は電気自動車に多額の助成金を支給しています。電気自動車のコストが高い主な理由は、リチウム電池のコストが高いことです。リチウム電池は、車両の3分の1以上のコストがかかります。リチウム電池のコストが高い理由は、関係する化学物質と密接に関係しています。

アノード材料

リチウム電池のアノード材料には、主にリチウムコバルト酸、リチウムマンガン酸、ニッケルマンガンコバルト三元材料、およびリン酸鉄リチウムが含まれます。その中でも、リン酸鉄リチウムは、他の材料にはないサイクル寿命、安全性、および材料コストの潜在的な利点により、業界で理想的なアノード材料と見なされています。既存の問題は次のとおりです。まず、電子炭酸リチウムの主要な原材料のほとんど（炭酸リチウム含有量が99.5％を超える）が輸入されています。第二に、リン酸鉄リチウムの製造技術も海外からのものです。

電子炭酸リチウムは、リチウム鉱石または塩湖から抽出し、次に炭酸リチウムから精製することができることが知られている。中国は世界で2番目に大きなリチウム資源を持っています。しかし、技術的な問題により、鉱石から炭酸リチウムを抽出し、それを電子電極用の炭酸リチウムに精製する出力は非常に低いです。ソルトレイクから抽出された電子炭酸リチウムはありません。そのため、海外からの電子炭酸リチウムの輸入は大量にしかできません。輸入量が多いため、国内企業は基本的に価格決定力がなく、海外メーカーが最終決定権を持っている。

技術面では、中国でのリン酸鉄リチウムの開発は基本的に他国の開発と同期していた。しかし、中国には真のリーディング企業はなく、業界には独自の革新的な技術が欠けています。リン酸鉄リチウム電池業界の主要企業のうち、3社は米国、A123とValence、およびカナダのPhostechです。リン酸鉄リチウム技術は、国の力で技術的障壁の確立に参加するために、外国、米国、カナダ、およびその他の政府において戦略的技術と見なされています。

リン酸鉄リチウム材料の分野では、2つのコア技術特許があります。1つは炭素コーティング技術であり、もう1つは炭素熱還元技術です。前者はカナダの育成会社が所有しており、我が国で特許を申請しています。後者の特許権は、中国で特許を申請していないアメリカのGaobo社が所有していますが、同社は蘇州に2つの会社を設立し、それぞれリン酸鉄リチウム材料の製造と電池の製造を担当しています。リン酸鉄リチウム電池のコア特許は複数の外国企業が保有しており、外国企業の特許を中国企業に譲渡すると、高い特許ライセンス料が発生し、業界に大きな脅威をもたらす可能性があります。

産業チェーンのミドルエンドとローエンドのパッシブポジションを取り除くために、3つの側面で努力する必要があります。第一に、国内のリン酸鉄リチウム特許の出願は、技術研究開発を通じて加速されるべきである。第二に、周辺のレイアウトに関する外国企業のコア特許。三つ目は、電池構造設計と電池組み合わせ制御の研究を強化することです。

電解質

電解質は、リチウム電池の正極と負極の間で電子を伝導する役割を果たします。これは、リチウムイオン電池が高電圧と高比エネルギーの利点を得ることが保証されています。電解質は、一般に、高純度の有機溶剤、リチウム電解質塩、必要な添加剤、およびその他の原材料で、特定の条件下で特定の割合で構成されています。

リチウム電池は、主に過塩素酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウムなどの電解質を使用しています。しかし、過塩素酸リチウムで作られたバッテリーは、低温ではうまく機能せず、爆発する可能性があるため、日本と米国では禁止されています。フッ化リチウム製のバッテリーは、特にヘキサフルオロリン酸リチウム製のバッテリーは、優れた性能、爆発の危険性がなく、強力な適用性を備えています。上記の利点に加えて、将来の廃電池の処分は比較的簡単で環境に優しいので、この種の電解質の市場の見通しは非常に広いです。

現在、マッチング電解質は基本的に局所化されていますが、弱点は電解質のヘキサフルオロリン酸リチウムであり、電解質のコストの約半分を占めています。現在、ヘキサフルオロリン酸リチウム市場は、関東電気化学産業、SUTERAKEMIFA、森田化学など、いくつかの日本企業によって独占されています。ヘキサフルオロリン酸リチウムの世界的な生産能力は約4000トン/年です。日本の3つのメーカーの生産能力は年間3,430トンで、世界の生産能力の約85％に相当します。私たちの国の天津Jinniu電源材料有限責任会社の現在の容量はわずか250トン/年であり、販売されていません。国内の電解質メーカーが使用しているヘキサフルオロリン酸リチウムは、主に日本とドイツから輸入されています。

この状況の主な理由は、ヘキサフルオロリン酸リチウムの技術的しきい値が非常に高いことです。ヘキサフルオロリン酸リチウムは、高純度と低水分を必要とします。しかし、製品自体が吸湿・分解しやすいため、製造が非常に困難です。原材料や設備に厳しい要件があり、典型的なハイテク、ハイリスクの生産環境と高難易度の「スリーハイ」テクノロジー製品です。ヘキサフルオロリン酸リチウムの3つの主要な原料は、五塩化リン、無水フッ化水素酸、フッ化リチウムですが、後者の2つは製造が最も困難であり、国内企業は製造プロセスを飛躍的に進歩させる必要があります。

横隔膜

リチウム電池のダイヤフラムは、正と負の短絡を防止し、リチウム電池の充電および放電プロセスでリチウムイオン輸送チャネルを提供する役割を果たします。要するに、ダイヤフラムは多孔質プラスチックフィルムです。ただし、バッテリー容量、サイクル性能、安全性能に直接影響します。リチウム電池の部品の中で最も技術的で、リチウム電池のコストの20％から30％を占めています。しかし現在、我が国の80％リチウム電池ダイヤフラムは輸入に依存しています。

ダイヤフラムの高い技術的内容は、その細孔形成プロセスの難しさによるものです。現在、世界の膜の主流製品は、単層ポリプロピレン（PP）ナノ多孔質膜、単層ポリエチレン（PE）ナノ多孔質膜、PP / PE / PP 3層複合ナノ多孔質膜、および水平および垂直精密延伸後の他のタイプです。双方向精密絞り法によるPEおよびPPダイヤフラムの製造は、ブロー成形、フィルム鋳造、連続精密絞り、およびその他の重要なリンクを含む、多段階の複雑で正確な処理プロセスです。国内ダイヤフラムの厚みの均一性と穴の均一性と外国人には大きなギャップがあります。現在、国際市場と国内市場は基本的に、セルガード（米国）、エンテック（エンテック）、アサヒ（日本）、トル（中国）などのいくつかの強力な外国メーカーによって管理されています。

多くの国内企業は、外国の技術的障壁であるリチウム電池ダイヤフラムの開発を打ち破ろうとしていますが、それは困難です。この難しさは主に次の3つの側面に反映されています。まず、従来の横隔膜の準備プロセスに関連する特許は基本的に米国と日本の少数の企業によって独占されており、中国は生産技術における独立した知的財産権を欠いています。第二に、国内企業は生産ダイヤフラムの主要技術、特に工業化技術が不足している。多くの企業は、小規模なテストでより良いサンプルを提供できることがよくありますが、大量生産における製品の一貫性は不十分です。第三に、中国は新しいプロセス、新しい研究方法、国際同期にありますが、新しいプロセスは多くの場合、機器とプロセス制御の要件が高く、中国の精密処理機器の基盤は比較的弱く、工業化を制限しています。

困難にもかかわらず、国内の横隔膜が始まり始めました。現在、深センシニアテクノロジーマテリアル株式会社、佛山金輝ハイテク光電マテリアル株式会社、河南新郷、ライアン、新エネルギーマテリアル株式会社など、一部の国内企業は側面のローカリゼーションにいくつかのブレークスルーをもたらしました。等々、これらの会社はリチウム電池ダイヤフラムの独立した知的財産権で生産されてきましたが、現在は主に中低価格帯の市場に供給しており、膜技術のさらなる成熟も必要です。

新エネルギー車の段階的な推進により、新エネルギー車はリチウム電池ダイヤフラムの需要を2012年までに10倍に増やすことが期待されています。ダイヤフラムのローカリゼーションの解決策は、リチウム電池業界だけでなく革命的に重要です。だけでなく、電気自動車業界全体の発展にも。

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