天津市鋰離子電池材料發展趨勢及對策研究

張翛然，李林潔，于 璇

(1.天津紹聞迪康科技咨詢有限公司 天津 300042；2.國家新材料產業發展戰略咨詢委員會 天津 300042)

0 引言

為實現“雙碳”目標，未來十年新能源在我國能源消費中的比重將大幅提升，而鋰離子電池不僅在新能源汽車中占據絕對優勢，更是彌補可再生能源的波動性和間歇性的重要儲能手段，必將迎來又一次發展。天津市在鋰離子電池材料領域產業基礎良好，但受資源和定位影響，整體競爭力不足。結合未來新能源領域發展趨勢，同步發展高性能、高附加值與高穩定、低成本兩種路徑的電池材料技術，盡快提升關鍵電池材料供應能力，加快產品標準化等配套網絡建設，實現天津市鋰離子電池材料產業差異化發展。

1 天津市鋰離子電池材料產業發展現狀

天津市的鋰離子電池產業較為完整，多種電池材料的制造環節具有顯著優勢，具備巴莫科技、斯特蘭能源等正極材料企業，貝特瑞、錦美碳材等負極材料企業，金牛等電解液企業，東皋膜等電池隔膜材料企業，以及其他輔助材料企業，滿足下游天津力神、捷威動力、榮盛盟固利等3C 及動力電池生產企業原材料需求。然而，目前天津市鋰離子電池材料及下游電池產業發展仍存在共性和個性問題，制約產業可持續發展。一方面，受資源和市場環境影響，天津市電池材料企業盈利情況并不樂觀，新產品、新產能的巨大前期投入限制了企業轉型升級；另一方面，目前天津市在鋰離子電池儲能領域也存在成本高、規模小等通病，市場驅動力不足、產業發展緩慢。此外，鋰離子電池產業還存在產品標準缺失、行業規范不足等問題，阻礙了行業的良性發展。

2 天津市鋰離子電池材料產業發展條件

2.1 天津市鋰離子電池材料產業發展優勢

天津市鋰離子電池產業經過多年發展，已形成產業鏈齊備的電池及原材料產業集群，各產業環節有效銜接，產業鏈協同配套環境良好。依托產業基礎和國家級生產示范基地，匯集了中國電子科技集團公司第十八研究所、中海油天津化工研究設計院、天津市鋰離子電池技術創新中心等電池技術研發機構為產業發展提供技術支撐。依托現有動力電池產業基礎，以目前鋰離子電池儲能領域普遍認可的LFP 電池及其正極材料為切入點，打造綠色儲能產業，發展電化學儲能事業大有可為。

2.2 天津市鋰離子電池材料產業發展劣勢

天津市電價高、地價貴，環保任務艱巨，污染治理成本也十分高昂，與廣東、福建等省鋰離子電池聚集區相比，天津地區企業并無成本優勢。新產品的開發方面，同樣受制于天津地區的環境資源等因素，前期投入更高，同時天津金融環境也不如東南沿海地區寬松，制約了天津市鋰離子電池材料企業轉型升級。此外，目前天津市雖然具備一批實力雄厚的鋰離子電池正負極材料生產供應商，但在電解液和隔膜材料領域相關企業較少，產能的不均衡使得產業下游呈現水桶效應，極大削弱了產業鏈整體優勢。

2.3 天津市鋰離子電池材料產業發展政策助力

為促進鋰離子電池材料產業發展，2021 年市政府印發《天津市國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和二〇三五年遠景目標綱要》《天津市制造業高質量發展“十四五”規劃》《天津市科技創新“十四五”規劃》，強調新能源領域應擴大鋰離子電池產業優勢，為發展鋰離子電池相關技術指明方向[1-3]。此外，天津市工信局也發布了《天津市產業鏈高質量發展三年行動方案(2021—2023 年)》《天津市制造強市建設三年行動計劃(2021—2023 年)》提出電池材料產業發展和技術突破的相關目標[4-5]。

3 天津市鋰離子電池材料產業發展建議

結合新能源應用發展趨勢及市場需求，天津市應在現有電池材料及模組產業基礎上加強電極、電解質、隔膜等關鍵材料的生產供應，強化本地優勢，補足產業鏈薄弱環節，同時確定符合時代發展的研發方向。天津作為京津冀要地，環保要求更高，因此適宜發展低污染、高附加值的電池材料；在現有基礎上開發新型固態電池材料及制造工藝，也是今后電池材料和集成企業的重點發展方向。

3.1 補齊缺失環節，發揮產業鏈整體優勢

發揮天津多種電池材料產業優勢，依托力神國家動力鋰離子電池工程技術研究中心等載體，加快推進儲能電池新材料和電池裝配新工藝等關鍵技術的開發與產業化，打造高性能、低成本的儲能電池產品。

3.1.1 正極材料

正極材料是決定鋰離子電池性能的關鍵材料之一。政府引導骨干企業“重點突出、精準發展”，天津國安盟固利新材料科技股份有限公司、天津優量鋰能科技有限公司等作為天津市電池正極材料發展的重點扶持企業，以新型三元材料等正極材料為重點，提升高鎳材料的產量比例，推進含量為50.8%的NCM811正極材料的技術成熟化，占穩、占好新型利基市場。

3.1.2 負極材料

提高石墨負極材料純度，降低人造石墨成本，應對硅負極材料體積膨脹問題。加強硅材料納米化及硅碳復合材料的制備工藝，提升批量生產穩定性。研發干電極技術，提升硅基負極材料壽命。依托貝特瑞開發第四代硅碳負極材料產品，縮小國內外差距。

3.1.3 電池隔膜

與日本相比，我國的高端隔膜產品一致性不高，存在孔隙率不達標，厚度、孔隙分布及孔徑分布不均等問題，需要加大力度解決隔膜本身原材料問題和涂覆隔膜的涂覆技術問題，著力提升基礎材料表面處理工藝、膠粘劑配方工藝、產品沖壓拉伸等材料、設備和工藝控制等關鍵軟實力，同時加強在濕法隔膜領域的技術儲備、成果轉化，及自主研發核心生產設備的能力。

3.2 重點發展全固態鋰離子電池，實現彎道超車

全固態鋰離子電池在安全性能和能量密度方面具有很大優勢，是下一代動力電池發展的主要方向。從目前全球進展來看，全固態鋰離子電池的產業化條件仍不成熟，需要克服離子電導率低、界面相容性差等諸多問題。未來需依托天津大學、南開大學、中國電子科技集團公司第十八研究所等高校和研究機構開展聚合物、氧化物和硫化物固態電解質的研究，并促進科技成果轉化。同時還需從開發新型復合固態電解質，深入研究相界面上鋰離子傳輸機理，改善界面相容性，探索抑制鋰枝晶生長的方法等多方面入手，快速突破全固態鋰離子電池產業化瓶頸，搶占下一代鋰電池技術制高點。

3.3 健全動力電池回收及梯次利用網絡

隨著國內首批新能源汽車動力電池即將退役，退役電池的梯次利用及回收拆解需求快速上升。然而，目前各廠商在材料選擇、結構設計等方面各不相同，模組連接與包裝也均需根據車型定制，制約了相關行業發展。未來，天津市一方面可以發揮本地供應鏈優勢，聯合原材料、電池制造商及車企，規范動力電池設計，加快推動電池標準化；另一方面鼓勵企業研發，不斷提升電池能量密度、縮小電池體積，為電池組標準化設計提供更大空間。此外，目前退役電池缺乏使用情況及殘余性能數據記錄，增加了回收成本。下一步天津市需要加強動力電池編碼管理體系及溯源、維護等相關信息共享機制建設，依托天津市產業示范基地和園區優勢，建立基站備電、儲能、充換電等梯次利用試點，促進形成天津市鋰電池回收及利用網絡。

3.4 加強政策驅動和引導，促進技術成果轉化

政府強化科技管理部門、產業管理部門科技成果轉移轉化的工作職能，加強相關部門之間的協同配合，重點發展電池產業，打破材料環節的限制，實現技術革新的價值。成立技術成果轉化工作組，通過加強基層科技管理隊伍建設，跟蹤高校等科研機構在鋰離子電池材料及合成技術方面的最新研究進展，充分了解鋰電產業中各環節企業生產情況及技術需求，建立成果轉化要求的考核評價機制。宣傳科技成果轉化政策，完善承接科技成果轉移轉化的平臺與機制，搭建產學研信息服務與對接平臺。

4 結論

整體來看，天津市的鋰離子電池產業基礎深厚，擁有領先的電池生產企業和比較齊備的原材料產業集群，以及具有針對性的政策規劃，為鋰離子電池產業的發展提供了得天獨厚的優勢。為確保鋰離子電池產業的持續興盛，建議天津市強優勢、補劣勢，依托高校、科研院所和重點企業，不斷提升三元正極材料、硅基負極材料等現有產品的質量和產量，加快提升核心設備的自主生產能力，加快標準體系制定修訂工作，促進產業生產的高端化、規范化，提升產品的整體質量、綜合競爭力。與此同時，重點推進全固態鋰離子電池等新型電池技術的研發，爭取率先突破當前動力電池發展瓶頸，將天津打造成為全球領先的鋰離子電池研發、生產制造基地。