全球化背景下電池產(chǎn)業(yè)鏈的合作模式構(gòu)建

付 偉

（濮陽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 濮陽 457000）

1 全球化背景下電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向

1.1 電池產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)研究成果

我國鋰電池產(chǎn)能對(duì)世界整體產(chǎn)能貢獻(xiàn)約70%，電池產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)起步晚、發(fā)展快的特征，已經(jīng)形成覆蓋上、中、下游的完整產(chǎn)業(yè)體系，在電池材料研發(fā)和制備組裝方面出現(xiàn)初步產(chǎn)業(yè)集群，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力不斷提高[1]。重視電池材料改性創(chuàng)新和工藝升級(jí)，對(duì)三元正極材料的高鎳低鈷化和鎳鈷錳鋁四元正極材料完成基本定性和試生產(chǎn)，提出簡(jiǎn)單預(yù)測(cè)鈉離子層狀氧化物構(gòu)型的理論方法。學(xué)者通過讓碳化硅蒸氣和硅蒸氣同步冷卻得到單顆粒碳化硅摻雜硅粉，緩解硅負(fù)極材料在放能時(shí)的體積膨脹。在電解液方面，對(duì)六氟磷酸鋰、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯等功能添加劑完成性能研究，從SEI 膜穩(wěn)定性、電解液電導(dǎo)率、安全性能等角度解決電解液和正負(fù)極材料配伍矛盾。以原始專利為基礎(chǔ)，探索電池在NCM、NCA、NCMA 體系下的制備技術(shù)，重點(diǎn)開發(fā)高電壓三元石墨電池、高鎳正極石墨或硅碳電池、長壽命磷酸鐵鋰電池[2]。

1.2 電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究成果

相較于側(cè)重理論極限的基礎(chǔ)研究，電池產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究目標(biāo)更明確，成果轉(zhuǎn)化率更高。可作為新型動(dòng)力電池電解液的雙氟磺酰亞胺鋰鹽在制備工藝指導(dǎo)下開始投產(chǎn)布局[3]。電解液功能添加劑開始配方化研制和大規(guī)模應(yīng)用，譬如將硅類化合物作為添加劑以提高電池?zé)岱€(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性；將磷酸酯類化合物用于石墨全電池，強(qiáng)化電池長期保持高容量；利用含硼化合物在正極表面形成保護(hù)膜的性能，將其作為添加劑用于高壓鋰電池等。持續(xù)開發(fā)針對(duì)富鋰、磷酸釩鋰、高壓鎳錳等正極材料的高壓電解液，完善新型材料生產(chǎn)工藝和質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)接下游產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用需求。在NCM 體系下對(duì)磷酸鐵鋰無模組工藝實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，提高電池包殼內(nèi)部空間利用率，拓寬電池包裝集成科研空間。在電池制造領(lǐng)域獲得模塊化設(shè)計(jì)，推動(dòng)電芯和多元應(yīng)用場(chǎng)景的結(jié)合研究。

針對(duì)電池梯次利用現(xiàn)存技術(shù)掣肘開展試點(diǎn)研究，從電容量衰減階段特性攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，形成電池拆解預(yù)處理工藝流程。采用硫酸錳溶液進(jìn)行溫和放電，緩解化學(xué)放電過程中的有機(jī)泄露和電偶腐蝕，優(yōu)化傳統(tǒng)放電技術(shù)。研究證實(shí)N-甲基吡咯烷酮、Fenton 試劑、與氧化鈣混合焙燒等方式可剝除電極材料黏結(jié)劑，為回收處理工藝創(chuàng)新提供新思路。在動(dòng)態(tài)場(chǎng)景和靜態(tài)場(chǎng)景中分別構(gòu)建行業(yè)匹配回收管理體系，形成以重新組裝、模組和整包為主的動(dòng)力電池回收利用工藝架構(gòu)。

重視循環(huán)利用端技術(shù)創(chuàng)新，在電化學(xué)回收體系、摩擦納米發(fā)電、自驅(qū)動(dòng)磷酸鐵鋰回收等前沿技術(shù)有突破性進(jìn)展，利用技術(shù)疊加基本勾勒出“雙循環(huán)”回收系統(tǒng)。探索出共沉淀法、溶膠—凝膠法、固相合成法、水熱法等再生利用方法，在試劑多次使用和電池金屬提取再利用方面開展技術(shù)攻關(guān)，細(xì)化電池回收物理破碎分離程序，在收集處理廢氣工藝方面形成鹽類壓濾、活性炭吸附、光氧催化等工藝，充分燃燒碳酸酯類成分以減少環(huán)境污染。

2 全球化背景下電池產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展困境

2.1 產(chǎn)業(yè)短板弱化競(jìng)爭(zhēng)力

正極材料性能和產(chǎn)能影響電池產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，目前，絕大部分主流材料及核心技術(shù)由美國、日本、韓國企業(yè)掌握。我國企業(yè)開展關(guān)鍵材料的專利布局較晚，專利內(nèi)容集中在配比調(diào)整和工藝優(yōu)化層面，在基礎(chǔ)技術(shù)專利方面存在短板，依賴國際專利授權(quán)。圍繞核心專利的技術(shù)布局使得我國企業(yè)在發(fā)展上受到限制，攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)時(shí)失去主動(dòng)權(quán)，處理競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)，弱化國際競(jìng)爭(zhēng)力。由專利壁壘延伸至整體產(chǎn)業(yè)鏈，行業(yè)發(fā)展出現(xiàn)短板，給我國鋰及下游動(dòng)力電池可持續(xù)發(fā)展設(shè)置了高難度障礙。

受資源分布和政策約束，有開采權(quán)且處于正常開采階段的企業(yè)數(shù)量較少，電池生產(chǎn)原料主要依賴進(jìn)口，單一資源供應(yīng)源和不斷變化的國際局勢(shì)降低電池產(chǎn)業(yè)鏈的安全性，增加研發(fā)和生產(chǎn)成本波動(dòng)[4]。全球化持續(xù)深入的格局下，電池產(chǎn)業(yè)鏈垂直領(lǐng)域環(huán)節(jié)細(xì)分和降本增效成為行業(yè)發(fā)展拐點(diǎn)，以原材料為源頭重新評(píng)估發(fā)展目標(biāo)，強(qiáng)化專利意識(shí)，構(gòu)成貫穿材料、電芯、制備封裝到下游應(yīng)用領(lǐng)域的全產(chǎn)業(yè)鏈共生發(fā)展路徑。

2.2 行業(yè)秩序體系不完善

動(dòng)力電池市場(chǎng)的擴(kuò)張意味著未來退役電池?cái)?shù)量將大幅增加，據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心有限公司統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2025 年我國動(dòng)力電池累計(jì)退役總量將比2020年增長近4倍。梯次利用和回收再利用是挖掘退役電池效能，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)優(yōu)質(zhì)發(fā)展的重要手段。然而目前尚未建立健全的電池再利用產(chǎn)業(yè)鏈體系，沒有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)追溯系統(tǒng)平臺(tái)和電池檢測(cè)評(píng)價(jià)方法，對(duì)退役電池的健康評(píng)價(jià)和再次流入梯次利用市場(chǎng)卡關(guān)不嚴(yán)，擾亂行業(yè)秩序的現(xiàn)象頻發(fā)。因地域分散且缺乏一致行業(yè)共識(shí)，回收產(chǎn)業(yè)集中度低，加劇市場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

3 全球化背景下電池產(chǎn)業(yè)鏈合作路徑

全球化重構(gòu)了鋰及下游動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)布局，認(rèn)清競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)復(fù)雜性，以前瞻視野強(qiáng)化基礎(chǔ)研究，明確技術(shù)部署和創(chuàng)新方向，協(xié)同構(gòu)筑電池全產(chǎn)業(yè)鏈深度合作模式[5]。研判國際局勢(shì)，抓住“一帶一路”、專利開放許可、國際產(chǎn)能合作等機(jī)會(huì)設(shè)立合作研發(fā)機(jī)構(gòu)，完善基礎(chǔ)研究的國內(nèi)、國外并軌并行布局，補(bǔ)齊產(chǎn)業(yè)短板，擴(kuò)大關(guān)鍵材料和技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，提高對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈高端環(huán)節(jié)掌控力。對(duì)新興科研方向加大投入，以成熟技術(shù)體系為基礎(chǔ)發(fā)展高鎳低鈷、碳酸鋰、鈷酸鋰、磷酸鋰等衍生三元正極材料，改進(jìn)熱失控預(yù)警和安全監(jiān)測(cè)技術(shù)，優(yōu)化單體電芯模組方式和摻硅補(bǔ)鋰工藝，著眼于應(yīng)用潛力積極發(fā)展尖端材料，為規(guī)模化量產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

完善電池行業(yè)規(guī)范條件和管理辦法，根據(jù)市場(chǎng)應(yīng)用需求統(tǒng)一行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，以技術(shù)創(chuàng)新和降本增效重新評(píng)估電池企業(yè)項(xiàng)目，形成具備可持續(xù)性的多維立項(xiàng)審核標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)正負(fù)極材料比容量、電芯涂覆均勻性、隔膜拉伸方式和強(qiáng)度、開路電壓監(jiān)測(cè)、內(nèi)阻控制、電池組功能安全保護(hù)等性能指標(biāo)提出控制閾值和參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。整治行業(yè)失范現(xiàn)象，增設(shè)正規(guī)退役電池回收渠道，建立電池從原材料到拆解回收的全過程可追溯體系。加強(qiáng)退役電池流向管控，打擊動(dòng)力電池的非法拆解、拼裝。

探索研、學(xué)、產(chǎn)一體化合作，依托高校和研究院資源優(yōu)勢(shì)，在國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室搭設(shè)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、工程技術(shù)開發(fā)、科研人才委培等方面展開深度合作。鼓勵(lì)專利申請(qǐng)，加強(qiáng)對(duì)技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)力度，對(duì)標(biāo)產(chǎn)業(yè)需求形成精準(zhǔn)培養(yǎng)的復(fù)合型技術(shù)和管理人才。完善鋰及下游動(dòng)力電池配套激勵(lì)政策，從應(yīng)用端向上整合資源，鼓勵(lì)上、中、下游企業(yè)的產(chǎn)業(yè)合作和跨界融合。打造動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟，強(qiáng)化企業(yè)集群效應(yīng)，全面促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈各端技術(shù)銜接與協(xié)同創(chuàng)新。重點(diǎn)發(fā)展電池包和電池單體標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)化捕收劑、萃取劑、沉淀劑等功能添加劑配比工藝，釋放性能極限以提高化學(xué)反應(yīng)精準(zhǔn)度。

鼓勵(lì)內(nèi)部擴(kuò)張和外部收購，以規(guī)模化集成促進(jìn)電池產(chǎn)業(yè)做大做強(qiáng)，培養(yǎng)行業(yè)龍頭。出臺(tái)企業(yè)綠色生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)化行業(yè)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，擴(kuò)大全自動(dòng)電池模組生產(chǎn)線覆蓋范圍，通過龍頭企業(yè)深度綁定去除產(chǎn)業(yè)鏈低端產(chǎn)能有序推動(dòng)產(chǎn)能高端化，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究的協(xié)調(diào)、銜接。重視循環(huán)利用端規(guī)范化，實(shí)行退役電池的分類分級(jí)管理，探索退役電池金屬無害化提取技術(shù)，提升電解液回收處理單元效率，提高對(duì)退役電池關(guān)鍵材料的回收利用水平。

4 結(jié) 論

全球化背景下的電池產(chǎn)業(yè)面臨機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存的發(fā)展格局，已經(jīng)取得的理論和應(yīng)用研究成果為創(chuàng)新可持續(xù)提供了可能性。在關(guān)鍵材料和重要技術(shù)方面，需認(rèn)識(shí)到自身優(yōu)勢(shì)稟賦和與國際先進(jìn)水平的差距，圍繞技術(shù)革新和降本增效擴(kuò)大產(chǎn)能，提升行業(yè)規(guī)范程度，建立輻射全產(chǎn)業(yè)鏈的可溯機(jī)制，在完備的頂層設(shè)計(jì)下形成全產(chǎn)業(yè)鏈一體化管理、合作、儲(chǔ)備模式。化學(xué)儲(chǔ)能、基站備電試驗(yàn)、新能源汽車等為電池提供了全新應(yīng)用場(chǎng)景，調(diào)整技術(shù)發(fā)展方向以適應(yīng)行業(yè)變化，綜合協(xié)調(diào)經(jīng)濟(jì)、資源、市場(chǎng)、環(huán)保等因素后為電池全產(chǎn)業(yè)鏈爭(zhēng)取量質(zhì)齊升的發(fā)展空間。