上接鋰電池的新紀(jì)元(一)
使用在EV的鋰離子充電電池比起使用在手機(jī)中的大多了。手機(jī)中的電池容量只有重覆使用2至3Wh，而單一混合動力車的電池組大約是1kWh，大約是500倍。電動車為20kWh，代表至少多了1萬倍。
手機(jī)在2009年全球的出貨量達(dá)到了約11億支，使得手機(jī)鋰離子充電電池的市場規(guī)模一年有約3000MWh。當(dāng)加入筆記型電腦和其他設(shè)備時，可攜式裝置市場的整體規(guī)模大約介于10,000至15,000MWh。15萬臺的EV大約等同于手機(jī)的市場，或是50萬至75萬臺之間就等于整個攜帶設(shè)備市場。全球整體新車銷售大約是7000萬臺，即使其中只有1％是EV，20％是混合動力車，市場規(guī)模也明顯比整個可攜式設(shè)備市場大！
如果真的發(fā)生時，可能意味了大容量鋰離子充電電池將擴(kuò)大應(yīng)用在鐵路運輸和工業(yè)設(shè)備等。
擴(kuò)大到鐵路和工業(yè)設(shè)備
如果用在EV的大容量鋰離子充電電池真的起飛，價格很可能就會大幅下降（圖4）。如果建立新的全自動生產(chǎn)線就可以削減人事費用，一電池制造商表示：“目前每kWh的20萬日元成本就可以減半。”業(yè)界中有不少人都表示如果開始量產(chǎn)EV電池的話，價格將在2015年降至每kWh約5萬日元。
例如日立公司（Hitachi）預(yù)訂了價值１萬億日元配有鋰離子充電電池的柴油混合鐵路車廂要運往英國。例如下一代的輕軌運輸（light-railtransit,LRT）可以減少一些或全部的航空線，以減少航空線的建構(gòu)成本，并確保電力中斷時也可以作業(yè).這代表了車載大容量鋰離子充電電池有了新需求。
在工業(yè)設(shè)備中，鋰離子充電電池已安裝在鏟車、無人架駛自動車、碼頭起重機(jī)以及建筑機(jī)械等。三菱重工在2009年10月推出了一混合型鏟車重機(jī)配上該公司自己的鋰離子充電電池。日本住友重機(jī)械工業(yè)公司在2008年7月開始銷售配有鋰離子充電電池的混合型起重機(jī)，應(yīng)用在碼頭貨物處理上，并已有來自香港客戶的訂單。
一家重機(jī)械制造商的消息透露：“他們尚未推出鋰離子充電電池，但已在中國販?zhǔn)叟溆袃?nèi)建電容器的混合型鏟土機(jī)。”混合型鏟土機(jī)的價格大約是比標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的貴1.5倍，但日本小松公司（Komatsu）的發(fā)言人表示“燃料費用少了25至40％”。在像中國等地方機(jī)器是長時間操作的，這將使成本降低。
2015年以后進(jìn)入家庭
如果用在EV、工業(yè)機(jī)器及其他應(yīng)用的大容量鋰離子充電電池更為擴(kuò)大的話，價格可能降至每kWh約3萬日元。在這價格時，鋰離子充電電池可考慮作為常備電池儲存應(yīng)用，這是極為成本導(dǎo)向的市場。
再生能源的輸出，例如太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電等和氣象變化有很大的關(guān)係。連接不穩(wěn)定的電源供應(yīng)至電網(wǎng)，會造成頻率波動，使得電源的品質(zhì)降級。如果所產(chǎn)生的電源可以儲存在大容量鋰離子充電電池中的話，就可以稍后穩(wěn)定地供應(yīng)至電網(wǎng)。
目前的硫化鈉（sodiumsulfur,NAS）電池是這類大容量電力儲存的唯一選擇，但如果有大容量鋰離子充電電池可用的話，發(fā)電站、建筑物和工廠等就可以有中等大小電源儲存設(shè)施。
例如，日本的伊藤忠商社（ITOCHU）及其他公司將在2010年結(jié)合鋰離子充電電池和太陽能電池推出一個大廈的系統(tǒng)。電池是美國EnerDel公司制造的汽車設(shè)計，容量有24kWh。目的是為了協(xié)助建筑物中公共區(qū)域的日間照明，進(jìn)而減少住戶的管理費。
韓國、中國和美國積極搶進(jìn)
大量的制造商進(jìn)入前景看好的大容量鋰離子充電電池市場，很可能使競爭加劇。日本電子設(shè)備制造商奪回了他們之前由于投資競爭上的落后而輸給韓國和其他廠商在DRAM和LCD面板等產(chǎn)品的市占率。
其中，韓國制造商尤其迫不及待。電池業(yè)多位人士皆同意Samsung SDI很可能在市占率上領(lǐng)先Sanyo Electric。日本在2000年時幾乎擁有100％的鋰離子充電電池市場的占有率，到2003年降到了約64％，并在2008年降到了一半以下。許多日本電池方面的材料制造商表示，在兩三年內(nèi)，出口的需求可能比日本國內(nèi)使用的成長更多。
韓國不是唯一的對手，中國和美國及其他地區(qū)也都是強(qiáng)勁的競爭對手。尤其是中國，受到國內(nèi)強(qiáng)勁的需求，似乎可能開發(fā)它自己的鋰離子充電電池市場。那裡的汽車市場已成長至和美國相當(dāng)，成為全球最大，一年銷售1,200萬臺。如北京和上海等大城市的環(huán)境政策，為中國電池制造商帶來了龐大的國內(nèi)市場需求，例如2000萬臺的電動機(jī)車。
業(yè)界中已有一些人指出，中國出產(chǎn)的低價鋰離子充電電池將席捲全球的市場。部分原因是許多中國電池制造商在量產(chǎn)時都使用了磷酸鐵鋰（lithiumironphosphate,LiFePO4）陽極的設(shè)計。鋰離子電池中最貴的東西是陽極材料（圖6）。日本和韓國等其他國家的制造商都轉(zhuǎn)向了由鈷、鎳和錳所組成的3元素陽極，希望提高容量。中國制造商專注在價格，放棄目前的鈷酸鋰（LiCoO2）標(biāo)準(zhǔn)而采用LiFePO4，這成本只有大約1/10。
此外，鋰離子充電電池領(lǐng)域的一位工程師補充道，“生產(chǎn)良率可能只有20至30％”。即便如此，中國制造商仍能創(chuàng)造利潤。電池大廠BYD預(yù)期會迅速地提高產(chǎn)能，在2010年達(dá)到1000MWh，并在2012年達(dá)到4000MWh。電池業(yè)的一個消息來源透露：“他們正使用所有最新的、日本制造的生產(chǎn)設(shè)備。”如果良率提升，日本的制造商將面臨嚴(yán)峻的競爭。
美國和中國有穩(wěn)固的關(guān)係
然而，美國歐巴馬政府頒布了一項政策，從材料到電池包裝等所有東西必須都在美國生產(chǎn)。有趣的是，只要制造是在美國進(jìn)行，即使國外的制造商也可申請補助。
已有像韓國樂金化學(xué)和法國的Sa GroupeS.A.等公司透過他們美國子公司獲得金援。日本公司包括戶田工業(yè)（TodaKogyo）等，已接受金援，并開始陰極材料的量產(chǎn)，而日產(chǎn)汽車計劃使用不同的美國聯(lián)邦基金來建造一個鋰離子充電電池廠。
日本的電池制造商似乎沒有加入的計畫，顯然是由于擁有海外制造據(jù)點可能帶來的風(fēng)險。但是如果日產(chǎn)汽車擴(kuò)大它的採購規(guī)模，并延續(xù)它當(dāng)?shù)貟褓彽恼?，那在美國的制造就幾乎可以確定了。
然而美國政治的政策更往前邁進(jìn)一步。在2009年11月，美國宣布和中國在能源方面有綜合的合作同意書。已有合作計劃在進(jìn)行中以推廣使用EV，導(dǎo)入再生能源。
在推廣EV方面，具體的活動包括合作標(biāo)準(zhǔn)化和展示計畫，在再生能源方面，兩國計畫針對下一代的電網(wǎng)，研發(fā)智慧型電網(wǎng)（SmartGrid）策略。
日本在能源領(lǐng)域沒有非常有效的綜合政策，且和其他國家?guī)缀鯖]有合作同意書。中國和美國之間的策略性合作關(guān)係使得日本制造商的空間更小了。
Part2 技術(shù)：第一步是提升容電量的新材料，目標(biāo)是500Wh/kg
業(yè)者們正陸續(xù)推出針對電動車（EV）和其他應(yīng)用大容電量鋰離子充電電池的量產(chǎn)計畫。產(chǎn)品性能仍待增強(qiáng)，發(fā)展可提供容電量與安全改進(jìn)的新鋰離子充電電池將意味著巨大的商機(jī)：開發(fā)下一代電池的全球性競爭正蓄勢待發(fā)！
為了能夠供應(yīng)大容量鋰離子充電電池的激增需求，世界各國業(yè)者們正忙著編列預(yù)算與實施大批量的生產(chǎn)計畫。
許多電池制造商們已經(jīng)對如陰極、陽極材料、隔離膜與電解質(zhì)等關(guān)鍵零組件做出選擇。在許多情況下，廠商們一向選擇的材料是在手機(jī)用鋰離子充電電池領(lǐng)先的日本廠商所開發(fā)的產(chǎn)品。
但這并對日本材料制造商的未來有什么保證。電動車（EV）用鋰離子充電電池才剛剛踏入實際商業(yè)應(yīng)用的境界，真正的技術(shù)開發(fā)競爭，才剛開始升溫。
汽車業(yè)一位消息人士抱怨說，鋰離子充電電池的性能仍然不夠完善，不能做為長途駕駛電動車輛的能源供應(yīng)。在包括能源密度、輸出密度、成本與安全性等若干領(lǐng)域，都仍需要進(jìn)一步地改善。
尤其是，對被汽車業(yè)視為削減二氧化碳排放量王牌的電動車及插入式混合動力電動車（PHEV）而言，現(xiàn)有鋰離子充電電池佔用太多的空間與成本。如果現(xiàn)今鋰離子充電電池所使用的是第一代材料，就必須發(fā)展能提供大約兩倍能量密度（200～300Wh/kg）的第二代材料，并以2015年至2020年為實施目標(biāo) 包括固態(tài)電池、鋰金屬電池、鋰硫電池或鋰氣電池等后鋰離子充電電池的基礎(chǔ)研究，也在世界各地積極地進(jìn)行著，而且都計劃以2030年前后開始商業(yè)推廣。
鋰離子充電電池是由陰極和陽極材料、電解液、隔離膜與其他組件組成的，它們的特性必須小心平衡才能做為電池使用。在許多情況下，只選用一個高性能陰極材料，將它與高性能陽極材料結(jié)合并不會產(chǎn)生一個高性能電池。例如，電極材料與電解液可能無法良好地相互運作?；蛘撸灿锌赡苤皇请y在為新材料建立起所需的量產(chǎn)技術(shù)。
事實上，對消費性電子產(chǎn)品用陰極和陽極材料與電解液等的商業(yè)性選擇范圍有限，這就是為什么一個新的、有前景的材料組合的開發(fā)意味著巨大的商業(yè)機(jī)會。
