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鋰電池正極材料標(biāo)準(zhǔn)誕生記

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年08月15日  

當(dāng)今信息時代,流行這樣一個說法:人可以一天不吃飯,但手機不能一刻沒有電。因此,被稱為移動設(shè)備“糧食”的鋰電池成為新的生活“必需品”,而制造這些“必需品”的原料——鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰,看起來似乎是一堆不起眼的“石頭”粉末,但經(jīng)過盟固利公司“點石成金”的妙手,變成一顆顆亮閃閃的鋰電池。

10多年前,一批海外學(xué)子回國創(chuàng)立了中信國安盟固利電源技術(shù)有限公司(簡稱盟固利),從公司成立后的第4個年頭開始,便陸續(xù)提出并制定了鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰等國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),讓鋰電池更輕巧、更耐用、更環(huán)保。

香河會議:鈷酸鋰標(biāo)準(zhǔn)橫空出世

生產(chǎn)上去了,經(jīng)營上去了,但是盟固利公司知道,只有制定標(biāo)準(zhǔn)才可以反映出一個行業(yè)的水平:產(chǎn)業(yè)先進則標(biāo)準(zhǔn)先進,產(chǎn)業(yè)落后則標(biāo)準(zhǔn)落后,只有產(chǎn)業(yè)發(fā)展到了一定先進的水平,才能制定出先進的標(biāo)準(zhǔn)。

2004年8月,河北香河,烈日炎炎。然而中心賓館大會議廳里的氣氛堪比室外如火的驕陽。由盟固利公司組織的討論會正在這里舉行,一場有關(guān)鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)的巔峰對決在這里拉開了大幕。鋰電池正極材料界的領(lǐng)軍人物來了,全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會的專家來了,業(yè)內(nèi)生產(chǎn)企業(yè)如北京當(dāng)升和北大先行等也來了,各路鈷酸鋰研發(fā)生產(chǎn)技術(shù)精英把會議大廳擠個滿滿堂堂。與會專家們對鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)的制定進行了激烈的討論。

當(dāng)時,鈷酸鋰產(chǎn)品在行業(yè)內(nèi)的認(rèn)識很不統(tǒng)一,例如對于產(chǎn)品的“3.6V平臺容量比率”這一指標(biāo),各生產(chǎn)企業(yè)很少對此進行研究,而且也未認(rèn)識到這個指標(biāo)對于產(chǎn)品的性能有什么影響;另外,日本鋰電池正極材料行業(yè)內(nèi)也沒有這個概念,所以剛開始有相當(dāng)一部分專家不贊成在標(biāo)準(zhǔn)中加入對這個指標(biāo)的控制,但也有部分專家和企業(yè)包括盟固利公司堅持應(yīng)該加入這個指標(biāo)。雖然日本沒有這個概念,但盟固利公司在研發(fā)和生產(chǎn)過程中積累了很多經(jīng)驗和數(shù)據(jù),可以證明這個指標(biāo)對于衡量電池材料是有作用的。經(jīng)過激烈的爭論,與會專家最終一致同意將該指標(biāo)作為控制標(biāo)準(zhǔn)。

這一點剛達成一致,產(chǎn)品的“振實密度”又成了大家爭論的另一個焦點。大家對于控制產(chǎn)品的“振實密度”這個指標(biāo)倒是沒有異議,但是對于振實密度具體應(yīng)該達到什么樣的標(biāo)準(zhǔn)存有較大的爭議,有些專家認(rèn)為應(yīng)該大于2.2g/cm3,甚至認(rèn)為應(yīng)該達到2.4g/cm3以上,可是對于部分生產(chǎn)企業(yè),可能達不到這個指標(biāo)。為了能夠使該標(biāo)準(zhǔn)具有廣泛的適用性,而不是僅限于幾個企業(yè)使用,最終確定將產(chǎn)品振實密度的指標(biāo)定為“不小于1.8g/cm3”。討論會就是在這種思想風(fēng)暴、技術(shù)交鋒中,走向了意見統(tǒng)一,提高了行業(yè)內(nèi)對鈷酸鋰產(chǎn)品的認(rèn)識,增加了標(biāo)準(zhǔn)的適用性。

此次會議的結(jié)果對中國鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)的創(chuàng)建與發(fā)展產(chǎn)生了深遠的影響,對鈷酸鋰提出了前所未有的術(shù)語和定義,使鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)的制定大大向前推進了一步。

2000年盟固利公司成立的時候,鋰電池產(chǎn)業(yè)在我國也是剛剛起步,行業(yè)內(nèi)沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn),就連鋰電池材料研發(fā)生產(chǎn)比較先進的日本,也沒有相應(yīng)的國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)時,我國生產(chǎn)企業(yè)各自為戰(zhàn),產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)水平良莠不齊,急需一部業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)行業(yè)的發(fā)展。

最開始,鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)的制定項目并未交給盟固利公司,而是交給了其他機構(gòu)。但該標(biāo)準(zhǔn)在其后期的制定過程中,遇到了前所未有的困難,致使該項目難以完成。此時,盟固利公司憑借自己的技術(shù)實力接手了該項目。

盟固利公司雖然對鈷酸鋰材料有深入了解,但制定鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)尚屬首次,故面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn);且當(dāng)時還遇到資金短缺的掣肘,從國家和地方政府那里基本上得不到資助,真可謂困難重重。然而他們迎難而上,一定要爭分奪秒地找到相應(yīng)的檢測方法和產(chǎn)品的性能指標(biāo),而這每一項工作都是一個新的課題。為了能夠完成這項標(biāo)準(zhǔn)的制定,盟固利公司從上到下全體員工度過了多少個不眠之夜,進行了大量的調(diào)研和試驗,最終確定了產(chǎn)品的性能控制標(biāo)準(zhǔn)和測試方法。通過自籌資金,從公司的營業(yè)收入中拿出一部分資金專門用于標(biāo)準(zhǔn)的制定和實施,解決了資金缺口問題。在鈷酸鋰標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中,為了使標(biāo)準(zhǔn)在后續(xù)的實施過程中能夠獲得更多企業(yè)和單位的采用,以增加標(biāo)準(zhǔn)的適應(yīng)性,他們組織全行業(yè)內(nèi)的多名專家和企業(yè)代表,舉辦了上述大型標(biāo)準(zhǔn)研討會,統(tǒng)一了意見和看法。功夫不負(fù)有心人,盟固利人頂住了壓力,克服了種種困難,最終推出了鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn),填補了國內(nèi)空白,在標(biāo)準(zhǔn)制定史上畫上了濃重的一筆。

專家鑒定得出結(jié)論:這項國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)達到了國際先進水平,表明了中國鋰電池正極材料已經(jīng)可以與國際水平相媲美。

盟固利公司之所以能夠擔(dān)當(dāng)制定國家標(biāo)準(zhǔn)的重任,是與他們在鋰電池材料方面深厚的技術(shù)積累分不開的。

該公司自2000年成立以來,一直致力于鋰電池正極材料的生產(chǎn)和銷售。他們生產(chǎn)的鈷酸鋰產(chǎn)品占據(jù)了國內(nèi)1/3的市場,2007年鈷酸鋰生產(chǎn)總計975噸,錳酸鋰生產(chǎn)65噸;2008年鈷酸鋰生產(chǎn)1300余噸,錳酸鋰生產(chǎn)75噸。2001年4月,他們建立了國內(nèi)第一條大規(guī)模鈷酸鋰生產(chǎn)線;2003年6月建成了錳酸鋰生產(chǎn)線;2004年11月建成了鎳酸鋰生產(chǎn)線。目前,已經(jīng)達到年產(chǎn)2500噸鈷酸鋰、500噸錳酸鋰、300噸鎳酸鋰的規(guī)模產(chǎn)能。他們在鋰離子電池材料的物理、化學(xué)與電化學(xué)性能研究與測試方面積累了大量的經(jīng)驗。

生產(chǎn)上去了,經(jīng)營上去了,但是盟固利公司知道,只有制定標(biāo)準(zhǔn)才可以反映出一個行業(yè)的水平:產(chǎn)業(yè)先進則標(biāo)準(zhǔn)先進,產(chǎn)業(yè)落后則標(biāo)準(zhǔn)落后,只有產(chǎn)業(yè)發(fā)展到了一定先進的水平,才能制定出先進的標(biāo)準(zhǔn)。

制定標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)都是本行業(yè)內(nèi)的龍頭企業(yè)。盟固利公司創(chuàng)業(yè)成功,在國內(nèi)業(yè)界嶄露頭角,已成為鋰電池行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè),具備了先進的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)水平。因而創(chuàng)業(yè)不久,便有幸承接了制定該行業(yè)國家標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù),踏上了制定鋰電池材料國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的征程。

在后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作中,盟固利公司從未放慢腳步。他們借鑒先前制定鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)的經(jīng)驗,先后又制定了“錳酸鋰”行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和“鎳酸鋰”國家標(biāo)準(zhǔn)。

北京奧運:錳酸鋰應(yīng)用跨出大步

經(jīng)過盟固利公司的不懈努力,2008年北京奧運會純電動公交車的“零拋錨”和“零故障”目標(biāo)得以實現(xiàn)。對電池而言,材料性能的提高必定帶動電池性能的提升。

盟固利公司的員工已經(jīng)好幾天沒有回家了。55輛2008年北京奧運會使用的純電動公交車車載電池全部由盟固利公司生產(chǎn),而該電池所采用的正極材料——錳酸鋰,全部是由盟固利公司提供的。在2008年北京奧運會前夕,為了實現(xiàn)“零拋錨”和“零故障”這個目標(biāo),確保純電動公交車在北京奧運會期間萬無一失,盟固利公司的工作人員加班加點,對電動車運行過程中出現(xiàn)的每一個細(xì)微的征兆都不放過。

盟固利負(fù)責(zé)電池安全的主管領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)一個很容易被忽略的現(xiàn)象:有一電池組在充電過程中比其他電池組的電壓略低,發(fā)現(xiàn)這個現(xiàn)象后馬上停止對電池組充電。而當(dāng)天正好是周末,電池組的周轉(zhuǎn)也存在問題,無法從其他地方調(diào)回電池組進行補充。但為了更快地查找到原因,決定立即停運該輛電動車,召集工作人員將電池運回公司,大家紛紛從四面八方趕回公司。經(jīng)過拆解電池并逐級排查原因,發(fā)現(xiàn)電池模塊存在一些問題,有一個單體電池已經(jīng)出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象。為了避免類似情況的發(fā)生,盟固利公司制定了標(biāo)準(zhǔn)的工作制度,將整個工作流程標(biāo)準(zhǔn)化,所有的工作人員都必須按照標(biāo)準(zhǔn)工作流程進行操作。實施標(biāo)準(zhǔn)化工作流程后,再沒有出現(xiàn)類似的問題。經(jīng)過盟固利公司的不懈努力,2008年北京奧運會純電動公交車的“零拋錨”和“零故障”目標(biāo)得以實現(xiàn)。

電動汽車取代能耗高、污染嚴(yán)重的傳統(tǒng)汽車已經(jīng)成為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢。以錳酸鋰為正極材料的動力電池不僅成功地應(yīng)用到2008年北京奧運會上,而且在2010年上海世博會上也得到了應(yīng)用,盟固利公司提供了60輛電動公交車所配備的錳酸鋰電池

在目前純電動汽車因價格過高而無法商業(yè)化的情況下,各國政府和跨國企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)而優(yōu)先發(fā)展汽電混合動力車。自1997年日本豐田首先推出汽電混合動力車以來,到2009年,累計銷售201.7萬輛,累計減少1100萬噸二氧化碳的排放。經(jīng)過幾年的發(fā)展,使原本處于起步階段的鋰離子電池正極材料得到了迅速發(fā)展。

目前,國內(nèi)已經(jīng)成長起來十幾家大型正極材料生產(chǎn)企業(yè),電池生產(chǎn)企業(yè)也如雨后春筍般地發(fā)展起來。僅深圳一個市就有近千家電池生產(chǎn)企業(yè)。中國鋰電池行業(yè)的迅速發(fā)展與盟固利公司積極推動相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布、實施關(guān)系密切。

標(biāo)準(zhǔn)的生命在于應(yīng)用。鈷酸鋰、錳酸鋰等標(biāo)準(zhǔn)的實施,加速了上游鋰資源的開發(fā)速度,加大了其開發(fā)規(guī)模,提高了其控制技術(shù),使碳酸鋰從工業(yè)級逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)殡姵丶墸瑪?shù)量也以幾何級數(shù)增長。碳酸鋰的大量使用又帶動了鋰資源的開發(fā)。同樣,錳資源、鎳資源也得到了有效的開發(fā)和利用。對于下游產(chǎn)業(yè)的帶動可以從電池的容量上明顯表現(xiàn)出來。18650型鋰離子電池從1100mAh,提高到1500mAh,仍不能滿足市場的需求,后來又提高到2000mAh以上,目前已經(jīng)向著3000mAh乃至4000mAh的方向邁進了。

從我們身邊就可以看到:照相機的電池在不改變其體積大小的情況下,可以拍的照片越來越多了;手機的功能越來越豐富了。這些跟產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的實施是分不開的。

同時,通過標(biāo)準(zhǔn)的制定,能夠帶動當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)的發(fā)展,北京市就是一個很好的例子。北京沒有鋰、錳礦產(chǎn)資源,北京市企業(yè)一方面通過入股直接參與外地資源的開發(fā);另一方面,通過標(biāo)準(zhǔn)的實施,強化了對資源利用的話語權(quán)。

對于鋰離子電池材料行業(yè)來說,所制定的鈷酸鋰和錳酸鋰等標(biāo)準(zhǔn)具有行業(yè)先進性。標(biāo)準(zhǔn)所要求的指標(biāo)相對較高,行業(yè)內(nèi)的企業(yè)想要達到這種標(biāo)準(zhǔn),必須進行技術(shù)革新,技術(shù)革新的同時則形成了相應(yīng)的專利。

作為電池材料,離不開上游的原材料,也離不開下游的電池生產(chǎn)。標(biāo)準(zhǔn)要求的指標(biāo)相對較高,使得企業(yè)不得不采用新的技術(shù)和先進的測試方法,這樣,精密測試儀器得到了大力的發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)對原料的要求不斷提高,且對原材料的品種要求也越來越多,這就促進了上游原材料的發(fā)展。

對電池而言,材料性能的提高必定帶動電池性能的提升,因而帶動了電池的下游產(chǎn)業(yè)——電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,從而使其進入了空前的發(fā)展時期。

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國際化接軌續(xù)寫鋰電池正極材料標(biāo)準(zhǔn)新篇

盟固利公司繼鈷酸鋰、錳酸鋰標(biāo)準(zhǔn)之后,又主導(dǎo)制定或參與制定了“鎳酸鋰”國家標(biāo)準(zhǔn)。同時,還包括鈷酸鋰相關(guān)的4個測試方法的國家標(biāo)準(zhǔn)、鎳鈷錳酸鋰行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、鈦酸鋰行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和三元產(chǎn)品的兩個測試方法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前正在進行鈷酸鋰國家標(biāo)準(zhǔn)的修訂,而且也就富鋰錳基正極材料的國家標(biāo)準(zhǔn)提出了立項建議。

但盟固利公司的標(biāo)準(zhǔn)之路并非一帆風(fēng)順。由盟固利公司提出的鎳鈷錳酸鋰測試方法標(biāo)準(zhǔn)即《鎳鈷錳酸鋰化學(xué)分析方法第1部分:鎳鈷錳總量的測定EDTA滴定法》和《鎳鈷錳酸鋰化學(xué)分析方法第2部分:鋰、鎳、鈷、錳、鈉、鎂、鋁、鉀、銅、鈣、鐵、鋅和硅量的測定電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法》,由于前期的工作不到位而未通過審定。對此,盟固利公司認(rèn)為這是一件好事:“我們不是為了‘制定標(biāo)準(zhǔn)’而制定標(biāo)準(zhǔn)。我們所期待的效果是,根據(jù)我們的測試方法制定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實施后,整個行業(yè)內(nèi)都采用這個標(biāo)準(zhǔn),供需雙方因測試方法的不一致而產(chǎn)生的糾紛可以完全避免,而且可以大大提高行業(yè)內(nèi)鎳鈷錳酸鋰產(chǎn)品測試的準(zhǔn)確度、精確度,同時可以大大降低測試成本。能夠為行業(yè)內(nèi)做出這樣的貢獻是我們所期望的。”

盟固利公司為自己的下一步工作提出了更高的要求:“國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)化工作與國際相比,整體上還是比較落后的。盟固利公司必須借鑒國際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),制定出適合我們自己的標(biāo)準(zhǔn),才能使得我們的產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,縮小與國際的差距。目前,全世界各國標(biāo)準(zhǔn)有相互接近甚至統(tǒng)一的趨勢,這是貿(mào)易國際化要求的結(jié)果,我們必須制定與國際接軌的標(biāo)準(zhǔn)或干脆直接參與國際標(biāo)準(zhǔn)的制定,才能使我們在國際上更有發(fā)言權(quán)。”

自2004年到現(xiàn)在,盟固利公司在標(biāo)準(zhǔn)制定的路上歷經(jīng)風(fēng)雨,一路走來,總結(jié)出了“點石成金”的“密碼”:第一,在標(biāo)準(zhǔn)提出之際,要對行業(yè)進行深入的調(diào)研、試驗、統(tǒng)計和分析,對技術(shù)進行革新,對測試方法進行充分的驗證。第二,對于將要制定的標(biāo)準(zhǔn),要組織大量的業(yè)內(nèi)專家進行充分的討論,聽取各方意見,考慮標(biāo)準(zhǔn)的全國或行業(yè)適用性,制定合理的控制標(biāo)準(zhǔn)。第三,對于企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化工作要給予足夠的重視。企業(yè)應(yīng)積極參與標(biāo)準(zhǔn)的制定,主動推進標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用,并給予相關(guān)的資金支持,在企業(yè)內(nèi)部成立專門的標(biāo)準(zhǔn)化工作組,不斷培養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)化方面的人才。第四,學(xué)習(xí)國際先進的標(biāo)準(zhǔn)管理體系。國外標(biāo)準(zhǔn)化要領(lǐng)先于中國幾十年,積極向國際先進標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí),可能縮短我們的標(biāo)準(zhǔn)化時間,加快標(biāo)準(zhǔn)化進程。

產(chǎn)業(yè)提升,標(biāo)準(zhǔn)先行,標(biāo)準(zhǔn)在降低生產(chǎn)成本、提高效益和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展方面發(fā)揮著重要作用。事實證明,標(biāo)準(zhǔn)意味著市場認(rèn)可的新技術(shù)與新規(guī)范。誰主導(dǎo)了標(biāo)準(zhǔn),誰就占據(jù)了市場競爭的制高點。自主創(chuàng)新是標(biāo)準(zhǔn)的靈魂,避免受制于人就應(yīng)當(dāng)讓自主創(chuàng)新成為促進產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級、提高國際競爭力和抗風(fēng)險能力的核心戰(zhàn)略。對于前沿鋰電池正極材料,盟固利公司也提交了國家標(biāo)準(zhǔn)的立項申請,并期望在該標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中,聯(lián)合國內(nèi)同行業(yè)其他知名企業(yè)和研究院所共同制定該標(biāo)準(zhǔn),掌握該前沿材料的核心技術(shù),并形成行業(yè)內(nèi)的戰(zhàn)略聯(lián)盟,以期與國外同行相抗衡,提升國內(nèi)企業(yè)在國際上的話語權(quán)。

盟固利公司是專門研發(fā)和生產(chǎn)鋰電池正極材料的企業(yè),目前行業(yè)內(nèi)主要的鋰電池正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰和鎳鈷錳酸鋰,這些產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都是由盟固利公司主導(dǎo)或參與制定的,盟固利公司希望在以后每一種鋰電池正極材料的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和測試方法的標(biāo)準(zhǔn)中都能看到他們的“身影”,希望全行業(yè)都能采用他們制定的標(biāo)準(zhǔn),甚至國外電池材料技術(shù)發(fā)達的國家也采用或借鑒他們制定的標(biāo)準(zhǔn)。這既是一種貢獻,也是一種榮譽!

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