中國儲能網(wǎng)訊：新能源汽車鋰電池帶來稀土污染與衰竭
新能源車尤其是純電動車因為不燃油、排放少，成為環(huán)保時尚的代名詞。然而，其上下游產(chǎn)業(yè)鏈帶來的污染可能會讓人們大吃一驚。對于新能源車產(chǎn)生的污染，目前人們了解最多的是發(fā)電污染：即電動車使用過程雖然實現(xiàn)了零排放，但發(fā)電廠的發(fā)電過程卻造成了嚴重的煙塵污染。尤其是在中國，75%以上的電力來自煤炭發(fā)電，其污染危害性絲毫不亞于汽油燃燒。
實際上，新能源車上下游產(chǎn)業(yè)鏈帶來的污染遠不止于此。例如，新能源車使用的電池，在生產(chǎn)過程就會產(chǎn)生污染。石墨是電動車鋰電池的構成要素，有外媒稱，每輛純電動車含有約50千克石墨，混合動力車含有約10千克，電動自行車含有約1千克，筆記本電腦含有約100克，手機含有約15克。石墨制造過程中會排放含大量重金屬的強酸性污水，污染農(nóng)田及飲用水，石墨粉塵漂浮至空中會引起“黑雨”和霧霾現(xiàn)象。
目前，鋰電池已經(jīng)成為新能源車的主流選擇，但仍有大部分低速電動車在使用鉛酸電池，生產(chǎn)鉛酸電池的過程會產(chǎn)生大量鉛塵、鉛煙酸霧、廢水、廢氣。鉛是一種有毒的重金屬，可以通過呼吸和消化系統(tǒng)進入人體，還可以通過胚胎和母乳導致嬰兒鉛中毒。鉛進入人體后，可以從血液中擴散到軟組織和身體器官，最終進入骨骼和牙齒，導致重大疾病。
廢舊電池的回收不當會產(chǎn)生更大污染。廢舊電池中含有重金屬鎘、鉛、汞、鎳、鋅、錳等，會影響種子的萌發(fā)與生長，造成江、河、湖、海等水體的污染，其中的鎘、鉛、汞會更會對人體帶來極大危害。有數(shù)據(jù)顯示，一個小小的紐扣鋰電池能污染60萬升水。同樣，鉛酸電池如果處理不當，危害更大。
稀土污染是新能源車無法回避的另一個痼疾。稀土被稱為“工業(yè)維生素”，大量運用在軍工、電子等行業(yè)，是重要的戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源。新能源車使用的電池和稀土永磁電機也使用了稀土材料。例如，某些高性能電動車搭載的同步電機就采用了稀土材料。
但是，稀土礦露天開采過程會產(chǎn)生放射性污染，重金屬、氟、氨氮和硫酸根污染，對資源回收利用、周邊大氣、植物、水生態(tài)系統(tǒng)、土壤環(huán)境都有潛在的危害。一些地區(qū)還因為稀土過度開采，造成了山體滑坡、河道堵塞、突發(fā)性環(huán)境污染等事件。稀土開采后，礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復與治理也是一個沉重的負擔。
廣東潮汕地區(qū)的稀土礦藏十分豐富。2013年，廣東陸豐某地區(qū)因不法分子盜采稀土，導致周圍數(shù)個村的水源無法飲用。2011年，潮汕某地區(qū)還因為稀土開采污染環(huán)境，引發(fā)當?shù)卮迕衽c盜采者的打斗。當?shù)卮迕窀嬖V記者，因為盜采稀土引發(fā)污染，他們不敢喝水庫里的水，附近的青山變成了黃土高原。小孩去河里洗澡游泳也成為美好的回憶。
另一個值得關注的問題是，我國的稀土資源面臨枯竭問題。國務院新聞辦公室2012年發(fā)表的《中國的稀土狀況與政策》白皮書稱，我國稀土資源儲量占全球儲量的23%，卻供應了全球90%的市場需求。經(jīng)過半個多世紀的超強度開采，我國稀土資源保有儲量及保障年限不斷下降，主要礦區(qū)資源加速衰減，原有礦山資源大多枯竭。
白皮書舉例說，包頭稀土礦主要礦區(qū)資源僅剩1/3，南方離子型稀土礦儲采比已由20年前的50降至目前的15。鑒于此，如果新能源車大面積推廣的話，不僅稀土開采導致的污染會成為攔路虎，稀土是不可再生的戰(zhàn)略資源，稀土枯竭也將影響新能源車的生產(chǎn)，正如石油的枯竭將給燃油車畫上句號一樣。
面對發(fā)電污染，業(yè)界的對策是，新能源車白天用電、晚上充電，可以將電網(wǎng)中無法儲備的電量充分使用，降低能源消耗，同時，大力推廣風力發(fā)電和水力發(fā)電等綠色能源。面對電池生產(chǎn)帶來的污染和回收污染，國家已經(jīng)制定了統(tǒng)一的電池回收管理辦法，并大力提升電池生產(chǎn)和回收的技術水平。對于稀土礦藏的枯竭，目前國家的做法是，嚴格管理稀土開采，提高綜合利用率，規(guī)范出口價格等。
總之，電池能量密度不夠、配套設施不健全、國家補貼不到位等因素只是新能源車推廣的顯性障礙，電池污染、原材料開采引發(fā)的污染和資源枯竭，可能是藏在幕后的更大攔路虎。如何邁過這幾道坎，將考驗新能源車推廣者的智慧和勇氣。
新能源汽車鋰電原材料隱憂：石墨烯/隔膜/碳酸鋰
新能源汽車目標與需求不符：碳酸鋰僅千噸
安泰科分析師在今天的安泰科2014年有色金屬市場報告會上透露，2014年工業(yè)級碳酸鋰價格與上一年基本持平。
因為新能源汽車概念，鋰成為資本市場熱門品種。安泰科分析師認為，全球?qū)⑦M入鋰電池產(chǎn)業(yè)革命新時代。然而，從微觀上來說，目前中國新能源汽車銷量僅2萬輛，距離2015年規(guī)劃目標50萬輛仍有很大差距，對碳酸鋰原料形成的需求僅千噸左右。拉動碳酸鋰需求的仍然是用于日用消費品的小型鋰電。而全球碳酸鋰需求量在幾十萬噸。
供應方面，2014年鋰供應與上一年基本持平。
許子寒：鋰電應用短期內(nèi)難突破
“石墨烯從名字上聽起來就是含有石墨兩個字，但與石墨相比有天壤之別，石墨烯是純碳原子組成的只有單原子厚度的二維材料?！毙熳雍J為市場上熱炒的石墨烯概念大都與真正意義上的石墨烯無關。
3月27日，在“第四屆高工鋰電產(chǎn)業(yè)峰會”上，深圳六碳科技有限公司創(chuàng)始人許子寒做了題為“石墨烯及相關材料的進展在儲能領域中的應用”的主題演講。為在場的500多名CEO、企業(yè)管理人員、投資機構、金融分析師等行業(yè)各界人士分析了石墨烯及相關材料的研發(fā)進展在儲能領域中的應用。
“石墨烯是一種純二維的亞納米材料，全部由碳原子組成。它具有所有材料中最高的電子傳輸速率，最高的熱導率，最好的力學性能，最薄的厚度，以及高達97.7%的透光率?！毙熳雍J為，石墨烯材料因為其優(yōu)良的特性，應用范圍非常廣泛，在超級電容和儲能領域有很好的應用前景。
作為一種基礎材料，又具有特殊的性質(zhì)，石墨烯在多個領域都有改變整個產(chǎn)業(yè)的潛力。例如在鋰離子電池領域，可以解決目前鋰離子電池的充放電速度過慢的問題，推動電動汽車的發(fā)展;在個人消費電子領域，可以推動柔性和可穿戴式電子產(chǎn)品的成熟，改變我們的生活。
然而，國內(nèi)真正掌握石墨烯制取技術的公司還很少，大部分公司是打著石墨烯的旗號進行資本的炒作，拿石墨微片來充當石墨烯材料混淆視聽。
在徐子寒看來，石墨烯和石墨微片的性質(zhì)有著本質(zhì)的區(qū)別，雖然名字只有一字之差，但是石墨烯相對石墨已經(jīng)有了質(zhì)的變化。石墨微片的本質(zhì)還是石墨，只不過在某些應用領域的效果相對石墨有一定的改善。但是不具有石墨烯的任何獨特性質(zhì)。
徐子寒認為，石墨烯在低端領域可以作為ITO透明導電膜替代品，可做導熱應用，在高端領域可應用于光通信、芯片等領域。但是目前國內(nèi)石墨烯大多均處于實驗室水平，應用瓶頸在于高質(zhì)量石墨烯的大規(guī)模制備。
“現(xiàn)在石墨烯在國內(nèi)并沒有明確的技術標準，所以，市場上任何人都可以把任何東西說成是石墨烯。”徐子寒認為，對于投資者而言，具體是否是石墨烯，還需要相關的人士多做一些功課，防止上當受騙。
解讀兩家隔膜產(chǎn)業(yè)的中國式失敗
近年來，隨著我國鋰電池行業(yè)的快速發(fā)展，鋰電四大材料：正極、負極、隔膜和電解液也隨之取得了很大的進步，作為鋰電四大材料中技術含量最高的隔膜，隨著佛塑金輝(濕法)、格瑞恩(干法雙拉)和星源材質(zhì)(干法單拉)三種不同工藝路線率先突破跨國公司的技術壟斷，加之隔膜“暴利”的驅(qū)使，近5年來，吸引了大量的投資，目前全國累計投入資金約40億元，國內(nèi)涉足隔膜的企業(yè)已近接近40家，規(guī)劃的產(chǎn)能達到8億平米，已經(jīng)遠遠超出2013年全球的實際用量7.5億平米，而目前我國隔膜的年用量在2.5億平米，這其中還有1億多平米被日本的東燃化學、旭化成和美國的Celgard占領，除少數(shù)隔膜領頭企業(yè)在初期取得可觀的盈利以外，大部分國產(chǎn)隔膜企業(yè)舉步維艱。
TF就是這些企業(yè)最具代表性的一個案例，筆者從各個不同的渠道對該公司進行的調(diào)查訪問，對于該公司走到今天到處尋求兼并重組的境地，概括總結為一句話，那就是戰(zhàn)略失誤、對隔膜行業(yè)的理解力不夠。
TF的創(chuàng)始人具有多年BOPP行業(yè)的從業(yè)經(jīng)驗，從2005年開始對隔膜的研究，與深圳星源研發(fā)隔膜的時間差不多，但到2010年隔膜產(chǎn)品才出來，可謂起了個大早，趕了個晚集，雖然TF的產(chǎn)品質(zhì)量還存在很多問題，由于當時市場上只有格瑞恩、星源和佛塑有產(chǎn)品面世，可以說供不應求，再加上俄羅斯一個大訂單的誘惑，在巨大的誘惑面前，該公司領導人沿襲了BOPP行業(yè)的傳統(tǒng)思維，即以規(guī)模達到價格的優(yōu)勢，以價格來戰(zhàn)勝競爭對手，而不是進一步完善技術和質(zhì)量，在這種盲目樂觀的思維方式的驅(qū)使下，該公司陸續(xù)上了5條生產(chǎn)線，規(guī)模超越深圳星源，達到了國內(nèi)第一，但當生產(chǎn)線投產(chǎn)以后，才發(fā)現(xiàn)國內(nèi)市場一下子冒出了許多隔膜企業(yè)，供求關系已經(jīng)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)，電池企業(yè)開始越來越挑剔，過去的質(zhì)量水平已經(jīng)難以達到現(xiàn)在電池企業(yè)的要求，靠價格已經(jīng)不能完全吸引客戶，因此，很難靠規(guī)模優(yōu)勢撼動星源等老牌企業(yè)的地位，同時，以滄州明珠、重慶紐米等企業(yè)為代表的新生力量在產(chǎn)品質(zhì)量上很下功夫，迅速占領了國內(nèi)許多最重要的客戶。
由于頻繁出現(xiàn)質(zhì)量問題，造成公司和電池廠發(fā)生多起業(yè)務官司，這更加劇了企業(yè)客戶群的萎縮，企業(yè)走進了一個“價格越來越低、質(zhì)量越來越難以保證”的惡性循環(huán)。2013年，TF業(yè)績僅僅在4000多萬元，對于一個投資兩個多億的老牌企業(yè)，其財務指標可想而知，這也給當初抱著“賺大錢”夢想的7個股東(包括基金)當頭一棒，業(yè)績不佳，股東內(nèi)訌，基金逼宮，管理團隊與股東之間發(fā)生不可調(diào)和的矛盾，因此，只有走資產(chǎn)重組一條路才能起死回生。TF的失敗，宣告在隔膜行業(yè)，單純以價格為競爭武器的模式是失敗的。
SA又是一種和TF相反的“中國式失敗”。SA的團隊是來自5位來自美國University of New Hampshire的化工博士，在國外已經(jīng)有了相關技術的基礎，看到鋰電池行業(yè)快速發(fā)展的機會，在2009年毅然回國創(chuàng)業(yè)。然而，長期在美國公司工作的幾位博士對中國的市場競爭模式并不了解，還是沿襲了美國式的發(fā)展思路，即用小生產(chǎn)線把產(chǎn)品做精，再吸引風投投資大生產(chǎn)線的方式，所以該公司選用了一條寬度僅1米的同步法濕法生產(chǎn)線，經(jīng)過近兩三年的試驗，產(chǎn)品于2012年面世，產(chǎn)品質(zhì)量達到國內(nèi)中高端水平，但此時隔膜降價的大潮已經(jīng)不可避免，由于產(chǎn)能太低，造成每平米的成本達到6元以上，國內(nèi)大的電池企業(yè)如ATL、力神嫌其產(chǎn)能低、規(guī)模小，不愿合作，小電池企業(yè)又嫌其價格高，所以幾乎沒有向市場上推出多少產(chǎn)品，開工之日就成了企業(yè)停產(chǎn)之時，原先的投資方是一家房地產(chǎn)公司，看到隔膜企業(yè)賺錢如此漫長之后，也不愿意再投資，公司已停產(chǎn)多時，只有等待投資方來收購。
以上兩家企業(yè)的案例再次印證，同一般行業(yè)相比，隔膜行業(yè)是一個技術含量高，需要高投入，需要漫長等待和煎熬的行業(yè)，急功近利肯定會馬失前蹄。企業(yè)一定要踏踏實實的做好技術、做好品質(zhì)，在此基礎上兼顧成本，才有可能逐漸突破跨國公司的壟斷。
今后幾年，將是國內(nèi)隔膜企業(yè)大洗牌的時候，我們列舉以上兩個實例，就是希望我們國內(nèi)的隔膜企業(yè)多借鑒、少犯錯，畢竟，作為跨國公司壟斷多年的，技術含量最高的一個產(chǎn)品，我們目前已經(jīng)在技術層面獲得了基本的突破，下一步是如何完善技術、控制質(zhì)量，在這關鍵時刻，我們的國人千萬不要在戰(zhàn)略上犯錯誤，在這個行業(yè)，價格戰(zhàn)沒有出路，質(zhì)量的穩(wěn)定和技術的提高才是隔膜行業(yè)的基石，要盡可能的聯(lián)合，不要內(nèi)戰(zhàn)，否則，剛剛點燃的希望之火就會被跨國公司強大的經(jīng)濟和研發(fā)實力所撲滅。筆者相信，憑借我們中國人的智慧，我們會最終會完全拿下鋰電池行業(yè)這個最難啃的硬骨頭。
特斯拉鋰電超級工廠落戶美國 國產(chǎn)原料難受益
特斯拉動力鋰電超級工廠可能落戶于美國的亞利桑那、德州、內(nèi)華達或新墨西哥。特斯拉的女新聞發(fā)言人利茲˙哈維斯-西恩(Liz Jarvis-Shean)表示，特斯拉(未來)不會在全球其他市場尋找建設Gigafactory工廠所需的石墨、鈷和其他材料。
但是，目前特斯拉使用的石墨原料“絕大部分”來自日本和歐洲市場，而且都是化學合成石墨(即人工石墨)，并非是天然開采來的石墨。
編輯統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，目前人工石墨的主要國際供貨商有日立化學、日本東海碳素、日本昭和電工SCMG、日本JFE化學、美國康菲石油公司、瑞士特密高公司等。
國內(nèi)上市公司中涉足人工石墨業(yè)務的公司主要有杉杉股份旗下的上海杉杉、中國寶安旗下的貝特瑞、當升科技旗下的長沙星城等。
有業(yè)內(nèi)人士表示，目前國內(nèi)所研究的鋰離子電池通常是以磷酸鐵鋰(LFP)、鎳鈷錳(NCM)三元材料、以及錳酸鋰等為正極，碳基材料為負極，負極用天然、人工石墨，目前動力鋰電池也主要是用人造石墨。
天然石墨主要用于數(shù)碼類產(chǎn)品，編輯對國內(nèi)主要動力鋰電企業(yè)使用負極材料情況整理也發(fā)現(xiàn)上述現(xiàn)象，目前國內(nèi)動力鋰電池負極材料主要采用的確實是人造石墨。
一位鋰電負極材料公司的高管表示，較天然石墨來說，人工石墨的規(guī)整性和結構穩(wěn)定性好，尤其是循環(huán)壽命較長，當然其價格也相對較高。
另外，氯化鈷占鈷酸鋰正極材料生產(chǎn)成本約70%以上，但在鈷資源方面，中國屬于鈷資源儲量較少的國家，鈷金屬主要依靠進口，恐難以從未來的超級工廠中受益。據(jù)高工鋰電統(tǒng)計，中國鈷儲量7.2萬噸，僅占全球的1.0%。
人造石墨是通過高溫石墨化、球化、純化、改性等核心技術而開發(fā)的具有高壓實、高容量、長壽命的先進人造石墨負極材料。在技術上對石墨改性可對原始材料進行表面改性和結構調(diào)整，或使部分無序化，或在各類材料中形成納米級的孔、洞和通道等結構，加大非化學計量嵌入-脫嵌反應。從而能夠大幅提高能量密度、延長使用壽命等。
