近年来由于移动通信与便携式电子产品的蓬勃发展,对电池的要求越来越高。其中小型二次电池由于受到消费者的青睐,因而带动了世界各国对二次电池产业投资热潮的兴起,相继发展了各种高性能与高能量密度的二次电池,如镍镉电池、镍氢电池及锂电池。据统计,全球小型二次电池的年产值已超过50亿美元,其中作为主流的锂电池产品占了一半以上的份额,所以从事锂电池的生产厂商也越来越多。
二次锂电池主要是利用锂离子在正、负极板间的传导作用,而将储存的化学能转变成电能的一种储能元件。一般市场上常见的二次锂电池有锂离子电池(LIB)与高分子锂电池(PLIB)两大类,两者的主要差别在于使用电解质的不同。除此之外,国外厂商也开发出各种不同类型的锂电池,其中以美国Bellcore公司的PLI锂电池与日本东芝公司的ALB锂电池最为著名。PLI是使用多孔性的高分子薄膜来取代传统的PE或是PP隔离膜。而ALB则是使用铝箔袋外包装方式来取代传统的不锈钢外壳或铝外壳,使用这种封装的一个很大优点是可使锂电池产品的尺寸多样化,不仅可使用在移动电话,更可制造出小尺寸的锂电池,应用于蓝牙产品,或大尺寸的锂电池产品应用在PDA与笔记本电脑等产品中。
锂电池的设计开发通常需要将新材料的开发与制造工艺相结合,才能制造出性能优越、符合安全性且价格低廉的产品,以满足用户的需求。锂电池制造工艺主要包括电极极板制造,电池组装与电池活化与测试部分。其中电池组装线的技术水平是关系产品合格率的关键。以日本全自动化的组装线为例,产品合格率可达95%以上,而我国的半自动化的组装线的合格率约只有80-85%。至于材料开发方面,除了持续朝高容量材料发展外,利用添加剂或是表面处理等方式,也可使锂电池的性能与安全性更为提升。目前对锂电池的性能要求有以下三个方面:(1)可实现快速充放电;(2)工作温度范围广;(3)循环寿命长。除了以上三项要求外,电池的安全性也很重要,因为就算是性能非常优越,但是安全性不佳的话,这样的锂电池产品仍是无法商业化
图:全球移动电话与锂电池产量
2001年由于全球市场的不景气,占锂电池产量超过50%的移动电话产量仅为3.8-3.9亿部,只微幅衰退的现象,也使锂电池产量呈现小幅增长3.5%,由2000年的5.43亿颗增长至2001年的5.62亿颗(如图所示)。但另一方面,由于日本厂商投产过剩,再加上我国台湾与韩国锂电池制造商进入市场后持续以低价抢攻市场,造成锂电池单价下滑的程度远远超过预期,因此虽然整体的锂电池生产量小幅增长,但因平均单价下滑的结果,使得整体锂电池总产值大约衰退了13.8%。2002年,由于经济开始复苏,再加上移动电话库存消化完毕,各移动电话大厂移动电话的产量平均增长10-15%,锂电池的总产值增长了3.8%。
目前全球锂电池65%以上的产量集中在日本的三洋电机、SONY与松下电工等三大厂。值得一提的是我国台湾的锂电池厂商BYD,在持续以低价抢攻市场的情形下,2001年的整体出产量达4500万颗,已晋升为全球第五大锂电池制造商。至于在方形锂电池出产类别方面,因为移动电话在要求轻薄短小的趋势下,2001年厚度8mm以上的产品约只占10%,而主流产品为厚度6mm,占有率高达52%,另外厚度3-4mm的产品比重也逐渐提高,由1999年的3%快速增长至2001年的22%。预计2003年,厚度6mm以上的产品会逐渐减少,厚度3-5mm将跃升为市场的主流产品。另一方面,移动电话大厂的手机产品中,使用锂电池的比例逐年提高,2001年采用锂电池的比例达60%,2002年配搭锂电池的移动电话增长至78%。个别厂商,如摩托罗拉与三星的移动电话在2002年100%配搭锂电池出厂,而全球移动电话最大制造商诺基亚配搭的比例,也从2001年的35%提高至2002年的55%。
作为电源业的一项新技术,锂离子电池一诞生,发展势头就极为迅猛。近年来,锂离子电池更是被各国视为朝阳产业而得到普遍的重视。我国也积极发展锂电池产业。但我国锂电池生产厂商原材料与设备仍多由国外购入,因此只有增强研发能力,培养专业人才,才有机会在全球锂电池制造业中占有一席之地。
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