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美国有“硅谷” 中国应该有“锂谷”

2013-02-05 00:34:57 中国能源网

一、21世纪是锂的世纪22世纪才是氢的世纪

锂元素的新用途也许能改变世界能源的命运。在过去二十年里,石油和锂,已经在为世界上最重要的两大“移动系统”并肩提供着动力。石油装备了汽车,而锂则装备了从手机、笔记本到数码相机的各种电子产品。把两者结合起来,用电力驱动汽车一直是人类的梦想,但是这需要一种既有强大的功率,又能快速和反复充电的锂电池,否则就会像“活化石”级的发明——电车一样,一旦头顶的电吸与电线脱节,就会像断了线的风筝一样,瞬间在大街上瘫痪下来。锂作为自然界中最轻的金属,具有相当高的能量密度。在过去十多年里,单体锂离子电池的容量还在以每年约50%的速度提升。只是,能量越大,需要的充电时间就越长,车主们可忍受不了。

在低碳经济、节能减排的大环境下,新能源汽车代表着未来汽车行业的发展方向,是中国汽车工业赶超世界汽车工业的新起点。经过对锂阳极材料的表面处理:在表层上刨开一条条小沟槽,锂离子的运动就可以更快一些,就像为微观世界的电子们修开了一条高速公路,充放电速度提高了36倍!这意味着,锂电池完全有能力提供更多、更强劲的动力。这似乎预示着,在汽车工业中锂的黄金时代即将降临。

新能源汽车的整个产业链可以分为三大段,分别是整车企业、动力系统企业、上游原材料企业。国信证券建议,在投资新能源汽车股上,不妨学学创投公司,从创投的角度来看整个产业链的投资机会。他们认为,新能源汽车产业链中利润率最高的是隔膜、正极材料、电池,而整车的利润是最低的。

锂是最轻最活泼的碱金属,几乎可以和所有非金属元素发生剧烈的化学反应。碳酸锂是生产二次锂盐和金属锂的基础材料,是锂行业中最为关键的产品,其它产品基本都是碳酸锂的下游。金属锂是通过氯化锂加工得到的。锂在电池上的应用是最多的,接近四分之一;陶瓷玻璃中居第二位。

锂离子电池上游矿产资源主要是碳酸锂、铁、锰、钴、镍金属等,其中钴和锂用量最大,而且在自然界储量有限,极具战略投资价值。锂资源在中国的储量较丰富,仅次于智利、阿根廷。2008年全球碳酸锂产量为9.3万吨,需求约为10万吨,其中电池产品用锂占28%左右。随着动力电池的逐渐产业化,对碳酸锂的需求将被迅速放大,上游的碳酸锂资源将出现供不应求的局面。

锂离子电池上游是金属矿产资源,下游为各种数码产品、电动工具以及电动汽车行业。除此之外,一个完整的锂离子电池产业链还应包括锂离子电池的回收利用。

在“十二五”规划中,新能源汽车产业被描述成“国民经济的先导产业”;同时,市场期待已久的《节能与新能源汽车产业发展规划(2011~2020年)》也将于近期正式对外发布。在政府鼓励新能源汽车发展相关政策的推动下,我国新能源汽车产业正步入发展的快车道。

锂离子电池成本结构图

锂离子电池产业链结构图

二、能否在中国创建锂谷(西藏)

然而,一块手机用的小型锂离子电池大约只需要5克左右的锂材料,而若要驱动一辆纯电动轿车,却需要约50千克,是一块手机电池的1万倍!如果要驱动公共巴士的话,耗费还会更多。尽管锂电池不像汽油烧一次就没了,但是按照目前的循环充电次数峰值2000次来算,每隔5年也需更换一批。如此算来,电动汽车如果开始大批量商用,在不远的将来,对碳酸锂的需求仍将达百万甚至上千万吨级。上哪里去找这么多的锂?

应该说,中国的锂行业发展还不成熟,主要有几个问题:第一,盐湖提锂技术有待完善,成本较大,而且盐湖集中在青藏高原上,运输基建等制约条件较多。第二,国内锂盐深加工能力差,锂化工品品种较少,不足100种,很多领域都有待开发。第三,产品质量不高,国际竞争力不强。此外,产品结构不平衡,工业级碳酸锂供应偏多,电池级碳酸锂却需要进口。中国厂家需要不断完善,才能增强国际竞争力,适应未来发展需要。

一说到“锂技术”就让我想到了当年的“硅技术”。所以,我总觉得,现在中国正在快速发育的“锂技术”,与当年的“硅技术”好有一拼,也就自然而然地想到了“锂谷”,以对应当年的“硅谷”。

1990年之后,我们中国人才开始渐渐地关注到了“硅谷”技术,但实际上,“硅谷”技术1956年已经出现。威廉·肖克利在斯坦福大学南边的“山景城”创立肖克利半导体实验室,发明了“晶体管”。但1957年,肖克利决定停止对硅晶体管的研究。这时引起了当时公司里的八位工程师的愤然出走,他们一起创立了仙童半导体公司,称为“八大叛逆”。

后来,这“八大叛逆”变成了“硅技术”的火种,诺伊斯和摩尔后来创办了英特尔公司。斯波克成为国民半导体公司的CEO,另一位桑德斯则创办了AMD公司。

把“硅技术”转化为“民用”,最为著名的公司是惠普公司,两位年轻人在一个车库里创业,研究复印机技术。结果,为了弘扬他们的精神,“硅谷”人在HP公司当年创业的车库门前立了一块牌子:硅谷发祥地,1971年。

“硅谷”一词是1971年1月11日开始被使用,最早的使用者是《每周商业》报纸“电子新闻版”的一组报道,题目就是“美国硅谷”。“硅”是因为当地的企业多数是与由高纯度的硅制造的半导体及电脑相关的技术和产品。它是从斯坦福工业园区开始,后来又加入了101公路两侧的地区。

它还有个小故事。美国人当时不懂啥是“硅技术”,也搭着记者比较粗心,结果在“硅谷”技术表达上出了错误,把“硅技术”表达成“硅胶技术”了,这让当时的美国人还以为是一种“隆胸”技术,或者是“堵漏”技术。

“硅技术”是信息技术,它改变了世界,成为人类历史上的一次重要的新技术革命。现在的“锂谷”会有这么大的魅力吗?现在说不好,但想象空间巨大。硅谷技术是信息的集成、传输和查询技术;而“锂谷”技术则是能量的集成、传输和运用。

如果说,硅技术改变了人们的生活,那锂技术是不是也会改变人的生活?至少,我可以看到它可以改变能量的存在状态,改变人和自然的关系。今后我们在自然世界里不用点火,只需凭借随身携带的电池和电炉就可以煮熟食品。

所以,“锂谷”概念绝不仅仅是电动汽车,而是人类的便携式能源。

当然,现在我们看到的“锂谷技术”还属于便携式能源技术的第二次突破,从过去的小电器、小功率的小电池,变成大电器、大功率的大电池,未来呐?当然是大电器、大功率的小电池。随着电动汽车的运用,这样的技术一定会很快被突破。如果太阳能和电池的组合运用,未来的汽车恐怕只需晒太阳就可以供我们不间断地使用。当然,可能还有许多我们不曾想到的运用,可能都在未来出现。

目前,全世界范围我还没有看到哪个国家制定了如此大规模的“锂谷技术”运用的战略。但其它国家好像还没有过多涉及。我认为,其中一个重要原因是中国“锂储量”世界第一。全球已经探明的储量是587万吨,中国有383万吨,其次是玻利维亚和智利,美国现在只有38万吨。

所以,中国有能力和底气冲在电动汽车的前面。从目前的趋势看,中国的新能源汽车将会是以电能源为主的发展方向。而“锂电技术”至少应当是第一波技术。

其实,“锂谷”的说法并不过分。有国外的研究报告认为,人类的20世纪是钢铁和石油的世纪,而21世纪则是电子和锂的世纪——其实就是硅和锂的世纪。锂是世界上最轻的金属,在化学元素周期表中排行老三,它前边的两个元素都是气态,而到了锂才是固态,比钠的活跃程度还高,极易被氧化,必须与空气隔离才能存在,遇水发生爆炸。

锂大多储藏在盐湖里,占世界储量的67%。这类储量在中国的青藏高原和新疆柴达木盆地分布比较多,另外,四川、湖南、湖北、江西、河南也有分布,但多为“硬岩石锂矿”。

过去我十分看好“氢能源”汽车。因为它可能更加环保,水分解为氢和氧,氢燃烧后再变成水。但因为水分子的稳定性太好了,所以这个电离过程特别耗电,有没有更好的方式获得大规模的氢?同时,氢气的燃烧会不会使汽车获得足够的动力。这些都是问题。

电动同样存在许多许多的问题,但现在看,电动技术比起其它技术可能成熟度更高。但是这也会带来很大的问题。比如,现在的锂资源开发显得十分混乱,过于粗放。我认为,不要等到像煤矿那样,回过头来再整顿或许已经晚了。




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