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埃克森美孚化工:成就锂电“动力”梦想

锂电中国浏览量:7862时间:2010-11-01 16:31:28

——访埃克森美孚化工首席聚合物科学家Patrick Brant先生|

埃克森美孚化工首席聚合物科学家Patrick Brant先生

浓郁热烈的中国红、镂花雕木的园式亭、高高挂起的羊皮灯笼、漆器复古的圆凳、圆桌……在6月25日开幕的第八届中国国际电池技术交流会暨展览会上,埃克森美孚化工采用 “中国风”格调精心布置的展台让经过的参观者驻足称赞,近40平方米的布展面积中,中国元素渗透在每一个细微之处。

作为世界领先的石油和石化公司,埃克森美孚在相关的业务领域创造了多个“世界之最”:世界最大的非政府油气生产商;世界最大的非政府天然气销售商;世界最大的润滑油基础油供应商及成品润滑油和特种油品的主要供应商;世界最大的炼油商之一;世界最大的主要石化产品生产商之一……100多年前,埃克森美孚的前身—— 标准石油公司就开始了在中国的销售业务。

埃克森美孚化工电池隔膜产品的全球市场经理陈诗爵告诉记者,“中国风”的展台设计是公司在中国参展的一贯布置风格,“作为全球领先的石化公司,埃克森美孚化工也会入乡随俗,既要体现国际视野,又要展示神州风采。”从这一精致、巧妙的构思中,不难看出埃克森美孚化工为激起本土客户的情感共鸣所做的细心部署。

中国市场的蓝海策略

此次交流会是至今为止规模最大、参展单位最多的一届中国国际电池技术交流展会。作为近年来新兴的绿色、环保型二次电池,锂离子电池在展会上可谓独领风骚:材料企业、电池生产企业、设备配套企业、检测机构声势浩大,大有一呼百应之势,这一繁荣景象也成为近年来中国锂电飞跃发展的一个剪影。据悉,目前包括大陆、香港、台湾地区在内,中国锂电池产量已经跃居全球之首。

作为锂离子电池的关键材料之一,在中国隔膜成本占到了整个电池成本的1/3左右。在电池中起着防止正/负极短路,同时在充放电过程中提供离子运输电通道的作用,其性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环性能以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

长期以来,中国锂电池生产企业所需要的隔膜完全依赖于进口。早在1991年,埃克森美孚化工及其在日本的关联公司、世界第二大锂离子电池用隔膜生产商——东燃化学共同研究和开发的隔膜就被应用到了世界首个商业化锂离子电池中,时至今日,埃克森美孚化工和东燃化学已经对隔膜产品进行了数次改进和性能提升。面对飞速发展的中国锂电市场,埃克森美孚化工当然不会等闲视之。东燃机能膜合同会社社长Andrew E.Malkin(以下简称马金安)在接受《新材料产业》专访时,告诉记者:“ 在过去的5-8年中,韩国锂电产业增速非常快。最近这几年,中国的锂电行业也在快速成长,随着市场行情的变化,公司也在调整着发展策略。”2年前,埃克森美孚化工的锂电隔膜业务在中国还没有代表,如今在上海,已经有了包括销售人员在内的3位代表。在此次交流会上,埃克森美孚化工首席聚合物科学家Patrick Brant(以下简称白培德)及马金安的联袂亮相并一起接受媒体采访,足以佐证中国市场在埃克森美孚化工隔膜业务中所占战略权重之高,要知道他们二位即便在当地也是很难被采访到的。“我们对中国市场非常重视。埃克森美孚化工向中国市场供应的隔膜产品被广泛地应用在了手机、MP3、笔记本电脑、新式武器上。最近几年,混合动力汽车、电动车市场在高速增长,我们会在这一领域持续地进行开发,并不断壮大我们的中国市场。” 马金安对记者说。

展会上,白培德和马金安饶有兴致地与中国的老客户攀谈,旅途的疲惫早已抛在脑后,白培德告诉记者,他们走访了很多客户,让他们感到欣喜不已的是中国的锂电生产技术在不断提升。事实上,随着国内锂电产业的飞速发展,电池隔膜产品也迈出了国产化的步伐。从2005年开始,中科院化学研究所与桂林新时科技公司合作开展干法双向拉伸工艺的中试研究,2007年11月成功建成并投产了一条年产聚丙烯微孔膜600万m2的生产线,2008年2月已经有产品在市场上销售,公司市场总监付殿方告诉记者,国产的隔膜产品具有价格优势,比国外产品要低20%~30%,目前他们公司的隔膜已经供不应求,正在积极地寻找资金,扩大生产;采用双向拉伸工艺的还有河南新乡的格瑞恩新能源材料有限公司,据悉,该公司现有年产能力为1500万m2;佛山市金辉高科光电材料有限公司、杭州华容科技有限公司最近两三年也向市场供应了隔膜产品……国内的隔膜主要应用在中低端领域,高端市场仍然由几大隔膜生产巨头牢牢把持。作为下游用户,中信国安盟固利动力科技有限公司副总晨辉女士告诉记者,埃克森美孚化工的隔膜产品性能很好,但是成本比较高,作为动力电池安全性是首位的,所以盟固利选用的隔膜产品仍然以包括埃克森美孚化工在内的国外厂家为主。“现在,隔膜和六氟磷酸锂已经成为制约国内锂电行业发展的主要因素。随着隔膜产品国产化的深入,希望市场价格能有下降的空间。” 晨辉说出了电池厂商的心声。

“我们一直跟踪中国客户的需求动向,并为他们量身定制适合他们的隔膜产品,帮助他们解决生产中的问题。与此同时,我们会与长期的战略伙伴共同开发新产品,并为客户采取严格的保密措施,尊重他们的创新成果” 白培德十分有信心地说。

深耕动力隔膜领地

2007年12月,埃克森美孚化工在美国加州阿纳海姆(Anaheim)举办的世界电动车会议暨展览会,即混合动力、电动汽车及燃料电池汽车年度论坛上展示了新型隔膜技术,这款新推出的隔膜被埃克森美孚化工赋予了“大大提高混合动力和电动汽车的能效并为其提供更强动力”的产品使命。

传统的隔膜虽然在小型锂离子电池上具有可靠性能,但是面对着对成本与安全性有着更高要求的动力锂离子电池,传统隔膜只能望洋兴叹。目前,大多数混合动力和电动汽车仍使用笨重的镍氢电池。如果用锂离子电池替代,不仅可减轻电池的体积和质量,还可提高电池的性能,这在便携式电子产品和无线电动工具上均得到了体现。

据埃克森美孚化工公司高级副总裁James P.Harris(吉姆·哈锐思)预计,在未来的两年内,电动和混合动力汽车及轻型卡车可能会用锂离子电池作为动力。“我们已经看到,使用埃克森美孚化工电池隔膜的电动汽车已经成功实现了商业化。2008年1月,Electrovaya公司推出了Maya-300型汽车,这是一种低速型汽车,最高行驶里程120英里,专为城区内驾车而设计。”

在技术与市场的双轮驱动下,2004年埃克森美孚果断决定加快开发混合动力和电动汽车电池技术。“混合动力车和电动车的研发方向,让我们每个人都非常兴奋。新型隔膜的研制将对汽车行业的节能、环保工作产生重大推动作用。而且动力电池也是锂离子电池未来的发展方向,市场氛围也在逐渐升温。” 谈到对动力锂电池隔膜市场的开发,马金安的兴奋溢于言表。

混合动力汽车采用可供选择的燃料—主要为汽油和电提供动力。“挑战在于,我们能否生产出一种可在这类汽车内部温度较高的状态下安全、可靠运转的电池隔膜?”吉姆·哈锐思说。最终,埃克森美孚找到了解决方案,那就是将新产品和新工艺技术紧密结合起来。埃克森美孚化工在其位于美国得州贝塘的实验室里,利用产品设计的经验开发了高耐热聚合物,而东燃化学开发的薄膜制造工艺则将多种聚合物结合到多层共挤的多孔膜片中,膜片的厚度比人的一根头发还薄。两家公司的合作成果——专有隔膜,不仅提高了安全性和可靠性,而且放大了电流并延长了电池寿命。此外,该创新薄膜还可针对电池厂商的特定需求量身定制产品规格。“我们对开发出这种隔膜倍感兴奋,利用它生产出的小型、轻量化锂离子电池能够输出更高功率,同时在使用时更加安全” 作为埃克森美孚化工首席聚合物科学家,这一研发成果令白培德倍感骄傲。据马金安介绍,2007年年底,埃克森美孚化工在美国推出了2款25微米隔膜产品,2008年5月份又推出了2款20微米新产品。目前,埃克森美孚化工共有4款隔膜是针对混合动力车和纯电动车开发的,这4款产品已经在全球范围内供应。

“我们会选择自身具有很强竞争实力的市场进行开发,将技术、供应、生产方面的竞争优势发挥到极致。有针对性地选择开发市场是我们战略上的部署,绝非自然而然形成的。” 马金安介绍说开发动力电池隔膜市场是埃克森美孚化工深思熟虑后的战略抉择。

新型隔膜已在东燃化学位于日本那须的工厂进行生产。“我们已向多家电池生产商和独立实验室提供了测试样品并帮助他们进行商业价值评估,” 马金安告诉记者。作为世界第二大隔膜生产商,东燃化学为快速扩大产能以满足日益增长的市场需求做好了充分准备。考虑到长期的需求增长,东燃化学正寻求在韩国龟尾市(Gumi)建设第二个隔膜生产厂。此外,还计划建设一个电池测试中心,对先进电池系统应用于混合动力汽车和其它用途进行评估。很多国内用户十分关心在不久的将来,埃克森美孚化工是否会在中国建设动力锂电的隔膜生产线?对此,马金安给出了回应:“这要视市场增长情况而定。我们会在全球重要的市场地区建立起自己的生产基地,而不仅仅局限日本、韩国。如果这项业务进展良好,我们有可能在世界上任何地方生产隔膜,包括中国在内。”

根据独立研究员J.D. Power及顾问的研究,随着越来越多的驾车者在决定购车时,考虑燃料经济性,2007年美国销售的混合动力汽车接近35.5万辆,约占汽车市场份额的2%。预计到2012年,混合动力汽车的销售量将增至100万辆,约占全美市场份额的6%。全球范围的混合动力汽车销售量预计也将增长。

“如果埃克森美孚的隔膜可以降低电池系统的成本和质量,那么混合动力汽车有望逐步超越目前小规模的市场份额,”从事汽车行业研究的IRN公司副总裁Erich Merkle于2007年11月在《休斯敦纪事报》(Houston Chronicle)上预测说,“坦率地讲,这才是可以使混合动力汽车更加实际可行的事情。”“这就是未来的愿景,”哈锐思总结说,“而且我们想参与其中。我们将利用技术和投资实力,努力使这一愿景成为现实。”

技术成就梦想

作为全球领先的石油和石化公司,埃克森美孚长期致力于通过各种技术和运营的改进,在其炼油厂、化工厂、生产及其它装置上提高能源的效率和可靠性,降低加工成本和减少排放。埃克森美孚开发的先进燃料、润滑油和特种产品可以帮助发动机更清洁、高效地运行。为混合动力汽车提供特种隔膜,不断提高混合动力和电动汽车的电池性能,与埃克森美孚所秉承的提高能效、控制排放的发展理念一脉相承。

“这项业务是公司非常注重的,也是非常有吸引力的一项业务。”据白培德介绍,埃克森美孚拥有14000多位顶尖级科学家。尽管,每位科学家在不同领域进行着研发工作,但是他们对这项业务都很关注,“我们是一个全球的团队,彼此之间经常有对话,如果有必要,我可以请他们帮忙。”白培德希望凭借首席科学家的威望,号召埃克森美孚最宝贵的技术资源和智力资源投入到备受瞩目的业务领域。而目前埃克森美孚化工推出的新型隔膜技术平台,正是各个优势技术的集成,用白培德的话说就是“集万千宠爱于一身。”

新型电池隔膜采用了专有的湿法双向拉伸生产工艺,可获得高度均匀的微孔结构,该隔膜通过特殊制定的高耐热性聚合物共挤制成。利用埃克森美孚化工的技术优势和聚合物专业知识开发的新型电池隔膜表现了独特的综合性能,包括改善了通气率、具有更高的熔断温度及熔融完整性,同时保持了快速闭孔性能和高机械强度,满足了混合动力和电动汽车用电池对隔膜的苛刻要求,更高的热熔断温度显著提高了隔膜的安全系数。

在采访中不断被白培德提及的共挤技术(Co-extrusion)并非一个全新的概念,这一技术在食品包装领域的应用是非常普遍的,但是,将这一概念运用到湿法双向拉伸工艺上则是一种创新。埃克森美孚作为世界第一大聚烯烃供应商对材料的设计驾轻就熟,东燃化学以湿法工艺起家,有着丰富的生产经验,加之引进并创新的共挤技术,几方面的集成使材料设计、湿法工艺、共挤技术及其它具有优势的技术方法被有机地结合在了埃克森美孚为客户打造的技术平台上。白培德说,建立技术平台,最大的优势就是在现有平台上进行产品的性能提升,这样会增加客户对新开发产品的认可度和接受度,客户没必要再做多年的评估和测试,因为产品是成熟的,而且已经被应用过了,仅仅是增加了产品的现有性能。

在技术平台上,埃克森美孚化工可以生产出千变万化的隔膜来满足客户设计电池的需求,而满足客户的技术需求是非常复杂的,有些要求是相互矛盾的,故此必然就要失彼,通过技术平台的建立便可以实现产品各项指标的最优化,从而平衡地把每个性能都加强。

目前,世界几大主要汽车生产商都发布了他们与埃克森美孚化工的合作意向,希望埃克森美孚化工能够通过技术平台,为他们即将推出的混合动力、纯动力汽车,提供不同款式的隔膜产品,共同推进能源节约的战略实施。

“埃克森美孚是能源公司,我们希望用锂电隔膜的业务来帮助公司完成‘为节能减排做贡献’的使命。埃克森美孚对这一业务非常重视,承诺要提升这一业务的价值,并提供给我们更多的人力、物力及财力上的支持。”马金安说。

目前,埃克森美孚推出的四款隔膜只是起到了抛砖引玉的作用,白培德告诉记者,这一代产品刚刚推出,市场还没有百分之百完全接受的时候他们已经开始下一代产品的研发。“也许过不了多久,你就可以为埃克森美孚推出的最新隔膜产品,再次采访我们公司了。”与白培德先生的约定让记者满怀期待。

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James P.Harris(吉姆·哈锐思):现任位于美国得州休斯敦的埃克森美孚化工公司高级副总裁,负责公司全球的聚合物业务,包括聚乙烯、聚丙烯、丁基橡胶、粘合剂、特殊弹性体及拉伸聚丙烯薄膜。此外,哈锐思先生还负责公司的市场营销,包括市场策划、销售、客户服务及供应链管理。

哈锐思先生于1972年加入埃克森公司,在位于得州贝塘的化工厂任工程师;他曾先后在生产、销售和技术部门担任管理职位,并在欧洲和美国的聚合物及中间体业务部门担任管理层重要职位。1991年,哈锐思先生任位于比利时布鲁塞尔的埃克森化工欧洲公司总裁,3年后被调入位于得州达拉斯的埃克森公司总部,任埃克森公司董事长和总裁的特别助理。1995年,他被任命为埃克森公司规划部总经理。1997年4月,升任埃克森美孚化工公司高级副总裁。

Patrick Brant(白培德):埃克森美孚化工首席聚合物科学家。Brant先生于1981年加入位于得州贝塘的埃克森美孚化工公司,先后担任各种技术和管理职务,在多个领域开展基础和应用研究,包括聚烯烃及其配混料、聚烯烃催化剂、工厂运营、聚烯烃基粘合剂和表征方法,以及与战略客户的合作研究。

1989年以来,Brant先生一直在茂金属催化剂及其产品应用领域从事研究工作,包括埃奇得TM茂金属线型低密度聚乙烯(mLLDPE)树脂用载体催化剂的生产工艺,以及生产这类树脂的最优反应器生产条件。他目前最为关注的两项工作,一个是丙烯聚合的新型反应器设计,另一个是最新锂离子电池隔膜的设计和表征,这些隔膜专用于混合电动汽车。

Andrew E.Malkin(马金安):现任位于日本那须盐原市的东燃机能膜合同会社社长,全面负责特种电池隔膜业务,包括设计、生产和销售。

Malkin先生于1986年加入埃克森公司,在位于澳大利亚墨尔本的阿尔托钠石化公司的生产厂任工程师;随后,他在多个岗位上担任管理职务,包括生产、销售、客户服务和信息技术。他曾在澳大利亚、新加坡、美国以及最近在日本的埃克森和埃克森美孚公司工作。2007年1月起,担任东燃机能膜合同会社社长。

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