從一家瀕臨倒閉的區(qū)辦小廠,靠科研創(chuàng)新開辟“氟”資源,崛起為全球無機氟化工行業(yè)領軍企業(yè)

用8年時間研制鋰電池電解液核心材料,打破外國企業(yè)壟斷,為我國實現(xiàn)新能源汽車強國夢奠定基礎

從單一的氟化工追蹤延伸成為“以新材料體系為支撐、以新能源汽車為引領、以電動汽車動力總成為核心”的新能源汽車全產業(yè)鏈

看到滿大街的電動自行車以及噪音小、無污染、節(jié)能環(huán)保的電動汽車,不少人都知道它們的動力來自蓄電池,比如鋰電池。然而,即便是化工行業(yè)的人,也有很多人不知道鋰電池有一種核心材料叫六氟磷酸鋰。

更鮮為人知的是,生產六氟磷酸鋰的技術,曾長期被外國企業(yè)壟斷,直到一家民營企業(yè)苦心鉆研8年,終于攻克難關,打破壟斷,讓中國不再望“鋰”興嘆。

這家企業(yè)的產品不僅占據(jù)了國內市場,還打入包括日本在內的國際市場。它還讓六氟磷酸鋰的售價從100萬元/噸降到了10余萬元/噸,讓“鋰”進入平民時代。

“你讓中國人挺起了腰桿”

歷史上劉備為請諸葛亮出山“三顧茅廬”的故事家喻戶曉,可1994年在河南省焦作市,卻上演了一個“六顧茅廬”的真實故事。

當時,44歲的李世江正擔任焦作市石油化工二廠廠長,事業(yè)順風順水。可焦作市中站區(qū)的領導前后6次邀請他“出山”,到一家瀕臨倒閉的區(qū)辦化工小廠——焦作市冰晶石廠工作。因為他們認定李世江是一個不甘平庸、敢想肯干的人。

李世江17歲當兵,22歲退伍后曾在老家溫縣一家化肥廠當臨時工。因年輕時中斷了學業(yè),他擠出所有時間拼命學習,最終在36歲那年以半聽課半自學的方式考上廣播電視大學,畢業(yè)后正式成為一名國家干部,完成了人生道路上的重大轉變。

李世江一上任,就找到了冰晶石廠的發(fā)展瓶頸。冰晶石又名六氟鋁酸鈉,是鋁工業(yè)必不可少的助熔劑。李世江用新的生產工藝代替落后生產工藝,讓這個瀕臨倒閉的小化工廠重燃希望。

1999年12月,借助國家給予的800萬元國債資本金支持,經(jīng)過嚴格法律程序,焦作市冰晶石廠華麗轉身,改制成為多氟多化工有限公司,并利用國家資金成功使新工藝實現(xiàn)工業(yè)化。

研發(fā)過程中,多氟多發(fā)現(xiàn)“鋰”和“氟”組成“電化學可逆電池”能量最高,適合做鋰離子電池的電極材料,于是,進軍新能源成為多氟多公司的新目標。

2006年,李世江到日本訪問,同行的一位老專家在聊天時告訴他,鋰電池是人類未來的新能源,鋰電池電解液的核心材料叫六氟磷酸鋰,目前只有日本能批量生產,國內鋰電池生產企業(yè)使用的原料全部依賴進口。

這激發(fā)了李世江研發(fā)創(chuàng)新的決心,回國后,他立刻調集精兵強將,成立六氟磷酸鋰攻關小組。

因為國外的技術封鎖,他們沒有任何經(jīng)驗可借鑒。從2006年開始,多氟多攻關團隊經(jīng)過上千次試驗,先后突破了原料提純、密封阻隔等技術難關,首創(chuàng)了工業(yè)無水氫氟酸等新型原料途徑,而且從產品工藝到設備制造,多氟多取得了完整的知識產權,終于摘下了這顆“皇冠上的明珠”。

日本公司不愿把市場拱手相讓,很快就打起了價格戰(zhàn),想把多氟多扼殺在搖籃里。結果,多氟多不僅取得了完全勝利,而且還開啟了六氟磷酸鋰的低價時代,使全球六氟磷酸鋰的售價從原來100萬元/噸直線降至現(xiàn)在10余萬元/噸,讓鋰電池真正放下高貴身段,走進了億萬百姓的生活。

從開始攻關到正式量產,再到把日本產品擠出中國市場,多氟多人頑強拼搏了8年。現(xiàn)在,多氟多已打入包括日本在內的國際市場,目前國際市場占有率高達25%,產銷量居全球第一。據(jù)估算,國內每3塊鋰電池中就有1塊用的是多氟多的六氟磷酸鋰,全球每4塊鋰電池中就有1塊用的是多氟多的六氟磷酸鋰。

一位老工程師對李世江說:“你沒做六氟磷酸鋰的時候,我每年要到日本3次,跟人家說好話,花費幾倍的高價還不肯賣給我們產品;等你的六氟磷酸鋰做出來以后,日本人每年來我這3次,給我說好話,讓我用他們的產品。你讓中國人挺起了腰桿!”

廢料開“氟源”,氟鋰妙“結合”

元素周期表上,有三個極難馴服的化學元素:氟、鋰、硅。就像神話傳說里的孫悟空一樣,它們鬼怪精靈但魔力巨大,一旦馴服它們,便可造福人類。100多年來,無數(shù)有識之士都想馴服它們,無奈很難找到如來佛祖的神掌魔法,只能“望表興嘆”。

20余年間,多氟多無意中與氟、鋰、硅結緣,書寫了一段“氟鋰妙結合、氟硅巧分家”的行業(yè)傳奇。

上世紀90年代,李世江被派到北京原化工部見習鍛煉。期間,他看到一份《無機氟化鹽發(fā)展策略》,提出中國無機氟發(fā)展的道路不能再走犧牲國家重要戰(zhàn)略資源螢石的老路,可以利用磷肥副產的氟來做氟化鹽。

李世江到冰晶石廠一上任就發(fā)現(xiàn),廠里居然還一直沿用著原蘇聯(lián)的原始生產工藝——螢石氟鋁酸法生產氟化鹽。隨后,他聘請化工專家擔任顧問成立攻關小組,經(jīng)過一千多個日日夜夜艱苦卓絕的技術攻關,1999年終于有了成果:用磷肥廢料中的氟硅酸鈉生產出了冰晶石,然后再用硅渣去生產白炭黑。這就是后來成為我國氟資源循環(huán)經(jīng)濟和技術創(chuàng)新典范的“氟硅酸鈉法制取冰晶石聯(lián)產優(yōu)質白炭黑生產技術”。

這項技術不僅解決了長期困擾和制約我國磷肥發(fā)展的“三廢”污染問題,而且開辟了新的“氟”資源,節(jié)約了國家戰(zhàn)略資源——螢石,走出了一條新型氟化工的創(chuàng)新之路,被原國家計委列為“國家高技術產業(yè)化示范工程”。從此,一個個創(chuàng)新產品、一項項技術專利、一條條行業(yè)標準,讓這個名不見經(jīng)傳的區(qū)辦小廠,一舉成為令國內外矚目的世界氟化工基地。

從一開始,多氟多就在企業(yè)種下了創(chuàng)新的基因,隨后主導的“氟鋰結合——生產六氟磷酸鋰”研究成果,被評為中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會科技進步一等獎,被評為國家科技進步二等獎,被科技部和國家發(fā)改委分別列入國家“863計劃”和國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)。

“技術開發(fā)不易,但把新產品新工藝工業(yè)化更難。大部分項目在這個過程中‘瞎’掉了,從某種程度上說是一個‘死亡陷阱’。比如說,在實驗室從燒杯到燒杯,可以不考慮溫度問題,晃晃就涼了,可一旦進行工業(yè)化生產,不解決溫度過高的問題,設備是要炸的。”中國石油和化學工業(yè)規(guī)劃院院長顧宗勤深知技術創(chuàng)新之艱。

多氟多人硬是一關一關闖了過來。2008年多氟多建設了年產2噸的六氟磷酸鋰實驗裝置,2009年建成年產200噸的生產線,2013年年產2000噸的生產線投產,基本占領國內市場。2017年已形成年產6000噸高純晶體六氟磷酸鋰的生產能力,產銷量全球第一。六氟磷酸鋰的橫空出世,為我國實現(xiàn)新能源汽車強國夢奠定了基礎。

從走上創(chuàng)新之路,多氟多以令人難以置信的速度銳意創(chuàng)新,做到了冰晶石全球第一、氟化鋁全球第一、六氟磷酸鋰全球第一,成為無機氟化工行業(yè)的領軍企業(yè)。

“轉型升級,沿途下蛋”

如今,多氟多人把目光從氟、鋰又投向了硅。李世江敏銳地發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在是碳基文明向硅基文明轉變的時代,技術創(chuàng)新也必須在硅基文明的基礎上向前發(fā)展。

硅作為一種半導體材料,是光伏、芯片產業(yè)必不可少的原料,但對硅的純度要求比較高。多氟多的“氟硅巧分家”,就是以氟為媒介,把高純度的硅分離出來,制作單晶硅、多晶硅等。

2017年,面臨破產的中寧硅業(yè)突然闖入李世江的視野,讓他眼前一亮。“中寧硅業(yè)生產的產品有電子級多晶硅、電子級硅烷和四氟化硅,這3個產品用在半導體、液晶面板和光伏行業(yè),產品質量都能達到國外的同等水平。”

當破產消息傳出時,年近古稀的李世江幾次上門交涉,終于用誠意打動了中寧硅業(yè)的高管。今年3月份,兩個技術創(chuàng)新型企業(yè)最終惺惺相惜、牽手合作。

多氟多從研究“氟、鋰、硅”三個元素出發(fā),分別應用于鋁電解槽電池、鋰離子電池和光伏電池三種電池,構成了新能源制能、儲能、節(jié)能三個要素。研發(fā)電池的同時,延伸研究了電機、電控,掌握了電動汽車的核心動力總成,以此為基礎,追蹤研究了“車身輕量化、動力電氣化、整車智能化”這三大新能源汽車技術。多氟多通過一步步穩(wěn)扎穩(wěn)打的研發(fā)成果,最終形成了“以新材料體系為支撐、以新能源汽車為引領、以電動汽車動力總成為核心”的新能源全產業(yè)鏈。

2010年,多氟多研制出完全擁有自主知識產權的動力鋰離子電池,如今已形成年產6億AH的動力鋰離子電池生產能力。2015年7月,多氟多收購河北紅星汽車制造有限公司,取得了電動汽車整車的生產資格。2016年11月,多氟多新能源汽車動力總成產業(yè)園在焦作市工業(yè)產業(yè)集聚區(qū)西部園區(qū)開工建設,該項目是國家“一帶一路”配套項目,是中國制造2025智能工廠,更是李世江和多氟多人的夢想工廠。

“轉型升級,沿途下蛋”,從氟化工到新能源,多氟多走出了一條獨具特色的轉型升級之路,在科技創(chuàng)新領域濃墨重彩地寫下了由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉變的“多氟多方案”。

“創(chuàng)新沒有回頭路,強烈的創(chuàng)新愿望比創(chuàng)新更重要。”李世江笑稱多氟多人創(chuàng)新都“上了癮”,已經(jīng)成了一種企業(yè)文化。

呼吁打造“技術創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)”

“半導體行業(yè)有句俗話:入門要5年,10年磨半劍。”李世江告訴記者,“行業(yè)發(fā)展的難點主要是,國內的半導體企業(yè)不愿意使用國產的化學品。”

多氟多就遇到了這樣的難題。在研發(fā)半導體原材料時,多氟多開發(fā)出了電子級氫氟酸生產新工藝,并同時建立了萬級清洗、千級灌裝、百級分析室、電子級自動灌裝線,再次打破我國原材料長期依賴進口的局面,實現(xiàn)國產化學品的世界級、中國造。電子級氫氟酸廣泛應用于集成電路和超大規(guī)模集成電路芯片的清洗和蝕刻,是微電子行業(yè)制作過程中的關鍵性基礎化工材料之一。

令人尷尬的是,技術創(chuàng)新雖然成功了,但市場開發(fā)卻“遇了冷”。據(jù)了解原因有三:一是芯片制造企業(yè)壓根兒就不相信國內企業(yè)能做到進口產品的質量,都不愿意做“小白鼠”;二是電子級氫氟酸只占芯片制造成本的1.2%,而測試周期卻需要1年之久,芯片制造企業(yè)不愿意花費大量的財力物力去評估;三是半導體芯片制造工藝有成百上千道工序,對電子級氫氟酸的穩(wěn)定性要求非常高,一旦出問題損失太大,所以沒人愿意冒險換成國產產品。

一方面是國內半導體芯片企業(yè)對合格原材料的渴求,另一方面卻是國內原材料生產廠家因產品難以推廣而生存艱難,這就是半導體原材料國產化面臨的困境。

據(jù)悉,國家已經(jīng)采取了一些措施:去年國家成立了5個億的保險資金對這些應用在半導體行業(yè)的新產品進行投保,如果芯片企業(yè)用國產原材料出了問題,國家險資可承擔80%的損失,企業(yè)只需承擔20%的損失,但這一措施還沒有推廣開來。

由于在六氟磷酸鋰的研發(fā)推廣過程中與國外企業(yè)較量過,李世江感受頗深,“對于技術創(chuàng)新型企業(yè),一方面要給時間,另一方面還要給政策,只有打造一個良好的技術創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng),才能真正建立起中國的自主知識產權體系。”

記者盧剛