【锂产业国际高峰论坛】艾群 :锂动力电池发展趋势及主流技术路线

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浙江遨优动力系统有限公司副总经理 艾群 

首先介绍锂动力电池的发展趋势,这几年动力电池的发展趋势非常迅猛。到2025年,整个新能源汽车的销量会达到6300万辆,要是在纯电动和PHEV上的快速增长,原因超过了混合动力汽车。到2025年,整个预计的产能会达到85GWH,要是早上各位专家也说到,整个动力电池的产能原因超过了电动车对它的需求,要是高端电池的需求还是缺乏的。

国家对动力电池的发展也做了另还还有一个 多具体的规划,到2020年的能量密度要达到3000瓦时每公斤,成本要小于1.5,到上边要达到大于等于3000瓦时每公斤,成本小于0.8元,寿命达到30000次,上边新型锂离子电池的能量密度要达到300瓦时每公斤,新体系要达到30000瓦时每公斤。

国家对整个电池的规划,从2020年到2025年,到20300年都另还还有一个 多技术的要求,要求不断地提升,能量密度要达到不难 高,怪怪的是系统的成本方面,要从1.3元/瓦时降到0.8元/瓦时。

第一阶段在2016年到2020年,这俩是技术的另还还有一个 多升级阶段。首先单体能量密度要达到3000瓦时每公斤,成本要降低3000%,达到0.6元/瓦时,这俩是单体的,能量密度达到23000。从2014年到2015年之间,动力电池的成本还是在2.5元到3元,要是2017年原因迅速下降到1.6元到2元之间,整个还是非常符合市场对于动力电池的需求。

第二阶段、第三阶段,我前面原因讲到,就不再累述。

动力电池的另还还有一个 多发展关键,无非是这几块方面,说起来非常简单,要是做起来非常难,第另还还有一个 多是一次性要求非常高,除了单体以外,怪怪的是成组完后 的一次性,在安全性方面,原因它关系到人的生命财产安全的,要是在安全性方面也是一定要做到的。低成本、高功率的密度,免保养、好的高低温性能、环境友好、长循环寿命和快速充电。

锂电池动力电池的体系发展路线,从目前来看还是在磷酸铁锂、三元还有锰酸锂加碳的体系,目前的能量密度原因达1300到3000瓦时左右了,上边须要继续发展,从高镍体系,NMC、NCA还有高镍的镍锰体系加碳,都还后能 做到3000到23000瓦时每公斤。要做到23000到300,除了政策的配合,还须要核心材料比如说硅碳、锡等材料的应用。要大于300以上,基本上体系方面要存在变化,像前面几位教授讲到的锂硫电池、锂空等新的体系的应用。

在技术路线方面,亲戚朋友分这另还还有一个 多方面来进行阐述。

目前在动力电池方面按社会形态分有这俩,方形、圆柱、软包,从有有哪些产品的各项市场比例来讲,软包电池在近几年原因呈另还还有一个 多非常上升的趋势,在一点高端领域,比如说沃特、日产的有有哪些电池全是应用的软包装电池。软包装电池的占比在完后 的趋势蕴藏望超过3000%。软包装电池跟其它的这俩方形和圆柱电池比较起来,最大的优点是安全性能,原因它是软包装,是通过PP膜热封封口的方法,要是承受的内压比较低,一般在2到3公斤就会释放压力,圆柱和方形锂电是通过软口原因是激光焊的方法,一般承受的压力在10到15公斤左右。而原因当防爆阀非要完整性打开的完后 ,原因会存在这俩爆炸的什么的问题,要是从这俩社会形态上来比较搞笑的话,软包装的安全性能是略胜一筹的。

还有软包装入充电和放电方面也是有优势的。从1997年开始,软包装就原因应用在MP3和数码电池领域,30001年开始应用在手机、蓝牙耳机,30004年应用在航模,30005年开始就原因在LEV,要是电动自行车、平板电脑上有应用。上边的几年就开始侧重于动力电池的应用,实际上从分析数据来看,近几年的动力电池方面的增长效率原因超过了消费类的发展效率。软包装的发展史基本上要是遨优的技术团队同時 成长起来的。

从新能源汽车产业链来看,主要分上、中、下游,上游方面主要是镍矿、石墨、锂矿、正负极材料的矿资源。中游主要是电芯材料这俩块,正极、负极、电解液、隔膜还有一点其它的材料,上边要是亲戚朋友电池制造和PACK组装这俩块。下游面临的要是手机等等消费类电子,还有电动工具、电动自行车、电动新能源汽车和储能系统。

新能源汽车成本方面分析,动力电池基本上原因存在了新能源汽车的3000%的成本,要是为有哪些不难 多大的乘用车厂一定要有买车人的电厂厂家和PACK厂家,这也是新能源汽车的核心技术,从成本上不都还后能 看一遍。

从整个动力电池的成本上进行分析,正极占到35%到3000%左右,最近怪怪的是正极材料涨价完后 ,基本上它的整个成本原因占到整个动力电池的3000%。其它的比如说电解液、隔膜有有哪些至少是占10%几左右。

影响动力电池的寿命的几大因素,主要是从正极、负极还有电解液、隔膜,正极这俩块前面蕴藏正极材料厂家也介绍到,比如有一点包覆、掺杂、颗粒度前躯体的一点性能,全是影响亲戚朋友动力电池的寿命。

正极材料方面主也太满求氧化还原变化定位小,化学稳定性要好,还有颗粒、形貌、材料搭配,重点还有它的离子电导率,大电流的充放电性能。负极也是一样,希望形成须要好的SDI膜,不能快速容纳锂离子,不能快速充电和放电,放电性要非常好。

电解液方面,亲戚朋友通过研究新的材料搭配,还有SEI膜的成膜加进剂,还有一点过充的加进剂,原因亲戚朋友新的国标要求对三元全是要求,要求它的电压要EC充,高于1.5倍的电压测试要不能过。要是在电解液方面还有正极包覆方面的结合要通过这俩测试。

电解液要对防腐蚀方面有加进剂,还有都还后能 降低内阻、提高皮层活性、提高正极成膜性能的加进剂。隔膜方面,我看一遍前面中科院的老师也介绍到,亲戚朋友在隔膜方面,原因在动力电池应用方面要求安全性能要好,要是它的热收缩能力好,还有离子的导体,不能快速地通过离子导体的涂层隔膜,还有耐高电压的隔膜。

现有的几种材料的比较,这里不再累述。目前来看正极材料有完后 几种挑选,这俩要是目前亲戚朋友用的最多的,要是三元523、622,甚至811有有哪些原因都还在实验室的阶段,不难 进行量产。还有镍锰的二元类的,这俩原因就须要电压比较高,5伏的这俩,还有特斯拉运用的这俩镍钴锂三元材料,还有负锂的,亲戚朋友非常看好,原因它这里不难 怪怪的贵的镍和钴这俩金属,能量密度也非常高,原因不能非常好地应用这俩材料,都还后能 马上让动力电池的成本下降。上边还有一点钠、钾离子,完后 就都还后能 降低成本。

亲戚朋友对不同三元材料容量分析,随着镍的含量的加进,它的容量会不难 高,要是匹配它的要是须要一点高电压的电解液、隔膜,比如还有一点加工工艺方面的匹配。

在电解液方面,通过一点新的锂盐来配合这俩体系,比如说加一点ODFB,包括现在的一点TFSI和FFSI有有哪些盐类,包括一点改善低温的二氟磷酸锂,通过在正极形成保护膜,使三元与正极电解液的反应,提高电池的寿命。

负锂锰主要是在2到4.8伏,不能发挥23000毫安时以上的容量。而原因这俩材料社会形态上的一点什么的问题,还有它这俩面临的一点局限性,原因有要是专家不看好这俩材料,而原因它锂扩散效率比较低,它的平台会逐渐降低有有哪些缺点,要是包括科研机构和要是企业都不难 很好地利用好这俩材料,我我嘴笨 通过一点掺杂、改性、纳米化和改善包覆都还后能 逐渐克服,目前在亲戚朋友实验室原因有比较好的结果。

上边还有磷酸锰铁锂主也非要够提高它的电压平台,不能保持磷酸铁锂的安全性能,要是提高能量密度,这也是有希望的这俩材料,这俩块材料就应用得比较性心智成熟的句子图片 期期期期 图片 。还有要是前面提到的一点新的钠盐,硫酸铁钠等材料,不让磷酸锂合成的材料,也是新型的材料,它是都还后能 降低成本的。

负极方面目前亲戚朋友纷纷都提到的也要是硅碳,而原因硅碳自身的一点特点,比如说它的膨胀性和它的守时效率的什么的问题,亲戚朋友也都纷纷想方法除理这方面的什么的问题,包括补锂,包括跟碳的一点复合,除理它的缺点,应用它的优点。把硅纳米化,和石墨烯掺杂,还有PV连接器全是为了更好地运用硅碳,再跟电解液的一点配合。

除材料方面以外,在电池工艺方面也非常重要,这俩也是影响亲戚朋友动力电池的寿命的,首先第一点是涂附的一次性,涂附是动力电池的另还还有一个 多基本,原因这俩守护进程不难 做好搞笑的话,上边就不难 做出性能非常好的电池。要是在涂附方面,我我嘴笨 现在国内的自动化程度原因上到另还还有一个 多水平,现在亲戚朋友全是应用这俩挤压式的涂附,不能控制在正负1的精度,要是通过Xre原因β射线控制涂附的密度进行闭环控制。还有生产过程中的压实密度的一致性也对电池的性能影响非常大,怪怪的是在负极的压实方面,会对电池的循环还有能量影响非常大。还有水分的控制。还有化成技术,软包装入化成技术上有一定的优点,都还后能 利用高温加压化成的技术,圆柱原因是铝壳电池,铝壳电池目前采用负压,另还还有一个 多大气压左右,要是软包装都还后能 加还有一个这俩压力,都还后能 更密切地让正极和负极接触,手持的完后 都还后能 形成致密的膜,保持它后期的性能。

还有保液量,有专家说后期把电池拿回来要进行补液,来让它的二次寿命能得到提升,进行二次利用。实际上补液量在首次的完后 也非常重要,直接影响到电池的长循环的使用。

(本文根据速记架构设计 ,未经嘉宾审核)

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