動力電池技術日趨多元：高鎳化成趨勢 固態電池方興未艾
時間:2018-12-07 09:17來源:中國能源報 作者:消息
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在全球交通加速電動化的趨勢下，動力電池的需求量越來越大，開發下一代動力電池技術，提高電池能量密度、解決電池安全管理等問題正成為電池生產商們關注的重點。符合國家高能量密度標準的高鎳電池會否成為未來電池的發展方向？下一步的動力電池技術究竟是什么？
三元鋰電池已成主流
回顧我國的動力電池發展史，國內廠商的技術進步可謂非凡。從最初以磷酸鐵鋰電池為主流，到2015年三元鋰電池后來居上，再到今年上半年三元鋰電池取代磷酸鐵鋰電池成為主流電池，不過短短三年。
據了解，動力電池從磷酸鐵鋰往三元鋰路線的轉移并不是一蹴而就。我國從2016年開始全面轉向三元鋰電芯開發，而早在國內快速轉化之前，國外電池企業就已經在電芯化學體系上做出了變革。近日，當升科技副總經理陳彥彬指出，“2014—2015年所用電池全是磷酸鐵鋰，在能量密度標準提升后，大家用于數碼器材的三元材料和三元電池就直接裝到了車上，這是電動汽車電池成本高的原因之一。”
目前國內三元鋰電池體系均為鎳鈷錳酸鋰(NCM)。鎳在其中起到提高材料能量密度的作用， 根據三種過渡金屬離子占比不同，分為低鎳的NCM424、NCM333、NCM523和高鎳的NCM622、NCM811等材料。其產業化進程主要是從低鎳的333、523等向高鎳的622、811方向發展。
“當523的三元正極材料在230元/kg的時候，整個制造成本大概0.8元出頭。”微宏動力售前技術總監馬茲林指出，“如果三元材料532和811的成本都降到每噸18萬以下，實際上鐵鋰的成本優勢并不大。”
高鎳化成趨勢
眾所周知，新能源汽車尤其是純電動車要想真正獲得市場認可，其中一個重要指標就是解決消費者的里程焦慮。要想解決里程焦慮，必須提供高能量密度的電池。隨著國際鈷價的節節攀升，出于降低成本和提升能量密度雙重考慮，提高三元材料體系中鎳的比例似乎已成最佳選擇。
“從圓柱電池來講，目前是以523為主，可能有5%—10%的電池從原來的622轉向811，一方面是鈷價的影響，一方面是補貼標準的影響。”陳彥彬表示，三元材料高鎳化發展是大勢所趨，但如何發展，采用什么樣的節奏，取決于電池技術過不過硬、成本控制能力強不強。
記者了解到，目前動力電池的能量密度需要達到140Wh/kg，才可以拿到相應系數的補貼，以至于眾多廠商過度看重能量密度，但隨之而來的安全風險也不容忽略。對此，猛獅科技研究院院長鄧中一一針見血地指出，“單純追求能量密度，車輛出事故的幾率會非常高。提高動力電池能量密度，一定要在保證安全，且成本與壽命可接受的前提下才有意義。”
而對于高鎳化高比能電池的現狀，比克電池企管中心副總裁李鳳梅認為，“鎳比例越高，整個正極材料的熱穩定性就越差。遇到高溫、外力沖擊等情況，高鎳電池會存在安全隱患。”安全紅線的存在，加之技術突破不易，國內高鎳電池的生產進度長期不理想。
近期寧德時代和當升科技等國內廠商的811電池開始推向市場，似乎證明國內廠商已經先于日韓逐步克服高鎳電池的安全問題，但我國能否憑借高鎳化“大躍進”式的發展完成在動力電池制造的“彎道超車”，還需要靜待市場和消費者的檢驗。
固態電池方興未艾
現有的電池體系難以突破能量密度350Wh/kg的天花板，對于能量密度的不懈追求只能靠采用新的鋰離子電池體系來解決。在眾多的高比能電池體系中，固態電池無疑是目前最有希望的選擇，不僅技術成熟度相對較高，也擁有一批國際頂尖學者的支持，國內外眾多鋰離子電池企業由此都將固態電池技術作為重要的下一代技術儲備。
大眾曾宣布計劃研發續航1000km固態電池；日本經濟省更是在2017年宣布出資16億日元，聯合豐田、本田、日產、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學、三菱化學等國內頂級產業鏈力量，共同研發固態電池，希望2030年實現800公里續航目標。國家新能源汽車重點科技專項首席專家歐陽明高指出，“國內不少科研院所、企業已開始布局固態電池領域。比如中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業合作，正在推進其產業化，計劃2019年量產固態電池。”
但目前固態電池基本都處于初始研究階段，想要在新能源汽車上全面應用，還有很長的路要走。歐陽明高曾表示，預計全固態鋰電池會在2025-2030年之間取得突破。對此豐田董事長內山田武持相同觀點：“我們正在努力研究，期望在2020年以后能制造出固態電池，但若要實現固態電池的量產，還需要等到2030年以后。”
新能源汽車的發展是一個系統工程，但是最基礎和最重要的應該是電池技術的突破。孚能科技董事長王瑀表示：“對電池廠家來說，產品開發的路線受客戶和政府的影響比較大。在中國主要是受補貼政策的影響，能量密度是我們主要提升的方向。但是對國外客戶來說能量密度雖然也很重要，但是不是唯一的要求，他們還在充電時間、成本上有一定要求。在實現高比能量的目標的基礎上綜合發展，提高其他各項性能指標，還需要投入更多的時間和精力。”
(責任編輯：子蕊)
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