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300wh/kg指标临近 高镍三元和固态电池谁将率先突破?

   日期:2018-07-18     来源:高工锂电网    评论:0       [ 进入汽车材料社区 ] [ 汽车材料馆 ]
核心提示:300wh/kg指标临近 高镍三元和固态电池谁将率先突破?

单体比能量达到300wh/kg难以实现?

在补贴金额与能量密度直接挂钩的倒逼(诱惑)作用之下,中国的动力电池技术正快速发展,甚至超出了电池企业的实际技术水平,但依然赶不上政策拔高能量密度的作用。

最新一批新能源汽车推荐目录显示,新版补贴政策正式实施以后,电池企业和主机厂基本上都已经完成了产品的换代升级,高续航里程车型和高能量密度动力电池集中爆发。

其中,在非快充纯电动客车领域,电池系统能量密度超过135wh/kg即可获得最高补贴系统1.1倍,而进入目录的车型所搭载的磷酸铁锂电池系统能量密度都达到了140wh/kg以上,甚至出现了150wh/kg以上的产品。这表明在补贴的刺激之下,电池企业已经通过各种方法克服了磷酸铁锂电池能量密度的瓶颈。

同时在纯电动乘用车领域,已有近10家电池企业配套的三元动力电池系统能量密度超过了160wh/kg,能够获得1.2倍的最高补贴,达到了当前国产动力电池量产应用的最高水平。

值得注意的是,尽管国产动力电池能量密度持续获得突破,但离国家制定在2020年单体达到300wh/kg,系统超过220wh/kg的指标还存在较大差距。

从材料体系来看,单体比能量要达到300wh/kg,则磷酸铁锂、锰酸锂和钛酸锂等技术路线都无法实现,只有高镍三元或/NCA+硅碳负极有望实现,或者新型富锂锰基正极材料以及固态电池。

然而,上述材料体系要想实现300wh/kg的目标都有一定的难度。尤其是富锂锰基和固态电池,当前国内的电池企业都还处于实验室研发阶段,离产业化更是遥遥无期。唯独高镍三元搭配硅碳体系在当前率先取得了突破。

目前,宁德时代、力神电池和国轩高科三家电池企业已经开发出了300wh/kg的样品,材料体系都是高镍三元+硅碳负极,计划于2020年实现量产。同时包括比亚迪、遨优电池、桑顿新能源、捷威动力等多家电池企业也积极研发300wh/kg的产品。

届时,尽管补贴完全退坡,但国产动力电池的技术也能够实现长续航电动车的产业化,与燃油车展开竞争。

下面就来看看本周锂电行业都有哪些新技术和大事件吧。

01 动力电池充电安全预警取得新进展

在国家重点研发计划“新能源汽车”专项“电动汽车基础设施运行安全与互联互通技术”项目的大力支持下,国电南瑞科技股份有限dota2下注项目研究团队提出了一种多时间尺度锂离子动力电池充电安全隐患预警方法,建立了电动汽车与充电基础设施、一体化监控平台的交互响应机制,其关键技术的突破将大幅提升动力电池应用的安全性和可靠性。

项目开展了动力电池过充电条件下热失控机理及不同应力作用下性能衰减机理研究,建立了较为完善的动力电池安全特征参量表征体系;综合利用车辆实时和历史运行数据,应用数据挖掘技术分析动力电池特征参数与安全隐患的耦合特性,建立了一种动力电池系统安全运行的监测方法;借助容量增量曲线特征参数,建立了基于支持向量机的动力电池健康状态诊断方法,实现了动力电池劣化模式的识别.

点评:从当前已知的多起新能源汽车起火事故来看,绝大多数事故都发生在车辆充电期间或者与充电有关,这表明动力电池充电安全隐患比电池质量安全本身的风险系数还要高,而动力电池采用大电流,大功率的充电方式,所产生的安全隐患更多,因此解决电池充电安全问题对于新能源汽车的发展具有重大作用和意义。

02 SiliconX新合金竟是下一代电池的缺失成分

据外媒报道,挪威能源技术研究所的科学家们现在声称用一种叫做SiliconX的新材料克服硅负极在使用过程中的膨胀破裂问题。研究人员将新材料描述为他们一直在寻找的“x因子”。

使用常规硅作为负极的问题在于,随着电池充电,颗粒膨胀多达400%,然后在其放电时恢复正常,这导致它们破裂。挪威能源技术研究所的科学家表示,他们已经用一种新的硅合金克服了这个问题,这种硅合金将硅纳米粒子和一种未命名的材料精心混合。科学家正在努力为该技术申请专利。

该团队已在实验室进行测试并表示,尽管新电池设计最初会影响容量,但其在整个充电周期内的稳定性意味着它存储的电量远远高于快速降解的纯硅负极,并且其存储的电量比目前电池中使用的石墨负极高出三到五倍。

点评:笔者不知道该种新材料的正确读法是什么,但从该研究团队的说法来看,该种新材料的最主要的作用就是克服硅碳负极在使用过程中的膨胀问题。当前国内已有多家负极材料企业在积极研发甚至已经量产了硅碳负极,并开始批量供货,但还没有大规模的应用于动力电池领域,主要问题还是硅碳负极的首效和膨胀问题还没有完全攻克,如果该材料能够成功应用,毫无疑问将大大加快硅碳负极的产业化进程。

03 现代投资固态电池

现代汽车宣布投资位于马萨诸塞州的Ionic Materialsdota2下注,主要进行固态电池研发工作。

该dota2下注利用离子材料来实现下一代的固态电池,其突破性聚合物是第一种在室温下完全起作用的固体电解质,可与多种电极化学物质相容,以显着提高电池的安全性,性能和生产成本。目前该dota2下注已得到了韩国三星、英国戴森等科技大dota2下注的投资。

点评:正如开头所说,尽管固态电池被公认为是下一代的新型动力电池技术路线,但从当前的研究进展来看,固态电池的商业化路程还比较遥远。不过,与电池企业相比,车企在固态电池领域的研究显得更重视,以丰田为代表的日企最突出。当前,在固态电池项目中,日本正举全国之力推进研发,宝马dota2下注也在携手电池技术dota2下注SolidPower共同研发全新的固态电池,但都没有制定明确的商业化时间,短期内还是以锂离子电池技术为主。
 

 
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标签: 新能源 电池
 
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