補(bǔ)貼退坡 動(dòng)力鋰電池技術(shù)路線如何走?

時(shí)間:2022-01-18

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導(dǎo)語(yǔ):3月26日,財(cái)政部等四部委聯(lián)合公布了《有關(guān)進(jìn)一步完善新能源汽車推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》,明確提出分階段釋放壓力,下調(diào)補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn),和2018年相比,本次補(bǔ)貼平均退坡超過(guò)50%。

  同時(shí),《通知》還提高了技術(shù)門檻,提出穩(wěn)步提高新能源汽車動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)能量密度門檻要求,適度提高新能源汽車整車能耗要求,提高純電動(dòng)乘用車?yán)m(xù)駛里程門檻要求。

  補(bǔ)貼退坡和技術(shù)門檻的提高,給動(dòng)力鋰電池行業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了更高挑戰(zhàn)。遨優(yōu)動(dòng)力研究院副院長(zhǎng)艾群在相關(guān)活動(dòng)上表示:"補(bǔ)貼大幅退坡的背景下,動(dòng)力鋰電池勢(shì)必將面對(duì)較大的降本壓力。"

  那么,在此背景下,動(dòng)力鋰電池行業(yè)的技術(shù)路線到底該如何走?

  鋁塑膜電池更能達(dá)成能力密度要求

  《通知》提到在動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)能量密度方面,純電動(dòng)乘用車動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度不低于125Wh/kg,非快充類純電動(dòng)客車電池系統(tǒng)能量密度不低于135Wh/kg,純電動(dòng)貨車裝載動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)能量密度不低于125Wh/kg。

  尋材問(wèn)料公司相關(guān)負(fù)責(zé)人表示,在當(dāng)前電池材料技術(shù)體系下,軟包鋰電池憑借外包裝材料的輕量化,成為最有希望達(dá)成國(guó)家動(dòng)力鋰電池能力密度要求的產(chǎn)品體系之一,而鋁塑膜是軟包鋰電池最為關(guān)鍵的核心材料。

  不過(guò),由于在阻隔性、冷沖壓性、耐穿刺性、化學(xué)穩(wěn)定性和絕緣性方面有嚴(yán)格要求,鋁塑膜的生產(chǎn)技術(shù)壁壘很高,其技術(shù)難度超過(guò)正極、負(fù)極、隔膜、電解液,被譽(yù)為鋰電行業(yè)三大技術(shù)難題之一。

  "鋁塑膜對(duì)材料的外觀上要求極其嚴(yán)格。"新綸科技戰(zhàn)略發(fā)展部主任肖志宏介紹,軟包鋰電池用鋁塑膜不能出現(xiàn)破裂、皺紋、污跡、氣泡針孔等,并且要求斷面的平整度要小于1mm以內(nèi)。其次,鋁塑膜對(duì)橫向和縱向的拉伸性能、剝離力、熱封強(qiáng)度、沖壓性能、穿刺強(qiáng)度、摩擦系數(shù)和耐電解液性能等方面都有明確的限定。

  事實(shí)上,近年來(lái),國(guó)產(chǎn)鋁塑膜在設(shè)備、技術(shù)工業(yè)、材料等方面都在持續(xù)更新和完善,產(chǎn)品一致性、質(zhì)量和耐電解液性能都取得了較大發(fā)展。

  雖然如此,肖志宏坦言,國(guó)內(nèi)鋁塑膜沖深性能不過(guò)關(guān)的短板仍然較為明顯。可喜的是,新綸科技已經(jīng)突破了這些技術(shù)短板,目前要做的是提升產(chǎn)量,在動(dòng)力鋰電池用鋁塑膜方面盡快實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化替代。

  肖志宏認(rèn)為,軟包鋰電池鋁塑膜有一套完整的技術(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),隨著技術(shù)的進(jìn)步和產(chǎn)量的釋放,未來(lái)將加快國(guó)產(chǎn)化替代。

  據(jù)悉,新綸科技在動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域已經(jīng)拓展了包括孚能科技、微宏動(dòng)力、捷威動(dòng)力、中信盟固利、錢江鋰電等國(guó)內(nèi)主流動(dòng)力鋰電池廠商,并最終應(yīng)用于北汽、長(zhǎng)安、奇瑞、金龍、眾泰等國(guó)內(nèi)重要新能源汽車公司各車型中。

  發(fā)展富鋰錳材料動(dòng)力鋰電池勢(shì)在必行

  在更高能量密度的追求之下,具備高電壓、高容量?jī)?yōu)勢(shì)的富鋰錳基材料一直是鋰電行業(yè)研究的熱點(diǎn)。

  "從動(dòng)力鋰電池能量密度提升的路徑上來(lái)看,動(dòng)力鋰電池由液態(tài)電解液開(kāi)始逐漸向凝膠態(tài)電解液和固態(tài)電解質(zhì)過(guò)渡,但在后補(bǔ)貼時(shí)代,甚至當(dāng)補(bǔ)貼完全退出后,技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性將被擺在更為關(guān)鍵的位置。"艾群認(rèn)為,發(fā)展低成本、高能量密度及高安全性能的富鋰錳材料動(dòng)力鋰電池勢(shì)在必行。

  富鋰錳的誕生是在對(duì)錳系材料的研究過(guò)程中,隨著Li2MnO3的發(fā)現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的,相比于常規(guī)的磷酸鐵鋰和三元材料,富鋰錳基電池具有能量密度高和價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)。

  但是,富鋰錳基電池的量產(chǎn)也面對(duì)著諸多的產(chǎn)業(yè)化難題,例如,首次充電效率低;不可逆脫氧及電解液分解;導(dǎo)電性差和配套電解液高于目前常見(jiàn)電解液電化學(xué)窗口等都影響富鋰錳基電池的實(shí)際性能等。

  在艾群看來(lái),氧化物包覆是改進(jìn)富鋰錳基材料性能的有效途徑。她透露,遨優(yōu)動(dòng)力研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)8年的潛心研發(fā),采用材料摻雜改性和高電壓電解液中應(yīng)用特殊添加劑等多種界面保護(hù)方法,通過(guò)材料納米化和碳層包覆技術(shù),在電池制作過(guò)程中使用多種復(fù)合導(dǎo)電劑(如石墨烯、碳納米管等高導(dǎo)電性物質(zhì))提高材料倍率性能。

  據(jù)了解,遨優(yōu)動(dòng)力的富鋰錳基動(dòng)力鋰電池已經(jīng)上了兩款通告,并且在純電動(dòng)物流車上運(yùn)行,營(yíng)運(yùn)里程超過(guò)2萬(wàn)公里。

  "就正極材料方向而言,富鋰錳基材料同時(shí)具備工作電壓高和克容量高,且成本比三元材料低的相對(duì)優(yōu)勢(shì)。"艾群認(rèn)為,隨著未來(lái)高電壓電解液技術(shù)的成熟,富鋰錳基動(dòng)力鋰電池必將成為未來(lái)高比能鋰動(dòng)力鋰電池的主流產(chǎn)品。

  不斷升級(jí)正極材料

  如何在有效控制成本的前提下,追求更高能量密度,提升續(xù)航里程?在當(dāng)升科技研究院副院長(zhǎng)張學(xué)全看來(lái),要不斷升級(jí)正極材料。

  據(jù)悉,提升電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程,動(dòng)力鋰電池的正極材料是亟待突破的核心難點(diǎn)之一。由于目前負(fù)極材料的能量密度遠(yuǎn)大于正極,正極材料就成為了"木桶的短板"——鋰離子電池的能量密度下限取決于正極材料,所以提高能量密度就要不斷升級(jí)正極材料。

  張學(xué)全認(rèn)為,從正極材料方面提升動(dòng)力鋰電池能量密度重要有三大途徑。

  第一,提升高鎳三元材料中鎳的含量,這關(guān)系到高鎳材料的開(kāi)發(fā),從成熟應(yīng)用的523和622系高鎳材料到小批量生產(chǎn)的811系高鎳材料,能量密度提升的路徑重要是通過(guò)新增鎳含量。

  第二,通過(guò)高電壓的開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)能量密度的提升。

  第三,就是使用高密度的前驅(qū)體材料來(lái)提升動(dòng)力鋰電池的能量密度。配合這種高密度的正極材料的燒解技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提升材料的能量密度。

  當(dāng)然,在提升能量密度的同時(shí)還要照顧到對(duì)動(dòng)力鋰電池其它性能指標(biāo)的影響,特別是循環(huán)壽命和安全性能。

  "當(dāng)鎳保持不變的情況下,適當(dāng)?shù)慕档外捄?,提升錳含量能有效提升熱穩(wěn)定性和降低成本。"張學(xué)全分析,正極材料的摻雜技術(shù)能有效改善高鎳材料的熱穩(wěn)定性,通過(guò)不同價(jià)態(tài),不同元素的摻雜起穩(wěn)定材料的結(jié)構(gòu),進(jìn)而出現(xiàn)耐高溫、耐高壓的性能。此外,制備單晶化的三元材料,也能有效提高材料的壓實(shí)密度,降低材料的比表面積,改善電池的能量密度、高溫儲(chǔ)存、循環(huán)和安全壽命。


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