鉅大LARGE | 點擊量：1430次 | 2020年03月12日
三元&四元？高鎳&無鈷？……誰是未來電池材料主流技術(shù)？
近年來，我國動力鋰電池業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的良好態(tài)勢，動力鋰電池生產(chǎn)技術(shù)也在此過程中不斷創(chuàng)新、電池新材料的研發(fā)體系日趨完善、電池制造裝備正向著智能化的方向快速邁進……我國全固態(tài)鋰離子電池、氫燃料鋰電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等新型高性能動力鋰電池的研發(fā)，也在此期間取得了突破性進展，新型電池材料、新型高性能電池產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。日前，在第四屆動力鋰電池應(yīng)用國際峰會（CBIS2019）“推進電池材料新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”的圓桌論壇上，與會嘉賓就動力鋰電池新材料成果、新技術(shù)、新產(chǎn)品等行業(yè)熱點問題展開了廣泛、深入的交流和探討。論壇由浙江美都海創(chuàng)鋰電科技有限公司總經(jīng)理吳海軍主持。圖為論壇現(xiàn)場
圖為浙江美都海創(chuàng)鋰電科技有限公司總經(jīng)理吳海軍主持論壇
參與圓桌討論的嘉賓北京當(dāng)升材料科技股份有限公司董事、總經(jīng)理李建忠表示，從目前的材料來看，三元材料電池從原來的333、523、622一路發(fā)展到現(xiàn)在的811，一直都在不斷地變化升級，伴隨著材料技術(shù)的不斷進步，此前很多懸而未決的難題也逐步得以解決。而大家都很關(guān)注的安全問題，其實關(guān)于材料體系而言也是熱穩(wěn)定性的問題。圖為北京當(dāng)升材料科技股份有限公司董事、總經(jīng)理李建忠李建忠指出，伴隨著技術(shù)的更新迭代，材料本身在設(shè)計、工藝改進、工藝摻雜和處理等方面均有了明顯提升，對材料的熱穩(wěn)定性有著較大改善。此前，給大家展示的NCM811，鎳含量最高已經(jīng)達到88%了，放熱峰值已達到220-230攝氏度。就當(dāng)前市場實際應(yīng)用來說，特斯拉選擇搭載NCM電池，日本的NCA電池鎳含量也已達到90%以上。與此同時，我國一些動力鋰電池公司在此方向的研發(fā)也取得了較大進展。那么在保障動力鋰電池安全性能的問題上，材料發(fā)揮著怎么樣的作用呢？李建忠認(rèn)為，首先，只有保證材料的安全可靠，才能做出安全穩(wěn)定的動力鋰電池及電動汽車；其次，關(guān)于動力鋰電池而言，安全是一個系統(tǒng)的問題，并非只取決于材料的某個方面性能。如材料、電池設(shè)計及制備等各個環(huán)節(jié)，都與動力鋰電池的安全性能緊密相關(guān)，且其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，都可能會給動力鋰電池帶來極大的安全隱患。討論嘉賓億緯鋰能股份有限公司技術(shù)部總監(jiān)何巍表示，從產(chǎn)業(yè)化的角度評估，新材料、新技術(shù)有兩個評價維度，首先是技術(shù)成熟度，具備好的技術(shù)方向和技術(shù)成熟度的產(chǎn)品，才有產(chǎn)業(yè)化推廣的價值；其次是新材料、新技術(shù)的應(yīng)用價值，如高鎳材料811或NCA，已經(jīng)在E-Bike、電動工具等方面擁有近10年的應(yīng)用經(jīng)驗，但目前811材料仍未完全解決動力鋰電池應(yīng)用中高安全性、高可靠性的要求。
圖為億緯鋰能股份有限公司技術(shù)部總監(jiān)何巍
未來，能量密度更高、成本更低的鋰離子電池將是車企客戶的核心需求。關(guān)于350公里以下的續(xù)航能力需求，何巍表示在中、短時間看好磷酸鐵鋰的應(yīng)用，億緯鋰能也會進一步加大快充技術(shù)材料的研發(fā)；關(guān)于500公里以上續(xù)航能力需求，則持續(xù)看好三元高能量密度的材料。討論嘉賓蜂巢能源科技有限公司總經(jīng)理楊紅新表示，近期很多人提到四元材料電池，四元這個詞讓人嗅到了一種商業(yè)化包裝的氣息。就像5G要比4G好一樣，四元材料也會比三元材料好？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
圖為蜂巢能源科技有限公司總經(jīng)理楊紅新
就目前而言，相對成熟的三元材料電池仍有很多技術(shù)解決方案有待驗證，如一些公司在包覆、摻雜、燒結(jié)等環(huán)節(jié)提出的解決方案，通過加入鋰元素提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使DSC溫度變得更高、熱穩(wěn)定性變得更好。在無鈷材料方面，楊紅新指出，無鈷材料是在鈷價大幅波動時考慮的一個解決方案，且經(jīng)歷了較長的研發(fā)時間。以從三元衍生出來的無鈷材料為例，可以分為中鎳和高鎳的無鈷，其中，高鎳無鈷技術(shù)挑戰(zhàn)難度較大。楊紅新表示，高鎳無鈷也正是蜂巢能源正在研發(fā)的材料之一，75%的鎳且不含鈷。就當(dāng)前國內(nèi)市場來看，相較于同類產(chǎn)品，該材料在壽命、成本上的差異并不明顯，若未來鈷價上漲，則可能會凸顯出一部分優(yōu)勢。但楊紅新認(rèn)為，無鈷材料很大一部分的價值點在于由鈷礦開采帶來的人權(quán)、環(huán)境等問題，非洲分散礦、手抓礦涉及到很多國際問題。目前國際市場關(guān)于無鈷材料的關(guān)注熱度不減，因其已不僅涉及材料性能的問題，歐美的OEM商就開始要求每個供應(yīng)商向其供應(yīng)原材料的來源，查看其中是否涉及環(huán)境和人權(quán)問題。在大的國際環(huán)境下，無鈷材料亦可作為一項儲備技術(shù)，在鈷價波動較大或資源供應(yīng)緊張時，體現(xiàn)其戰(zhàn)略價值。關(guān)于未來最理想的電池材料，楊紅新表示，未來的電池材料一定是可以支撐動力鋰電池更安全、更輕、更小、更高能量密度、更長續(xù)航里程、更長使用壽命、更低成本的要求，這也是電池人對未來的期望。討論嘉賓我國汽車技術(shù)研究中心有限公司副總經(jīng)理吳志新表示，整車廠關(guān)于電池來說是比較靠近終端的客戶，但真正的用戶是千千萬萬的消費者。一直以來，消費者都希望動力鋰電池可以實現(xiàn)更高續(xù)航、快速充電、更低價格、穩(wěn)定安全……
圖為我國汽車技術(shù)研究中心有限公司副總經(jīng)理吳志新
吳志新指出，近年新能源汽車安全事故頻發(fā)，也讓一部分消費者對新能源汽車望而卻步，很多時候出現(xiàn)電動汽車起火、燃燒等事故時，大家會首先質(zhì)疑動力鋰電池及其材料，這其實并不公平。從安全角度來講，沒有絕對安全的材料和設(shè)計，但是可以通過熱管理、充電管理等各個方面嚴(yán)格管控，最大限度地降低安全風(fēng)險。同樣，新能源汽車的安全是總體性的安全，有本質(zhì)的安全和外圍的安全，也希望消費者能夠合理使用新能源汽車。吳志新表示，未來在總體設(shè)計方面，從零部件、系統(tǒng)、整車、充放電一直到車的應(yīng)用，希望是以電池為中心來做開發(fā)和設(shè)計，讓車輛的價值進一步提升。吳志新指出，假如將新能源汽車上動力鋰電池定期檢測，那么在動力鋰電池退役進行回收或二手車交易時，就能供應(yīng)更為全面、可靠的數(shù)據(jù)。同時，他也希望電池單體、電池模塊在設(shè)計之初，充分將梯次利用及報廢回收的訴求融合其中，從源頭開始，布局全局。吳海軍總結(jié)道，今年全球新能源汽車發(fā)生了多起起火事件，很多人質(zhì)疑是不是新能源材料有什么問題？其實不然，任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都會經(jīng)過萌芽、高潮、衰敗和死亡。目前，我國新能源汽車業(yè)仍然處于萌芽階段，很多工作集中在材料研發(fā)方面，因為關(guān)于新能源汽車、未來新型動力鋰電池乃至其他領(lǐng)域的電池而言，上游材料的品質(zhì)和性能關(guān)于產(chǎn)業(yè)整體的發(fā)展至關(guān)重要。近年來，受國際宏觀經(jīng)濟、資源環(huán)境的影響，上游材料價格波動較大，高鎳材料、低鈷材料的出現(xiàn)大多是為了順應(yīng)市場需求，特別是最近兩年，高鎳材料的技術(shù)不斷突破。但不論是高鎳材料也好，其它材料也罷，安全性能應(yīng)當(dāng)始終是擺在第一位的，不應(yīng)片面地為了“錢”一味地提升能量密度，任何技術(shù)都要循序漸進，“要錢不要命”這種做法是萬萬不可取的。
最后，吳海軍表示，目前很多公司都在做材料方面的戰(zhàn)略規(guī)劃，但是戰(zhàn)略不僅僅是要放眼未來，更應(yīng)重視眼下，“既要抬頭看天，也要埋頭拉車”，只有將當(dāng)前把握好的公司才會有更為廣闊的未來。
