鉅大LARGE | 點擊量:1235次 | 2020年03月24日
鋰離子電池原材料的困局
進(jìn)入2018年以來,政策的調(diào)整和市場的方向都在推動電動汽車向更高續(xù)航、更快充電效率、更低價格的大趨勢發(fā)展,要達(dá)到這三更目標(biāo),動力電芯材料的創(chuàng)新導(dǎo)入應(yīng)用就是其中一個最重要、最根本的實現(xiàn)路徑。
以四大關(guān)鍵材料為例,高鎳系三元材料、硅碳系負(fù)極、薄型化的干濕法隔膜、高電壓的電解液等等,都是目前動力鋰電池公司試圖滿足新能源車企而實際應(yīng)用或正在導(dǎo)入的新材料。這些新材料的應(yīng)用,有的切實提升了動力電芯的能量密度,有的則因為導(dǎo)入過程中遇到的難題尚未攻克暫且放緩,有的則還在研發(fā)的路上。
正極材料:高鎳、富鋰錳基導(dǎo)入命途不同
從提升動力電芯比容量最為直接的正極材料來看,動力鋰電池公司導(dǎo)入NCM811、NCA、富鋰錳基材料效果顯著。比如比克、力神、遠(yuǎn)東福斯特、卓能、創(chuàng)明、天鵬電源等圓柱公司在電池容量上就有極大地提升,已經(jīng)有公司將3.0Ah的18650電芯配套A0級SUV車型。遨優(yōu)動力富鋰錳基電池已經(jīng)配套車企上榜推薦目錄。
但并非所有的新材料都像高鎳材料在圓柱電芯公司中導(dǎo)入這么順利。
事實上,軟包公司在導(dǎo)入高鎳材料,包括遨優(yōu)動力、天勁股份在內(nèi)的NCM811軟包電池已經(jīng)通過國家強檢認(rèn)證,單體電芯比能量達(dá)260wh/kg。但高鎳材料在軟包應(yīng)用中的熱失控、脹氣等依然是困擾不少軟包公司是否規(guī)?;慨a(chǎn)的攔路虎。
硅碳負(fù)極應(yīng)用不如預(yù)期補鋰設(shè)備來湊
到今年九月份為止,硅碳負(fù)極的應(yīng)用情況就不如預(yù)期,多家動力電芯公司從7、八月開始減緩采購需求甚至干脆停止采購。
有業(yè)內(nèi)人士表示,硅碳負(fù)極在動力電芯應(yīng)用中就存在鋰源不足的問題,這是因為與人造石墨可達(dá)到90%的首效相比,硅碳負(fù)極的首次庫倫效率較低,一般在80%左右。但目前人造石墨對動力電芯能量密度的提升已經(jīng)接近理論值,硅碳的導(dǎo)入極為必要,這就要加大補鋰工藝在應(yīng)用硅碳負(fù)極動力鋰電池公司中的推廣。
已經(jīng)有多家設(shè)備供應(yīng)商向高工鋰電表示,目前已經(jīng)有動力鋰電池客戶在談自動補鋰設(shè)備方法,由于各家工藝有所出入因此要做不同程度的調(diào)整,整個設(shè)備還處于樣機制作階段。
一位知情人透露:國內(nèi)某知名動力鋰電池公司的負(fù)極補鋰工藝已經(jīng)成熟應(yīng)用,隨著該條產(chǎn)線電池的市場起量,其他電池公司將更加重視及跟進(jìn),預(yù)計今年年底或明年年初會是負(fù)極補鋰設(shè)備及補鋰工藝邁向產(chǎn)業(yè)化的重要時期。
高壓電解液要添加劑配合
為了配合高鎳系正極材料的應(yīng)用節(jié)奏,動力鋰電池公司還要從電解液方面進(jìn)行適配。因為隨著能量密度提升,一般正負(fù)極的壓實密度都比較大,常規(guī)碳酸酯和六氟磷酸鋰體系,在4.5V以上電壓電池中會發(fā)生分解,循環(huán)性能差,高溫性能差等電池性能的下降,電解液浸潤性變差,保液量降低,已不能完全滿足高電壓鋰離子電池的要求。目前,新宙邦、天賜等電解液領(lǐng)軍公司都在試圖從高鎳電解液添加劑方面著手。
隔膜薄型化有極限
在四大關(guān)鍵材料中,隔膜同樣免不了新的挑戰(zhàn)。從技術(shù)來看,干濕法隔膜薄型化已經(jīng)成為一種趨勢。在保證動力鋰電池安全和提升能量密度等性能的前提下,干法單拉隔膜正在和濕法隔膜悄然展開一場拉鋸戰(zhàn)。
從隔膜和動力鋰電池公司處獲悉,目前已經(jīng)有電池公司在試圖導(dǎo)入基膜厚度在16-18μm的干法隔膜。為配合動力鋰電池客戶的產(chǎn)品升級,濕法隔膜也不斷在開發(fā)低于12μm的基膜產(chǎn)品。
一個要警惕的問題是,隔膜并不是越薄越好,干濕法隔膜在動力鋰電池的應(yīng)用中都有一個厚度的極限值。關(guān)于電池公司來說,擺在首位的還是產(chǎn)品安全。
鋁塑膜實現(xiàn)數(shù)碼鋰離子電池應(yīng)用本土化
可以說,在動力鋰電池技術(shù)路線中,相比圓柱、方形,軟包比較能夠平衡高能量密度和安全,但這其中面對的規(guī)模化量產(chǎn)難題也非常多。其中關(guān)鍵的一道就是鋁塑膜材料的攻關(guān),這也成為國內(nèi)最后實現(xiàn)本土化量產(chǎn)的一款材料。
國內(nèi)本土鋁塑膜公司一直都在努力,目前包括新綸科技、道明光電、蘇達(dá)匯誠等本土公司已經(jīng)能夠在數(shù)碼鋰離子電池上實現(xiàn)應(yīng)用替代。
多樣化輔材的不同命運
要配合正負(fù)極、電解液、隔膜等四大關(guān)鍵材料導(dǎo)入的新趨勢,銅箔鋁箔、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等鋰離子電池輔材也要不斷進(jìn)階、升級。
鋰電銅箔方面,盡管8微米產(chǎn)品依然是動力鋰電池公司應(yīng)用的主流產(chǎn)品,但6微米已經(jīng)成為銅箔公司規(guī)模化量產(chǎn)的熱點,不少動力鋰電池公司今年能量密度的提升也是應(yīng)用了6微米的產(chǎn)品。在接下來的銅箔競爭中,為了拉開差距,6微米微孔銅箔將成為銅箔公司和電池公司追逐的下一個熱點。
導(dǎo)電劑方面,隨著動力鋰電池規(guī)?;枨蟮谋l(fā),碳納米管導(dǎo)電劑替代傳統(tǒng)導(dǎo)電炭黑的進(jìn)程在加快。同時,石墨烯導(dǎo)電劑也在占據(jù)一席之地。目前,國內(nèi)主流動力鋰電池公司比亞迪、寧德時代、國軒高科、億緯鋰能、比克、力神、中航鋰電等都已在使用碳納米管導(dǎo)電劑,部分電池公司也選擇了石墨烯導(dǎo)電劑。
粘結(jié)劑方面,長期以來,這款細(xì)分輔材的技術(shù)還掌握在國外公司手中,國內(nèi)雖然有不少公司都嘗試撬動這一塊市場蛋糕,卻屢屢敗下陣來,成為國產(chǎn)粘結(jié)劑無法言語的傷痛。
總結(jié)來看,上述鋰離子電池原材料在產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用過程中,囿于各自材料性能和動力鋰電池公司應(yīng)用的成效等不同,出現(xiàn)了截然相反的命運。
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