鉅大LARGE | 點擊量:2330次 | 2018年07月06日
富鋰錳基材料和固態(tài)電池將成為一個新的研究方向
高鈷價成電池企業(yè)不能承受之重,電池“去鈷化”正在成為潮流。
日前,松下宣布正在開發(fā)無鈷動力電池,馬斯克也稱特斯拉的鈷使用量將從目前的3%降至0%。目前Model3在電池原材料上已有重大突破,極大地砍掉了鈷的使用比例,其電池正極鈷含量僅為2.8%,而目前普遍則是在8%。
針對目前仍然偏高的鈷價,材料企業(yè)的主要措施是推出高鎳正極材料和研發(fā)富鋰錳基材料,這些材料用鈷量會持續(xù)降低,最終實現(xiàn)低鈷或無鈷。
清華大學(xué)深圳研究生院趙世璽副教授曾表示,高鎳三元不是唯一的選擇,富鋰錳基也應(yīng)被關(guān)注。
從成本上來看,富鋰錳基正極材料可以做到鈷、鎳的含量只有三元的1/3左右,甚至可以做到不含鈷,成本上比三元材料低20%-40%,未來隨著技術(shù)升級,富鋰錳的價格還會進一步降低。
除了可以降低對鈷和鎳的依賴外,富鋰錳電池還具有能量密度高的優(yōu)勢,其理論放電比容量可以達到400mAh/g以上,電池比能量可以達到400Wh/kg以上。
《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》中提出,到2020年,新型鋰離子動力電池單體比能量要超過300wh/Kg,到2025年,要實現(xiàn)新體系動力電池單體比能量達500wh/Kg。要實現(xiàn)這一目標(biāo),開發(fā)更加高效節(jié)能的新型正極材料來克服和取代現(xiàn)有的存在缺陷的正極材料成為必然。
目前國內(nèi)的共識是,近期通過高鎳三元正極、硅碳負極實現(xiàn)300wh/kg;中期(2025年)是基于富鋰錳基/高容量Si—C負極,實現(xiàn)單體400wh/kg;遠期則是開發(fā)鋰硫、鋰空電池,實現(xiàn)單體比能量500wh/kg。
富鋰錳基材料被認為是實現(xiàn)高能量密度和長續(xù)航里程的新一代動力鋰電池正極材料的理想之選。當(dāng)前主流正極材料企業(yè)和動力電池企業(yè)都在進行富鋰錳基材料的研究開發(fā),包括當(dāng)升科技、江特電機、中航鋰電、桑頓新能源、鵬輝能源在內(nèi)的很多企業(yè)都在布局富鋰錳基正極材料技術(shù)儲備。
當(dāng)升科技表示,富鋰錳基正極材料具有高比容量、低成本等優(yōu)勢,但在解決循環(huán)過程容量、電壓的衰減等方面還需要尋求技術(shù)突破。
在技術(shù)突破方面,中科院物理所改善了富鋰錳基正極循環(huán)的電壓衰減,達到了100周后電壓衰減降至2%以內(nèi)的指標(biāo),取得重大進展。北京大學(xué)的團隊首次研制出比容量400mAh/g的富鋰錳基正極,可以達到400Wh/kg的目標(biāo)。
遨游動力經(jīng)過八年的研發(fā),富鋰錳基電池目前已可以進入產(chǎn)業(yè)化狀態(tài),是目前業(yè)內(nèi)唯一量產(chǎn)富鋰錳基電池的企業(yè)。5月28日,遨優(yōu)動力富鋰錳基電池已通過國家強檢,目前已穩(wěn)定量產(chǎn)200-220Wh/kg的電池,預(yù)計2018年量產(chǎn)能量密度達260Wh/kg。其產(chǎn)品主要用在中高端乘用車領(lǐng)域。遨游動力富鋰錳動力電池規(guī)劃產(chǎn)能大概在2.5億到3億瓦時左右。
遨優(yōu)動力總經(jīng)理陳光森表示,富鋰錳動力電池集錳酸鋰、三元、磷酸亞鐵鋰的優(yōu)勢于一體,預(yù)計未來兩到三年內(nèi),富鋰錳動力電池將會成為主流產(chǎn)品之一。
不過,盡管富鋰錳基已經(jīng)取得了一些進展,但距離產(chǎn)業(yè)化還有一段距離。中國科學(xué)院院士、中國電動汽車百人會執(zhí)行副理事長歐陽明高表示,富鋰錳基還需繼續(xù)深入基礎(chǔ)研究,目前實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的時間大約要在2025年左右。
目前富鋰錳基正極實現(xiàn)全面應(yīng)用還存在降低首次不可逆容量損失、提高倍率性能和循環(huán)壽命、抑制循環(huán)過程的電壓衰減等技術(shù)問題需解決。另外,目前富鋰錳基電池還存在壽命短的問題,目前還很難滿足車用。
富鋰錳基材料和固態(tài)電池被認為是下一代電池主流技術(shù)的攻關(guān)方向,在高能量密度趨勢及鈷價上漲背景下,企業(yè)對下一代技術(shù)的儲備已加足馬力,技術(shù)路線攸關(guān)企業(yè)生死存亡,那么誰才是未來鋰電發(fā)展主流?
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