鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1002次 | 2021年05月20日
鋰離子動(dòng)力電池的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展方向
目前新能源汽車的動(dòng)力鋰電池有多個(gè)品種,在一月十六日舉辦的第二屆我國新能源汽車動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展高峰論壇上,我國科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰則重點(diǎn)介紹了磷酸鐵鋰離子電池的技術(shù)發(fā)展情況。
在政策和產(chǎn)業(yè)的雙輪驅(qū)動(dòng)下,必將會讓我國的汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)生質(zhì)的變化,而且必將影響全球。他表示,從國家產(chǎn)業(yè)政策中的路線圖來看,動(dòng)力鋰電池是重中之重。通過大力度的補(bǔ)貼、高強(qiáng)度的研發(fā)投入,建立良好的運(yùn)營環(huán)境,以達(dá)到2020年補(bǔ)貼退出后,產(chǎn)業(yè)還能快速發(fā)展。
我國科學(xué)院物理研究所研究員主任黃學(xué)杰發(fā)表《鋰離子動(dòng)力鋰電池的技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展方向》
黃學(xué)杰介紹說,從國家的目標(biāo)規(guī)劃來看,重要方向就是電池的能量密度不斷提升,價(jià)格要不斷的下降,尤其是要在計(jì)劃時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)價(jià)格的大幅下降。
他介紹說,2015年,業(yè)內(nèi)當(dāng)時(shí)擔(dān)心新能源汽車產(chǎn)銷達(dá)不到50萬臺,基本上算達(dá)到了。去年,國內(nèi)新能源汽車銷量也超過70萬臺。他預(yù)計(jì),2020年,新能源汽車銷量能超過200萬臺。
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%
動(dòng)力鋰電池方面,比能量目標(biāo)是電池包要大于200Wh/kg,循環(huán)壽命大于2000次,價(jià)格低于1元/Wh。關(guān)于這樣的目標(biāo)要求,業(yè)界出現(xiàn)不少聲音,有的認(rèn)為這樣是不是磷酸鐵鋰的市場會被擠壓。黃學(xué)杰表示,這些只是一些代表性參數(shù),乘用車和商用車有不同的指標(biāo)體系。他表示,其中有的是針對乘用車,比如電池包能量密度大于250Wh/kg,而循環(huán)壽命大于2000次又是針對商用車的,只有價(jià)格低于1元/Wh是針對所有的電池。關(guān)于電池成本,他表示可能明年下半年就可以達(dá)到1元/Wh。
為了提高比能量要從材料上下工夫,正負(fù)極是提升比能量的關(guān)鍵,以特斯拉為例,為了更高的能量密度,更長的續(xù)航里程,采取了NCA體系。不過也存在問題,單體電池不能過大,過大就容易存在安全性問題。所以只能做成小圓柱,通過七八千個(gè)電池成組,并對每個(gè)電池進(jìn)行電管理,加上冷卻液,來解決安全性問題。
黃學(xué)杰在會上介紹,受資源限制,無論是材料公司還是電池公司,要做好三元電池,要將鈷的量減少減少再減少。從這點(diǎn)來看,當(dāng)前就有兩個(gè)方向,一是三元上盡可能地減少鉆,直至最終變成幾乎不含鈷的二元材料,另外就是做好鐵鋰離子電池。
會上,黃學(xué)杰重點(diǎn)介紹了磷酸鐵鋰,他表示,磷酸鐵鋰離子電池材料的特點(diǎn)就是安全、低成本、長壽命,電池結(jié)構(gòu)上目前有圓柱形、方形和軟包三種形式,小的18650,現(xiàn)在在發(fā)展21700圓柱電池重要是針對高鎳三元材料沒計(jì)的,方形和軟包有卷繞式與疊片式。他建議,假如公司想要快速生產(chǎn),可以選擇小圓柱;假如想要成本低可選擇卷繞式方形;若是想要比能量高、壽命長就應(yīng)該選擇疊片式。只有疊片式才能讓電池有很好的穩(wěn)定性,并且比能量和能量密度都可以提升。他提到,卷繞后壓扁片的方式也不推薦,是因?yàn)榧偃绨询B片做的厚一些,壓的密實(shí)一點(diǎn)極片易脆,就無法卷繞壓扁成方形了。
他舉例說,當(dāng)年湯淺波音787做的飛機(jī)電池就是采用高密度極片、還要卷繞之后壓扁裝入方形金屬殼體,結(jié)果裝到飛機(jī)上一個(gè)個(gè)起火。所以當(dāng)電池的極片密度提升即脆性七新增了以后,假如還采取卷繞壓扁式電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),短路是必然的,只不過是時(shí)間的問題。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備
不過國內(nèi)一些公司做磷酸鐵鋰卻不一定存在這一困擾,一是電池材料納米化,柔韌性好一些,再就把極片密度做低一些。不過他也提到,這樣做的電池在壽命上還是沒法和疊片式的比,在比能量方面也偏低。他表示,最新流出的國補(bǔ)方法要鼓勵(lì)更高比能量電池,這會大大刺激公司選用疊片式。
從2006年開始生產(chǎn)磷酸鐵鋰,通過研究電池技術(shù),逐步提升電池能量密度,提升循環(huán)壽命、提高安全性,經(jīng)過大量的權(quán)威測試后,再向市場導(dǎo)入,應(yīng)用于乘用車、公交車、物流車等車型上。數(shù)據(jù)顯示,經(jīng)過近七年的運(yùn)行,循環(huán)2O00多次這些車輛的電池容量還能保持在80%以上。從這點(diǎn)來看,并非月亮就是國外的圓,國內(nèi)動(dòng)力鋰電池產(chǎn)品同樣能很好地服務(wù)新能源汽車行業(yè)。
而除了電池材料、電池結(jié)構(gòu)要進(jìn)行改進(jìn),還要提升制造技術(shù)。他表示我們不能總依賴買國外自動(dòng)生產(chǎn)線過日子,要建造基于國產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化產(chǎn)線,中科院在這方面已成功地走出來了。
另外,合金負(fù)極材料正在發(fā)展,該材料的應(yīng)用,電池的比容量又上來如,以后的鐵鋰離子電池將用上合金負(fù)極。他表示,不久鐵鋰離子電池的比能量能超過200Wh/kg,電池包可到170Wh/kg。所以就三元來講,鈷價(jià)在漲,做成電池安全和壽命均不如鐵鋰,假如用三元材料的電池包比能量做不到200Wh/kg,與磷酸鐵鋰相比,還能有什么優(yōu)勢呢?
無論是鐵鋰還是三元,電池公司做產(chǎn)品應(yīng)有三個(gè)目標(biāo)。一是適應(yīng)國家新能源產(chǎn)行業(yè)需求和產(chǎn)業(yè)政策;第二是技術(shù)指標(biāo)要先進(jìn);第三,要有高性價(jià)比,具有國際市場的競爭力。
一月十六日,2018首屆我國(成都)新能源汽車高峰論壇在成都盛大開幕,參會嘉賓近千人,場面十分壯觀。本屆高峰論壇歷時(shí)2天半,由2018首屆我國(成都)新能源汽車高峰論壇、第四屆我國新能源汽車總工技術(shù)峰會、第二屆我國新能源汽車動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展高峰論壇、第四屆我國新能源汽車運(yùn)營商與車企對接采購交流會、首屆我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)金融峰會五大主題論壇構(gòu)成,下設(shè)7大分論壇,近70場主題演講,4場互動(dòng)沙龍。會議同期還將舉辦第二屆我國新能源汽車行業(yè)年度獎(jiǎng)項(xiàng)評選頒獎(jiǎng)盛典、我國新能源汽車零部件和暢銷車型展覽會、電動(dòng)汽車資源網(wǎng)(新能源物流車)運(yùn)營總裁班成立暨第一期學(xué)習(xí)分享會。