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鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路徑的研究

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:774次  |  2019年04月18日  

1動(dòng)力電池基本概念

1.1定義

動(dòng)力電池是指在汽車上配置使用的、能夠儲(chǔ)存電能并可再充電的、為驅(qū)動(dòng)汽車行駛提供能量的裝置,包括鋰離子動(dòng)力電池、金屬氫化物鎳動(dòng)力電池和超級(jí)電容器等,不包括鉛酸類電池。目前我國(guó)新能源汽車動(dòng)力電池應(yīng)用以鋰離子動(dòng)力電池系統(tǒng)為主。由于動(dòng)力電池在汽車應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵性,動(dòng)力電池被比作新能源汽車的心臟。

1.2分類

1.2.1產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用動(dòng)力電池

目前,全球新能源汽車的電池主流應(yīng)用類型為鋰離子電池。按照正極材料體系區(qū)別,目前市場(chǎng)應(yīng)用的鋰電池可分為磷酸鐵鋰電池、三元電池和錳酸鋰電池等類型。

磷酸鐵鋰電池,正極材料為磷酸鐵鋰,該類型電池具有技術(shù)成熟度高、生產(chǎn)成本較低、安全性良好、循環(huán)壽命長(zhǎng)等主要特性。

三元電池,其電池正極材料主要由鎳、錳(或鋁)、鈷與鋰元素組成。目前市場(chǎng)份額最高的系鎳鈷錳酸鋰電池。三元材料電池能量密度更高、充放電倍率性能和低溫性能好,但安全性、循環(huán)壽命不如磷酸鐵鋰電池。

錳酸鋰電池顧名思義其正極材料為錳酸鋰。該類型電池的成本較低、倍率性能優(yōu)異、安全性好,劣勢(shì)在于存儲(chǔ)和循環(huán)壽命較差、比能量偏低。

1.2.2在研新型動(dòng)力電池

在全球汽車產(chǎn)業(yè)電動(dòng)化趨勢(shì)下,高續(xù)駛里程的車輛要求更高能量密度、更佳倍率充放電性能的動(dòng)力電池。因此下一代新體系電池應(yīng)具備高比能量、高比功率、高安全性、循環(huán)壽命以及更低的成本指標(biāo)。目前在研鋰電池方向以固態(tài)電池為兩類主要方向。

2動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國(guó)際方面

2.1.1市場(chǎng)分析

從全球動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展格局來看,目前的動(dòng)力電池材料研發(fā)與科技創(chuàng)新、生產(chǎn)制造與產(chǎn)業(yè)化形成3個(gè)主要集聚區(qū)域,分別是美國(guó)、日本在研發(fā)上領(lǐng)先,中、韓、日產(chǎn)業(yè)化規(guī)模最大。從市場(chǎng)份額來看,中、韓、日三國(guó)企業(yè)生產(chǎn)電池配套了全球近95%的汽車,其中中國(guó)品牌電池配套占比超過60%。綜合技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看,美國(guó)、日本在技術(shù)研發(fā)領(lǐng)先,韓國(guó)在工程化應(yīng)用方面領(lǐng)先,中國(guó)在產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面領(lǐng)先。

表1全球動(dòng)力電池企業(yè)配套車企

資料來源:根據(jù)公開資料整理

2.1.2主流技術(shù)路線應(yīng)用分析

根據(jù)國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用需求不同,不同技術(shù)路線類型的鋰電池在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)均有廣泛應(yīng)用。

從全球整車企業(yè)的電池匹配來看,日系和韓系電池主要配套全球知名車企集團(tuán),應(yīng)用車型包含混合動(dòng)力車型、插電式混合動(dòng)力車型和純電動(dòng)車型。在技術(shù)路線方面,國(guó)際車用動(dòng)力電池單體以錳酸鋰、三元材料體系為主(高鎳體系的鎳鈷錳和鎳鈷鋁)。我國(guó)動(dòng)力電池除寧德時(shí)代廣泛配套國(guó)際品牌車型電池之外,缺乏實(shí)力較強(qiáng)的龍頭企業(yè)參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。

從國(guó)內(nèi)車用動(dòng)力電池供應(yīng)來看,商用車(客車、專用車)市場(chǎng)在政策多年培育之下已經(jīng)趨于穩(wěn)步發(fā)展,各家動(dòng)力電池應(yīng)用技術(shù)路線差異很小,主要發(fā)展趨向是提升能量密度,主要技術(shù)路線仍以磷酸鐵鋰為主。國(guó)內(nèi)乘用車企業(yè)主要使用國(guó)內(nèi)品牌動(dòng)力電池,產(chǎn)品應(yīng)用以高能量密度的三元電池為主。

綜上所述在技術(shù)路線的先進(jìn)性和多元化、匹配車型多樣化以及產(chǎn)品國(guó)際化發(fā)展程度方面,我國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)的綜合實(shí)力,相比日、韓系的企業(yè)仍有較大發(fā)展空間。

2.1.3全球主要區(qū)域發(fā)展策略

美國(guó)、歐洲、日本在動(dòng)力電池方面發(fā)展路線有所差異。歐盟逐漸意識(shí)到動(dòng)力電池在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方面落后,為避免產(chǎn)品供應(yīng)依賴性,開始推進(jìn)實(shí)施“電池同盟”的計(jì)劃,倡導(dǎo)歐盟各成員國(guó)加大投入,促進(jìn)動(dòng)力電池生產(chǎn)和回收在歐洲產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。美國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)具備下一代電池研發(fā)優(yōu)勢(shì)。一是材料原始創(chuàng)新、工程技術(shù)創(chuàng)新方面的優(yōu)勢(shì)。美國(guó)的電池基礎(chǔ)材料研發(fā)技術(shù)和產(chǎn)品集成應(yīng)用技術(shù)全球領(lǐng)先。二是在動(dòng)力電池關(guān)鍵主材方面,美國(guó)在固態(tài)電池、正極鋰電池材料、硅基負(fù)極、隔膜等方面領(lǐng)先,其中陶氏化學(xué)在正極材料、Celgard公司在隔膜技術(shù)世界領(lǐng)先。

日本電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模小于中國(guó),但是在布局下一代電池方面領(lǐng)先。日本電池企業(yè)主要包括兩類,一是與日系整車企業(yè)合資開展動(dòng)力電池研發(fā)生產(chǎn),二是獨(dú)立面向全球車企供應(yīng)電池,以松下為代表企業(yè),為大眾、特斯拉、福特等多家知名企業(yè)配套。在下一代電池研發(fā)領(lǐng)域,日本經(jīng)濟(jì)省與豐田、日產(chǎn)、本田、松下等23家汽車、動(dòng)力電池及其材料類企業(yè)聯(lián)合研發(fā)固態(tài)電池,計(jì)劃于2022年全面掌握固態(tài)電池的相關(guān)技術(shù)。

2.2國(guó)內(nèi)方面

2.2.1產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境

為促進(jìn)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展,我國(guó)出臺(tái)了相應(yīng)的政策體系,體系內(nèi)容包括產(chǎn)業(yè)支持政策、發(fā)展指導(dǎo)意見、管理規(guī)范等內(nèi)容。相關(guān)政策又分為宏觀管理政策、行業(yè)發(fā)展政策、行政管理法規(guī)體系和可研專項(xiàng)支持等。在宏觀層面,發(fā)展指導(dǎo)意見明確了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要任務(wù),包括基礎(chǔ)和前瞻科研部署、技術(shù)創(chuàng)新目標(biāo)、關(guān)鍵共性技術(shù)突破、動(dòng)力電池梯級(jí)利用回收等。在產(chǎn)業(yè)管理方面,為維護(hù)市場(chǎng)秩序、合理配置資源、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,國(guó)家發(fā)改委、工信部出臺(tái)了對(duì)相關(guān)企業(yè)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)實(shí)施規(guī)范化管理的政策。動(dòng)力電池在這政策體系的支持下,技術(shù)水平快速進(jìn)步,產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大,市場(chǎng)集中度持續(xù)提升。在這產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)下,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了階段性、結(jié)構(gòu)性的產(chǎn)能過?,F(xiàn)象,政策環(huán)境也相應(yīng)由扶優(yōu)扶強(qiáng)轉(zhuǎn)向優(yōu)勝劣汰。

2.2.2行業(yè)特點(diǎn)

我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)特點(diǎn)是單位投資投入高(1GWh產(chǎn)能建設(shè)一般需要5億人民幣)、技術(shù)門檻高、研發(fā)創(chuàng)新快、人才要求高、升級(jí)換代快、生產(chǎn)自動(dòng)化要求高等特點(diǎn)。

動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)屬于典型資本密集型高科技產(chǎn)業(yè),具體體現(xiàn)在資金投入規(guī)模大、人員從業(yè)素質(zhì)高、技術(shù)體系門檻高、產(chǎn)品研發(fā)迭代快、生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化、質(zhì)量管理精益化等特點(diǎn)。目前動(dòng)力電池企業(yè)建設(shè)規(guī)模都在10GWh左右,僅項(xiàng)目建設(shè)投入至少5億元人民幣。動(dòng)力電池技術(shù)研發(fā)與工藝工程包括納米級(jí)基礎(chǔ)材料性質(zhì)研發(fā)、四大主材工藝(正極、負(fù)極、隔膜、電解液)、電芯制造、電池系統(tǒng)集成等,生產(chǎn)過程復(fù)雜、環(huán)境要求苛刻、設(shè)備精度要求極高,因此行業(yè)門檻非常高。

2.2.3主流技術(shù)類型分析

我國(guó)動(dòng)力電池技術(shù)路線與全球主流應(yīng)用基本一致。全球車用動(dòng)力電池產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)路線以鎳鈷錳三元材料電池為主,錳酸鋰、磷酸鐵鋰技術(shù)路線發(fā)展逐漸放緩,固態(tài)電池等先進(jìn)產(chǎn)品技術(shù)路線尚未形成規(guī)?;こ虘?yīng)用。從產(chǎn)品規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)來看,動(dòng)力電池系統(tǒng)已經(jīng)逐漸由燃油車基礎(chǔ)開發(fā)逐漸轉(zhuǎn)向?yàn)樾履茉雌嚻脚_(tái)正向開發(fā),動(dòng)力電池系統(tǒng)與汽車底盤一體化設(shè)計(jì),從而逐漸形成電芯、模組和系統(tǒng)規(guī)格尺寸標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的趨勢(shì)。在全球競(jìng)爭(zhēng)中,我國(guó)動(dòng)力電池單體產(chǎn)品的核心技術(shù)指標(biāo)、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)方面,已經(jīng)與全球先進(jìn)產(chǎn)品差距不大。

2.2.4地區(qū)性產(chǎn)業(yè)集群分析

我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)主要分布在京津地區(qū)、華東地區(qū)、中原地區(qū)和華南地區(qū)。京津地區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展較早,以中信國(guó)安盟固利、天津力神、北京國(guó)能、天津捷威、天津比克等企業(yè)為主;中原地區(qū)具備傳統(tǒng)的電化學(xué)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ),形成了以上游材料和動(dòng)力電池整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的為主的企業(yè)集群,主要企業(yè)包括中航鋰電、多氟多、鄭州比克、河南鋰動(dòng)、新太行、環(huán)宇等。華東地區(qū)是我國(guó)動(dòng)力電池研發(fā)實(shí)力、產(chǎn)業(yè)規(guī)模、上下游產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)最發(fā)達(dá)的地區(qū),以大規(guī)模市場(chǎng)需求拉動(dòng)了動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)投資和發(fā)展,包括寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、萬向、天能、超威、雙登等知名企業(yè),該地區(qū)知名車企集團(tuán)車用動(dòng)力電池需求帶動(dòng)了市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。華南地區(qū)具有一批數(shù)碼產(chǎn)品電池企業(yè),在此產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上形成了以比亞迪、沃特瑪、雄韜電源、天勁、深圳比克、億緯鋰能、欣旺達(dá)、振華新能源、卓能新能源等一批動(dòng)力電池企業(yè)。

2.2.5市場(chǎng)分析

我國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)發(fā)展呈現(xiàn)出乘用車電池配套量增長(zhǎng)、高能量密度電池配套增加,行業(yè)聚集度進(jìn)一步提升的特點(diǎn)。根據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示,2018年度我國(guó)新能源汽車動(dòng)力電池配套量超過56.89GWh,同比2017年增長(zhǎng)56.88%,前20強(qiáng)企業(yè)裝機(jī)量52.23GWh,占全年裝機(jī)量的91.8%。其中,三元電池30.1GWh,占比58.17%,同比2017年增長(zhǎng)103.71%;磷酸鐵鋰電池22.2GWh,占比39%,同比2017年增長(zhǎng)23.51%;錳酸鋰電池1.08GWh,占比1.9%,同比2017年減少26.7%;鈦酸鋰電池0.52GWh,占比0.91%,同比2017年減少8.99%。從各動(dòng)力類型來看,純電動(dòng)汽車配套的動(dòng)力電池裝機(jī)量累計(jì)約53.01GWh,同比增長(zhǎng)55.64%;插電式混合動(dòng)力汽車配套的動(dòng)力電池裝機(jī)量累計(jì)約3.82GWh,同比增長(zhǎng)75.34%。

我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)企業(yè)優(yōu)勝劣汰快速,雙雄+多強(qiáng)的市場(chǎng)格局初步形成。2018年前十家單體企業(yè)累計(jì)配套量約470億瓦時(shí),市場(chǎng)占比約82.72%。其中寧德時(shí)代和比亞迪配套量大幅領(lǐng)先,分別達(dá)234億瓦時(shí)和114億瓦時(shí),寧德時(shí)代市場(chǎng)占比由2017年的29.0%提升至2018年的41%,比亞迪市場(chǎng)占比則由2017年的15.5%提升至2018年的20.1%。根據(jù)產(chǎn)業(yè)政策引領(lǐng)方向和產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì),我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)集中度有望進(jìn)一步提升。

2.2.6重點(diǎn)企業(yè)分析

從動(dòng)力電池配套特征來看,動(dòng)力電池行業(yè)傳統(tǒng)領(lǐng)先企業(yè)寧德時(shí)代、比亞迪、力神、國(guó)軒、孚能等產(chǎn)品類型基本可以代表國(guó)內(nèi)產(chǎn)品主流類型,一是材料體系主要為三元和磷酸鐵鋰;二是高能量密度的三元電池主要配裝乘用車,高安全性低成本的磷酸鐵鋰電池主要應(yīng)用于客車和專用車;三是除寧德時(shí)代外,國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)配套仍以國(guó)內(nèi)整車企業(yè)為主,與日韓電池配裝國(guó)際知名品牌汽車的規(guī)模和影響力相比仍有差距。

3動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路徑

隨著不同技術(shù)路線動(dòng)力電池產(chǎn)品工程化、商業(yè)化發(fā)展,鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)正朝著更高的能量密度、循環(huán)壽命等指標(biāo)逐漸進(jìn)步。其中,正極材料采用高鎳三元材料,負(fù)極加入納米硅形成硅碳負(fù)極材料,電解質(zhì)逐漸由液態(tài)發(fā)展為固態(tài),以實(shí)現(xiàn)更高的鋰電池能量密度產(chǎn)品與相關(guān)市場(chǎng)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)化。

3.1高鎳三元正極材料

3.1.1技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)

三元材料目前是高能量密度動(dòng)力電池最優(yōu)選擇。高鎳三元短期內(nèi)正在成為動(dòng)力電池應(yīng)用主流。三元材料結(jié)合了鎳(提升電池容量)、鈷(提高離子導(dǎo)電性)、錳(穩(wěn)定結(jié)構(gòu))的性能優(yōu)勢(shì),是近階段高能量密度、高性能和低成本的主流產(chǎn)品。到2020年,我國(guó)高鎳三元鋰電池產(chǎn)業(yè)化能量密度指標(biāo)是300Wh/kg,力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)350Wh/kg。

高鎳三元材料在技術(shù)方面仍存在一定的缺點(diǎn)。一是高鎳三元材料的鎳比例提升,加劇鎳鋰離子混排,降低了放電比容量;二是鎳在脫嵌鋰過程中相變導(dǎo)致體積變化,降低了材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,進(jìn)而導(dǎo)致循環(huán)壽命下降;三是碳酸鋰等雜質(zhì)在高鎳正極材料上更易形成,高溫環(huán)境會(huì)導(dǎo)致脹氣,雜質(zhì)與電解液發(fā)生副反應(yīng),最終導(dǎo)致循環(huán)壽命下降,;四是鎳含量的增加產(chǎn)生熱量,使得正極材料熱穩(wěn)定性下降;五是高鎳三元材料表面雜質(zhì)增加,電解液配方優(yōu)化方案目前仍屬難題。

3.1.2研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)

國(guó)際方面,松下、三星SDI、LG化學(xué)等企業(yè)高鎳三元電池已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)(松下鎳鈷鋁三元材料電池配套特斯拉車型,鎳、鈷、鋁比例為8:1.5:0.5,單體電芯能量密度為300Wh/kg)。

國(guó)內(nèi)方面,目前企業(yè)普遍在研發(fā)三元材料622體系、811體系技術(shù),尚未大規(guī)模量產(chǎn)。寧德時(shí)代、比亞迪、力神、國(guó)軒高科等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)在高鎳三元鋰電池研發(fā)方面已取得進(jìn)展。比亞迪、中航鋰電、比克電池的正極材料采用高鎳三元材料,負(fù)極材料選用納米硅材料體系,2020年能量密度擬提升到300Wh/kg。寧德時(shí)代高能量密度電芯采用高鎳三元/硅碳材料體系,計(jì)劃2020年達(dá)300Wh/kg。國(guó)軒高科、中電力神、億緯鋰能的高能量密度電芯采用高鎳三元正極和硅基負(fù)極材料體系,計(jì)劃2020年達(dá)300Wh/kg。

3.2硅碳負(fù)極材料

3.2.1技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)

納米硅與石墨形成的硅碳負(fù)極材料,能夠有效提升鋰電池的克容量,進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更高的能量密度。從目前已產(chǎn)品化的硅碳負(fù)極材料性能來看,相比于石墨負(fù)極材料而言,硅碳負(fù)極材料最大的優(yōu)勢(shì)在于比容量的提升。硅碳負(fù)極材料的最低比容量均都超過石墨負(fù)極材料的理論比容量。石墨的理論能量密度是372mAh/g,硅負(fù)極的理論能量密度高達(dá)4200mAh/g。

盡管如此,硅碳負(fù)極材料目前仍存在缺點(diǎn),一是硅體積在充放電的過程產(chǎn)生體積膨脹100%~300%,一定程度上影響電導(dǎo)率。二是硅為半導(dǎo)體,導(dǎo)電性與石墨存在差距,在鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大,首次庫(kù)倫效率發(fā)生下降。

3.2.2研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)

國(guó)際方面,特斯拉Model3使用硅碳負(fù)極的動(dòng)力電池,電池容量達(dá)到了550mAh/g以上,能量密度達(dá)到300Wh/kg。日本GS湯淺研發(fā)的硅基負(fù)極鋰離子電池,已應(yīng)用于三菱等知名品牌汽車;日立集團(tuán)麥克賽爾公司已研發(fā)出高容量硅負(fù)極鋰電池。

國(guó)內(nèi)方面,寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、比亞迪、比克、力神、中航鋰電等企業(yè)已經(jīng)在硅碳負(fù)極電池研發(fā)方面取得進(jìn)展。同時(shí)國(guó)內(nèi)負(fù)極材料生產(chǎn)企業(yè)均在硅碳負(fù)極領(lǐng)域有所布局,貝特瑞、紫宸等企業(yè)已率先推出多款硅碳負(fù)極材料已納入上述動(dòng)力電池研發(fā)體系,杉杉能源已將硅碳負(fù)極材料進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。硅碳新型負(fù)極材料已成為電池和材料企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的主攻方向。

3.3固態(tài)電解質(zhì)

3.3.1技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)

固態(tài)電池,是一種應(yīng)用固體電極和電解質(zhì)的電池。目前包括全固體鋰電池、鋰空氣電池等(金屬鋰與氧進(jìn)行可逆反應(yīng))。全固態(tài)鋰電池是鋰電池的一種創(chuàng)新體系。一是電芯中業(yè)態(tài)電解質(zhì)含量逐漸下降,固液混合電解質(zhì)逐步替代液態(tài)電解質(zhì),并最終發(fā)展成為全固態(tài)電解質(zhì)。電解質(zhì)主要包括兩大類,一類是有機(jī)聚合物固態(tài)電解質(zhì),一類是無機(jī)聚合物固態(tài)電解質(zhì)。其中的固態(tài)電解質(zhì)不同于傳統(tǒng)的鋰電池業(yè)態(tài)電解質(zhì),具有高離子電導(dǎo)率、高離子遷移數(shù)、機(jī)械性能好、熱穩(wěn)定性好,具有良好的兼容性。

固體電解質(zhì)相比液態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)定性好,電極材料不會(huì)溶解。更多較高電化學(xué)穩(wěn)定性的固體材料電解質(zhì)正在研究,未來正負(fù)極材料正朝著更高電壓、更大電流容量密度方向發(fā)展。但與此同時(shí),固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展存在成本較高,阻抗和電導(dǎo)率導(dǎo)致充電倍率偏低,以及電極與電解質(zhì)界面阻抗過大等缺點(diǎn)。

3.3.2研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)

國(guó)際方面,豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域具有較長(zhǎng)的研究歷史,其鋰硫體系電池已在美國(guó)成功申請(qǐng)專利,該體系最大特點(diǎn)在于良好的熱穩(wěn)定性和安全性,成為最具產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)路線。SolidPower公司則采用鋰金屬作為負(fù)極技術(shù)路線,研發(fā)更高能量密度的產(chǎn)品,并于寶馬公司開展產(chǎn)業(yè)化合作。此為,三星SDI、現(xiàn)代集團(tuán)、日立集團(tuán)、法國(guó)Bolloré、美國(guó)Sakti3等公司也在固態(tài)電池自主研發(fā)方面取得進(jìn)展,力求早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

國(guó)內(nèi)方面,中科院寧波所以鋰金屬負(fù)極和鋰硫體系為方向,研究不同電解質(zhì)體系的高安全性、高倍率性固態(tài)電池。中科院青島能源與過程研究所提出離子導(dǎo)電聚合物體系,該體系由高分子聚合物和鋰鹽構(gòu)成,該體系對(duì)結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度有明顯提升。此外,寧德時(shí)代、中電力神、贛鋒鋰業(yè)、國(guó)能電池等國(guó)內(nèi)企業(yè)已開展400Wh/kg以上高能量密度固態(tài)電池研發(fā)和制造工藝研究,固態(tài)電池替代當(dāng)前鋰電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展逐漸加快。

4結(jié)論

本文從產(chǎn)業(yè)、市場(chǎng)、技術(shù)等方面詳細(xì)分析了我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展現(xiàn)狀,并從產(chǎn)業(yè)和技術(shù)角度分析了我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢(shì),探討了我國(guó)動(dòng)力電池在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展質(zhì)量、技術(shù)研發(fā)、國(guó)際發(fā)展等方面情況,最后指出我國(guó)鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路徑。我國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)需求巨大,但行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,行業(yè)洗牌和整合正在進(jìn)行,市場(chǎng)將進(jìn)一步向優(yōu)勢(shì)企業(yè)集中。在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的過程中,動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)主體必須將產(chǎn)品性能和安全性放到首位,不斷加強(qiáng)新材料體系動(dòng)力電池研發(fā)和制造工藝創(chuàng)新能力建設(shè),只有擁有足夠產(chǎn)品研發(fā)實(shí)力及規(guī)模化生產(chǎn)能力、把握產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向的主體才能在未來競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地。

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