從目前現(xiàn)狀來看,動力電池的研發(fā)主體是電池企業(yè)與車企,從“降低成本+提升能量密度+提升循環(huán)壽命與安全性”三個目標(biāo)出發(fā),在材料、工藝、電池體系上做出很多突破,主要發(fā)展趨勢表現(xiàn)在正極減鈷到無鈷、負(fù)極加硅、電解液向固態(tài)方向發(fā)展。
動力電池電芯研發(fā)方向:正極減鈷,負(fù)極加硅,電解液向固態(tài)
近年來,鋰電池技術(shù)處于快速發(fā)展中,鋰電池研究主要集中在進(jìn)一步提高使用壽命、提升安全性、降低成本,以及新的正負(fù)極材料等方面。
  1. 動力電池技術(shù)發(fā)展路線與目標(biāo)

     

動力電池技術(shù)發(fā)展方向符合《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》相關(guān)規(guī)劃。
動力電池技術(shù)發(fā)展技術(shù)路線與目標(biāo)展望

電池

2025

2030

單體電池

比能量 (Wh/kg)

400

500

比功率? (W/kg)

1300

1500

循環(huán) (周)

2000

2000

成本 (元/Wh)

0.6

0.6

電池材料

分類

新型鋰離子電池

革新性鋰離子電池

正極

高鎳錳基固溶體

高容量富鋰正極

負(fù)極

高容量硅/碳負(fù)極

硅負(fù)極

電解液

耐高壓有機(jī)電解液,逐步提高濃度

全固態(tài)電解質(zhì)

隔膜

耐高溫隔膜

正極減鈷到無鈷,負(fù)極加硅,電解質(zhì)減有機(jī)溶劑并逐步向全固態(tài)方向發(fā)展:面向2025年發(fā)展目標(biāo),采用更高比容量的富鋰材料,高容量的硅碳負(fù)極,逐步開始向固態(tài)電解質(zhì)轉(zhuǎn)型。到2030年,全固態(tài)電解質(zhì)預(yù)計有望實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。
2. 技術(shù)升級方向
2.1 正極材料低鈷/無鈷化技術(shù)不斷發(fā)展
近來,正極材料低鈷/無鈷化技術(shù)不斷發(fā)展,繼比亞迪“刀片電池”、寧德時代“CTP電池”之后,蜂巢能源、LG化學(xué)、三星SDI等近期都在電池?zé)o鈷化方面展開布局。
2021年無鈷化技術(shù)布局

時間

企業(yè)

事件

2021年11月

蜂巢能源

蜂巢能源二代短刀片電池完成開發(fā),預(yù)計2022年量產(chǎn)

2021年10月

LG/三星SDI

LG新能源解決法案和三星SDI將開發(fā)無鈷電動汽車電池

2021年9月

LG化學(xué)

LG化學(xué)設(shè)定目標(biāo)2025年之前開發(fā)出無鈷鋰電池正極材料

2021年8月

蜂巢能源

蜂巢能源開發(fā)的全球首款無鈷電池包正式搭載長城歐拉首款SUV車型櫻桃貓,實現(xiàn)量產(chǎn)裝車

2021年4月

蜂巢能源

蜂巢能源無鈷正極材料正式量產(chǎn)下線

2021年1月

松下

松下將開發(fā)無鈷鋰離子電池

2.2 聚焦電芯,重點關(guān)注正負(fù)極材料選擇提升能量密度
在動力電池領(lǐng)域,系統(tǒng)的能量密度與電動汽車的續(xù)航里程直接掛鉤,高能量密度幾乎成為市場衡量電池性能的絕對標(biāo)準(zhǔn)。從能量密度視角看,正負(fù)極選材是提升電芯能量密度的關(guān)鍵與核心。
多研發(fā)機(jī)構(gòu)研究新型正負(fù)極材料提高能量密度:高性能特種材料制造商Unifrax開發(fā)硅纖維負(fù)極技術(shù),可提高鋰離子電池的能量密度;休斯頓大學(xué)卡倫工程學(xué)院教授Yan Yao、休斯頓大學(xué)博士后Jibo Zhang,與萊斯大學(xué)的研究人員共同研究證明,通過溶劑輔助過程來改變電極微結(jié)構(gòu),可以將有機(jī)基固態(tài)鋰電池的能量密度提高至以前的兩倍;SES發(fā)布全球單體容量最大鋰金屬電池,其容量高達(dá)107 Ah,也是世界上首次公開展示的超過100 Ah的單體鋰金屬電池。
2.3 重視安全性,不起火電池備受關(guān)注
2021年以來,長城大禹電池、國軒高科302Wh/kg三元電池等陸續(xù)推出。為提高動力電池安全水平,多家車企和動力電池廠商紛紛推出不起火電池方案,未來動力電池安全問題依然是企業(yè)關(guān)注重點。
為了提高動力電池的安全水平,多家車企和動力電池廠商推出不起火電池方案,未來動力電池安全問題依然是企業(yè)關(guān)注重點。

企業(yè)名稱

技術(shù)方案

技術(shù)特點

嵐圖

“琥珀”,“云母”電池系統(tǒng)“

通過三維隔熱墻技術(shù),PACK五層安全防護(hù),云BMS等方面對電池包進(jìn)行優(yōu)化

極氪汽車

”極芯“電池包

搭載“NTP無熱蔓延不起火”技術(shù),結(jié)合預(yù)警模型和熱管理策略,實現(xiàn)高安全性

廣汽埃安

彈匣電池

類似安全艙設(shè)計,可阻隔熱失控電芯蔓延

寧德時代

“永不起火”811電池

自隔離安全技術(shù),材料創(chuàng)新,電芯結(jié)構(gòu)優(yōu)化,電池?zé)峁芾硖嵘?,系統(tǒng)熱擴(kuò)散控制

蜂巢能源

果凍電池

基于無鈷正極材料和電解液材料的凝膠電池,具備高電導(dǎo),自愈合,阻燃等特點

欣旺達(dá)

“只冒煙,不起火”動力電池

SWD系統(tǒng)五層安全設(shè)計,電芯采用鎳5X三元材料體系

比亞迪

無煙,無明火“刀片電池”

結(jié)構(gòu)扁平設(shè)計,在經(jīng)歷外界損壞后,觸發(fā)短路導(dǎo)致的發(fā)熱量減少,利于散熱

孚能科技

“永不起火”電池

實驗檢測電池在加熱394秒后,觸發(fā)第一個電芯失控,之后24小時內(nèi)未出現(xiàn)起火并逐漸恢復(fù)至安全常溫狀態(tài)

2.4 新型電解液改善電池循環(huán)壽命,固態(tài)電池技術(shù)獲發(fā)展空間
動力鋰離子電池的失效直接影響電池的使用壽命與安全性。而失效的誘因通常是一連串的“反常”反應(yīng),而且多數(shù)難以避免。改善電芯使用壽命的主要方法是對電解液改性。
固態(tài)電池技術(shù)獲發(fā)展空間,半固態(tài)電池量產(chǎn)在即,全固態(tài)還需5-10年。
3. 技術(shù)總體趨勢:正極減鈷到無鈷、負(fù)極加硅、電解液向固態(tài)方向發(fā)展
從目前現(xiàn)狀來看,動力電池的研發(fā)主體是電池企業(yè)與車企,從“降低成本+提升能量密度+提升循環(huán)壽命與安全性”三個目標(biāo)出發(fā),在材料、工藝、電池體系上做出很多突破,主要發(fā)展趨勢表現(xiàn)在正極減鈷到無鈷、負(fù)極加硅、電解液向固態(tài)方向發(fā)展。
來源:?中國汽車工業(yè)信息網(wǎng)

原文始發(fā)于微信公眾號(鋰電產(chǎn)業(yè)通):動力電池電芯研發(fā)方向:正極減鈷,負(fù)極加硅,電解液向固態(tài)

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作者 li, meiyong

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