高能量密度時代來臨 LBIS2019鋰電大咖聚焦高鎳+硅碳

高能量密度時代來臨 LBIS2019鋰電大咖聚焦高鎳+硅碳

“2018年中國鋰電池銷售收入達到1727億元,同比增長8.7%,產量達到124.2GWh,同比增長23.1%。鋰電池市場快速擴大,主要還是得益於新能源汽車動力電池產銷量的快速增長。2018年動力電池銷售收入達到了890億元,同比增長14%,產量65GWh,同比增長45.7%。”在5月6舉行的LBIS2019第四屆全球鋰電科學技術峰會暨第九屆華南鋰電論壇開幕式上,會議主席、中國化學與物理電源行業協會秘書長劉彥龍在致辭中表示。

雖然鋰電池產業發展迅速,但是也存在不少問題。劉彥龍表示,2018年中國動力電池企業受到財政補貼退坡、能量密度提高、續航門檻提高、資金鍊緊張等多重壓力,市場進入快速洗牌階段。2020年財政補貼完全取消以後,外資動力電池企業會大規模進入中國市場,行業競爭將進一步加劇。如何促進電池市場持續發展,提高電池安全性,降低製造成本、提高產品性能,成為整個行業關注的焦點。

劉彥龍表示,未來3-4年應該是動力電池產業鏈最為艱難的一段時間,動力電池企業一定要把質量和安全放到首位。

中國科學院院士歐陽明高認為,電池技術未來還會進步,能量還會提高,因為消費者需要高比能量、快充的電池,這都對電池安全造成了越來越大的影響,所以電池安全已經成為電動汽車革命的第一重點技術

對於什麼樣的電池才是安全的,比亞迪首席技術官劉衛平認為,即使電池內部發生短路,也不會引起後面的反應,能夠及時終止,這才是最安全的電池。他解釋道,有一個保險絲,電池短路之後把它熔斷,在溫度失控之前熔斷,不往後擴散,這才是安全的。

除了安全性問題,LBIS組委會主席、旭化成隔膜資深技術執行官、陶瓷塗覆隔膜發明者、Celgard 首席技術官張正銘表示,當前鋰電池發展中最大的挑戰,是如何能夠讓ESS更加安全,讓3C產品真正能夠具有更長使用壽命,以及如何突破對鋰電的硫、硅材料的研究。他認為,未來政府補貼會極大減少,該怎樣應對這些挑戰?這需要大家共同努力,積極應對。

電池問題該如何解決?國軒高科董事長兼首席執行官李縝認為,

解決電池問題的核心是材料科學,在整個電池技術中,50%的技術在於電池材料科學,30%的技術在於電池製造,還有20%是電池產品科學。他表示,電池一定是電池製造企業做,但電池製造企業必須解決材料科學問題,所以建立材料科學的研究平臺非常重要。

中科院物理所研究員李泓認為,從政府和消費者的角度而言,對能量密度是有要求的,能量密度一直都是行業想要解決的目標,同時還能夠保證電池的安全性。李泓表示,如果把以硅基為基礎的碳作為負極材料,可以更好地提高能量密度,同時也更加為市場所接受。目前,日本、韓國、中國、美國等國的科研機構都在研究硅基為材料的負極結構。

在負極中添加硅,對能量密度的提升非常明顯。力神電池CTO周江介紹,力神軟包電池能量密度可達301Wh/kg,和其他電池最主要的不同是在負極裡面加了一點硅,現在常溫循環可以做到750次左右衰減90%,大概能做到1500次衰減80%,高溫也能滿足800次衰減80%。

而從正極方面,高鎳是提升能量密度的有效途徑,但是會影響穩定性。據比克電池CTO駱兆軍介紹,高溫XRD顯示,鎳含量和成分對材料穩定性產生影響,同時倍率和溫度對於高鎳穩定性也有影響。她指出,高鎳硅合金補鋰可以提升容量,提高循環性能。

對於電池的性能,孚能科技董事長兼首席執行官王瑀表示,孚能產品能量密度的目標是400Wh/kg,同時希望有快充的功能,並且循環壽命更長,也希望能夠相對安全。這就要加強電池的設計,提高能量密度,正極材料方面目前鎳材料似乎是唯一選擇,而負極使用硅活性材料,有硅合金、一氧化硅、硅納米粒子、硅納米絲線等多種選擇,把不同選項做比較,選擇最優項。

在電池設計方面,商業化鋰離子電池創始人、查爾斯·斯塔克·德雷珀工程獎(工程學界的最高獎)獲得者、前Sony高級執行副總裁兼首席技術官Yoshio Nishi表示,鋰電池在設計製造過程中要考慮的問題,首先是體積能量密度,通常電池的體積是預先就決定的。第二是放電容量,用“Wh”來考慮比用“Ah”來考慮更為重要。第三是初始的充電和放電效率,還有截止電壓,這也會影響放電的容量。


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