幹法電極,“特斯拉”掀起動力電池變革

近日,美國特斯拉對外宣佈自主研發和生產用於特斯拉新能源汽車的電池,其信心主要來源於收購的Maxwell幹法電極技術,據說這項技術能夠顯著增加電動汽車的續航里程並降低電池成本,為此我們多方諮詢了行業內專家; 目前全球動力電池主要採用磷酸鐵鋰和三元鋰電兩條技術路線,其電極工藝均為溼法工藝,即粉體混合——拉漿——塗布於集流體——隧道爐乾燥——碾壓——分切——收卷,這麼多年來裝備和工藝已成熟,大部分超級電容器企業同樣採用此技術。 而Maxwell幹法電極工藝區別在於從粉體到電極沒有拉漿、沒有乾燥、沒有碾壓過程,而是通過特殊的方式將粉體與一種高分子材料纖維化,然後壓制成膜,與已塗有背膠的集流體複合,整個過程不導入液態物質,隔絕控制雜質的導入,形成的膜壓實密度高,並能最大範圍要求膜的厚度,與集流體的複合強度高。

特斯拉宣佈的幹法電極工藝在動力電池和超級電容製備中到底什麼優勢呢,我們還要回到磷酸鐵鋰和三元鋰電兩條技術路線上來講,從電動車產業的發展來分析; 為迎接新能源乘用車市場的帶來,中國新能源汽車的補貼政策,開始全面轉向補貼續航里程和能量密度,2018年版的新能源補貼政策表現地尤為明顯。導致磷酸鐵鋰和三元鋰電池命運的起起伏伏,磷酸鐵鋰相對於三元鋰電池而言,最大的優點是,材料價格便宜、循環壽命長、安全和充電速度快,而缺點是能量密度低、功率密度低,這恰恰達不到政策要求。而對於電動車產業的發展,除了成本、安全、低溫性能之外,能量密度導致的續航里程,一直在左右著這個產業的發展,這個時候,一方面有政府高額的補貼,另一方面,普通老百姓對續航里程的需求,開始變得迫切。為迎接新能源乘用車市場的到來,2015年後補貼政策開始全面轉向補貼續航里程和能量密度,2018年版的新能源補貼政策表現地尤為明顯,除了少數幾家企業外,紛紛轉向三元鋰電,寧德時代第一個啟動了激進的三元鋰電池的轉型計劃,並一路領跑。曾經的動力電池在繼美國A123之後,標杆企業比亞迪主導的磷酸鐵鋰技術路線,一度成了中國主流的動力電池技術路線。在很長的一段時間之內,新能源商用車只能使用磷酸鐵鋰的動力電池。

這一下子昔日大佬比亞迪被甩在了後面,但比亞迪沒有全面剔除磷酸鐵鋰,一面部分轉向三元鋰電,一面提升磷酸鐵鋰,2019年10月份,推出了磷酸鐵鋰的“刀片電池”,提高了能量密度,在新能源電動補貼退坡結束前打造磷酸鐵鋰前所未有價格競爭優勢,讓業界一片譁然。而一直在尋找技術戰略突破的特斯拉,在2019年2月宣佈收購maxwell,開始佈局動力電池技術,採用maxwell特殊幹法電極技術製備動力電池,這裡我們回到以上問題;特斯拉宣佈的幹法電極工藝在動力電池和超級電容製備中的優勢是什麼?

採用幹法電極工藝提高電極的壓實密度,提高極片厚度擴大活性材料可用空間,由於大幅減少了雜質的導入,使得電化學副反應降低,以此也可以提高電化學體系電壓,相比溼法電極工藝能量密度大幅提升,成本也大幅下降,可靠性也大幅提升,再加上先天的優勢,特斯拉可謂意在深遠,maxwell超級電容器性能質量優於溼法電極工藝超級電容器同樣如此,另,特斯拉幹法電池+超級電容器,可謂組合拳,兩種儲能器件組合使用優勢協同發揮,將使得整車性能,成本,壽命,安全性得到大幅改善。國內在幹法電極工藝也有所建樹,但關注度不夠,對其優勢認識也不夠,一是隻有個別幾家掌握,能產業化的少之又少,二、技術實現複雜。

中國無錫的烯晶碳能電子作為全球少數之一,他們是走在前面的,是一家海歸團隊創業公司,已經成為行業內一匹知名黑馬,超級電容器已應用到國內外知名汽車沃爾沃、一汽紅旗等,幹法電極也已出口到歐美國家。據傳,烯晶碳能已申請關於幹法電極的多項發明專利並授權,而且可以把固態電解質直接做到電極裡面,這就是未來的固態電池。

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