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黄学杰锂离子动力电池的技术进步和发展方向略

2020/10/16 来源:昌吉信息港

导读

黄学杰:锂离子动力电池的技术进步和发展方向目前新能源汽车的动力电池有多个品种,在1月16日举行的第二届中国新能源汽车动力电池产业技术发展

黄学杰:锂离子动力电池的技术进步和发展方向

目前新能源汽车的动力电池有多个品种,在1月16日举行的第二届中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛上,中国科学院物理研究所研究员黄学杰则重点介绍了磷酸铁锂电池的技术发展情况。

黄学杰表示,在政策和产业的双轮驱动下,必将会让我国的汽车产业发生质的变化,而且必将影响全球。他表示,从国家产业政策中的路线图来看,动力电池是重中之重。通过大力度的补贴、高强度的研发投入,建立良好的运营环境,以达到2020年补贴退出后,产业还能快速发展。

中国科学院物理研究所研究员主任黄学杰发表《锂离子动力电池的技术进步和发展方向》

黄学杰介绍说,从国家的目标规划来看,主要方向就是电池的能量密度不断提升,价格要不断的下降,尤其是要在计划时间内实现价格的大幅下降。

他介绍说,2015年,业内当时担心新能源汽车产销达不到50万台,基本上算达到了。大众只注重品牌。 高级定制恰恰是这样一种“奇怪”的东西去年,国内新能源汽车销量也超过70万台。他预计,2020年,新能源汽车销量能超过200万台。

动力电池方面,比能量目标是电池包要大于200Wh/kg,循环寿命大于2000次,价格低于1元/Wh。对于这样的目标要求,业界出现不少声音,有的认为这样是不是磷酸铁锂的市场会被挤压。黄学杰表示,这些只是一些代表性参数,乘用车和商用车有不同的指标体系。他表示,其中有的是针对乘用车,比如电池包能量密度大于250Wh/kg,而循环寿命大于2000次又是针对商用车的,只有价格低于1元/Wh是针对所有的电池。对于电池成本,他表示可能明年下半年就可以达到1元/Wh。

为了提高比能量要从材料上下工夫,正负极是提升比能量的关键,以特斯拉为例,为了更高的能量密度,更长的续航里程,采取了NCA体系。不过也存在问题,单体电池不能过大,过大就容易存在安全性问题。所以只能做成小圆柱,通过七八千个电池成组,并对每个电池进行电管理,加上冷却液,来解决安全性问题。

黄学杰在会上介绍,受资源限制,无论是材料企业还是电池企业,要做好三元电池,需要将钴的量减少减少再减少。从这点来看,当前就有两个方向,一是三元上尽可能地减少钻,直至最终变成几乎不含钴的二元材料,另外就是做好铁锂电池。

会上,黄学杰重点介绍了磷酸铁锂,他表示,磷酸铁锂电池材料的特点就是安全、低成本、长寿命,电池结构上目前有圆柱形、方形和软包三种形式,小的18650,现在在发展21700圆柱电池主要是针对高镍三元材料没计的,方形和软包有卷绕式与叠片式。他建议,如果企业想要快速生产,可以选择小圆柱;如果想要成本低可选择卷绕式方形;若是想要比能量高、寿命长就应该选择叠片式。只有叠片式才能让电池有很好的稳定性,并且比能量和能量密度都可以提升。他提到,卷绕后压扁片的方式也不推荐,是因为如果把叠片做的厚一些,压的密实一点极片易脆,就无法卷绕压扁成方形了。

他举例说,当年汤浅波音787做的飞机电池就是采用高密度极片、还要卷绕之后压扁装入方形金属壳体,结果装到飞机上一个个起火。所以当电池的极片密度提升即脆性七增加了以后,如果还采取卷绕压扁式电芯结构设计,短路是必然的,只不过是时间的问题。

不过国内一些企业做磷酸铁锂却不一定存在这一困扰,一是电池材料纳米化,柔韧性好一些,再就把极片密度做低一些。不过他也提到,这样做的电池在寿命上还是没法和叠片式的比,在比能量方面也偏低。他表示,最新流出的国补方案要鼓励更高比能量电池,这会大大刺激企业选用叠片式。

黄学杰还介绍了这些年他们在磷酸铁锂电池方面做的一些研究,从2006年开始生产磷酸铁锂,通过研究电池技术,逐步提升电池能量密度,提升循环寿命、提高安全性,经过大量的权威测试后,再向市场导入,应用于乘用车、公交车、物流车等车型上。数据显示,经过近七年的运行,循环2O00多次这些车辆的电池容量还能保持在80%以上。从这点来看,并非月亮就是国外的圆,国内动力电池产品同样能很好地服务新能源汽车行业。

而除了电池材料、电池结构要进行改进,还要提升制造技术。他表示我们不能总依赖买国外自动生产线过日子,要建造基于国产设备的自动化产线,中科院在这方面已成功地走出来了。

另外,合金负极材料正在发展,该材料的应用,电池的比容量又上来如,以后的铁锂电池将用上合金负极。他表示,不久铁锂电池的比能量能超过200Wh/kg,电池包可到170Wh/kg。所以就三元来讲,钴价在涨,做成电池安全和寿命均不如铁锂,如果用三元材料的电池包比能量做不到200Wh/kg,与磷酸铁锂相比,还能有什么优势呢?

最后,黄学杰认为,无论是铁锂还是三元,电池企业做产品应有三个目标。一是适应国家新能源产行业需求和产业政策;第二是技术指标要先进;第三,要有高性价比,具有国际市场的竞争力。

1月16日,2018首届中国(成都)新能源汽车高峰论坛在成都盛大开幕,参会嘉宾近千人,场面十分壮观。本届高峰论坛历时2天半,由2018首届中国(成都)新能源汽车高峰论坛、第四届中国新能源汽车总工技术峰会、第二届中国新能源汽车动力电池产业技术发展高峰论坛、第四届中国新能源汽车运营商与车企对接采购交流会、首届中国新能源汽车产业金融峰会五大主题论坛构成,下设7大分论坛,近70场主题演讲,4场互动沙龙。会议同期还将举行第二届中国新能源汽车行业年度奖项评选颁奖盛典、中国新能源汽车零部件和畅销车型展览会、电动汽车资源网(新能源物流车)运营总裁班成立暨第一期学习分享会。

来源:电动汽车资源网

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