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充电机充电电池升级 300Wh/kg比能量的步骤方法已经有了重大突破

2017-6-5 9:46:23      点击:


在日前发布的《轿车产业中长时间开展计划》(以下简称《计划》)中,新能源轿车无疑是其间的主要组成有些,尤其在技能领域,充电机充电电池的比能量是重点打破方向。依据《计划》请求,到2020年,充电机充电电池单体比能量到达300Wh/kg以上,力求完成350Wh/kg,体系比能量力求到达260Wh/kg、成本降至1元/瓦时以下;到2025年,充电机充电电池体系比能量到达350Wh/kg。

  不过,从如今充电机充电电池技能开展水平来看,到达上述方针是不是有难度?又有哪些应战?记者就此疑问采访了有关充电机充电电池公司和业界专家。

充电机充电电池升级 300Wh/kg比能量的步骤方法已经有了重大突破

资料层面许多难点待解

  如今“300Wh/kg”是出如今充电机充电电池公司研制部门的高频词汇,但从如今实际状况来看,距这一方针的完成还有不小的距离。在技能层面,包括正极资料、负极资料乃至电解液仍有很多疑问需求处理。


关于负极资料,力神充电机充电电池研究院院长周江通知记者,石墨作为较为老练的负极资料,其能量密度现已被充沛发挥,业界遍及认为硅碳负极是接替石墨的最好负极资料,但一同硅资料的疑问也不少。

硅资料存在的疑问

首要,硅资料存在很严重的体积胀大疑问。在充放电过程中,硅的体积会胀大100%~300%,不断的缩短、胀大会形成硅碳负极资料的粉末化,严重影响充电机充电电池寿命;

其次,硅的不断胀大,在充电机充电电池内部发作很大的应力,这种应力对极片形成揉捏,循环屡次后也许呈现极片开裂的状况;

再次,由于充电机充电电池内部应力的因素,很有也许形成充电机充电电池内部孔隙率的降低,削减锂离子移动通道,形成锂金属的析出,影响充电机充电电池安全性。


在正极资料方面,备受青睐的高镍三元资料相同也有不少疑问需求战胜。高镍资料PH值较高,简单吸水,这就对充电机充电电池厂商在技能方面提出了更高的请求:需求将高镍资料水份控制在10%以内,要害有些需求控制在1%以内。一同,该正极由于含镍比较高,其氧化活性较强,简单与电解液发作反应,致使充电机充电电池衰减较快。例如,夏日充电机充电电池长时间处在高温、高水份的环境中,充电机充电电池的衰减就会很快。另外,高镍资料的充电机充电电池安全性比较磷酸铁锂等充电机充电电池安全性有所降低,因而,要在充电机充电电池设计层面进行改善。

  除了资料层面的疑问,如今国内充电机充电电池一致性相对也较差。有业界人士通知记者,由于充电机充电电池的制作技能较为杂乱,工序繁复,充电机充电电池制作厂很难把控每道工序的各个细节,以到达较高的一致性。以正负极浆料制备环节为例,物料配比和固液比不精确、原资料一致性差,致使活性物质、导电剂、粘结剂不能按正确比例充沛混兼并均匀涣散;不一样环境以及不一样的拌和技能、拌和速度、拌和温度、拌和时间等都会影响浆料的涣散性。并且,从如今的技能水平来看,即使严格控制这些出产环节,流体力学的性质也很难保持一致。

现实距方针距离显着

  由于技能层面上的各种艰难,如今国内充电机充电电池比能量比较《计划》方针而言距离显着。

  记者了解到,如今国内充电机充电电池单体比能量遍及在220Wh/kg左右。例如,河南锂动电源有限公司出产的磷酸铁锂电芯能量密度为160Wh/kg,复合锂电芯能量密度为220Wh/kg,商用车PACK集成体系能量密度为125Wh/kg;中航锂电所出产的充电机充电电池能量密度方面,方型三元资料充电机充电电池约为170Wh/kg,软包三元资料充电机充电电池达200Wh/kg;多氟多(焦作)新能源科技有限公司下半年量产的乘用车充电机充电电池体系能量密度可达130Wh/kg以上。

  有业界专家表示,如今充电机充电电池能量密度与《计划》方针距离较大,在将来缺乏3~4年的时间内,将单体比能量再提升近四成,压力非常大。

  举例来说,依照周江的说法,硅碳负极资料可以明显提升充电机充电电池的能量密度,是将来开展的干流方向。事实上,国外有些公司现已完成了硅碳负极资料的量产,例如,特斯拉将硅碳负极成功使用于行将量产的Model 3上,完成超300Wh/kg的比能量。而国内公司在硅碳负极产业化方面动作较慢,除贝特瑞的硅碳复合负极资料已有国外批量订单外,宁德时代、比亚迪、国轩高科、力神、比克、杉杉股份、星城石墨等公司硅碳负极的产业化使用都还在研制推动中。

  周江通知记者,充电机充电电池公司在处理许多疑问方面现已有了方向,但还不具有300Wh/kg充电机充电电池的量产才能。在他看来,充电机充电电池的功能优化是一个体系疑问,需求正极资料公司、负极资料公司及电解液供应商等的共同努力。

科学合理完成方针是要害

  疑问多,应战大,是不是意味着《计划》方针无法完成?在中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟看来,单纯完成“2020年,充电机充电电池单体比能量达300Wh/kg”的方针并不难,可是要想在确保充电机充电电池安全性的一同进步比能量,的确存在必定难度。关于《计划》中充电机充电电池技能的晋级方针怎么更科学、合理地完成,业界专家和有关公司给出了自个的主张。

专家主张

   首要,不能牺牲充电机充电电池的安全性。从技能的视点来看,充电机充电电池比能量和其安全性成反比,所以,确保充电机充电电池安全性是首要准则,不能盲目追求高比能量,防止由于追求高比能量而呈现安全事故。

  其次,进步出产线自动化水平。人为干涉得越少,人为形成失误的影响就越小,充电机充电电池商品的一致性也就越高。

  第三,跨产业协作。正负极资料出产商、电解液出产商,以及电芯公司、BMS研制公司、充电机充电电池包体系PACK公司、装备公司、检查基地和整车公司等需求协同协作,一同攻坚克难。

  第四,关于不能国产的要害原资料,主张国家层面要有战略规划。