动力电池研发应与车紧密关联
新能源汽车补贴政策即将退出,让动力电池企业跟着能量密度指标“冲刺”的竞赛得到一定程度缓和。动力电池企业终于可以松一口气,沉下心来认真思考未来的路该如何走。
会上,与会代表普遍认为,动力电池企业在进行技术选择和研发时,应该密切与电动汽车发展趋势相结合,要抓住下游整车企业这一“上帝的手”。
“要通过从整车企业反馈过来的用户需求,来指挥电池企业技术发展方向。”江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司副总经理姚万浩在会上指出。
欣旺达电子股份有限公司副总裁兼欣旺达电动汽车总裁梁锐表示,近几年,我国动力电池产业确实取得了较大的成绩,但是电池的安全性、成本、部分产品质量方面,离市场需求还有一段差距。
“目前国内电池行业制造水平还处于三线水平,离工业级、车规级还有差距。具体表现为大部分企业产品的合格率很低,约90%左右,浪费比较大。而日韩企业通常要比国内企业高两到三个百分点,甚至能够达到95%以上。制造成本俨然成为造成电池成本高的最主要原因。”深圳吉阳智能科技有限公司董事长阳如坤表示。
惠州亿纬锂能股份有限公司董事长刘金成认为,下一代的锂电池技术要跟下一代的电动车之间的密切关联起来;下一代的电池人,应该是汽车人,即要按照汽车的产业发展路径去规划行为方式,才能让动力电池行业健康发展。其中最关键的要求就是做到安全可靠。安全可靠是动力电池的自然属性。所谓自然属性就是必须先具备的,电池必须先做到安全可靠才能用作动力电池。
风帆有限责任公司董事长李勇对此持相同看法,他认为,要在坚守质量底线的前提下,聚焦关键技术,寻求突破。
中国工程院院士吴锋建议,电池企业应联合整车、材料、设备企业开发电池材料、生产工艺等,根据市场需求开发不同车型、配套不同电池产品,配置不同产能,提高产能利用率。
在安全前提下稳步提升能量密度
新能源汽车发展即将进入无补贴时代,虽说一定程度对动力电池的能量密度“松绑”了,但是这并不意味着动力电池后续就停止了向更高能量密度目标进军,而是应该在确保安全和市场实际需求情况下,稳步向能量密度更高峰攀登。
近年来,三元电池快速发展,部分产品能量密度超过300瓦时/千克;磷酸铁锂在高压实硅碳负极方面取得进展,能量密度可达200瓦时/千克。
吴锋指出,未来,高比能锂离子电池采用富锂锰基材料,能量密度可突破400瓦时/千克,并且可突破单电子反应的界限,变成多电子反应。同时,固态电池也将成为今后的发展方向之一。
目前,提高动力电池能量密度主要通过电池正极材料、负极材料的结构调整或优化来实现,如正极材料从磷酸铁锂切换到三元材料。
香河昆仑化学制品有限公司技术部经理孙春胜指出,即便是三元材料,为追求更高的能量密度,也已经从NCM333过渡到NCM523,再逐步向NCM622、NCM811过渡。NCM811等高镍材料对电解液、负极材料等也有着更高的技术要求。所以,提前进行基础性理论研究和创新就非常有必要。
为此,昆仑化学产品研发规划主要围绕液态电解液继续深入,重点研发特殊锂盐以及添加剂,除此之外还将关注全固态电解质的研发。
天津力神电池股份有限公司执行副总裁兼研究院院长周江则表示,高比能电池难点在于平衡。在动力电池的关键指标方面,比如能量窗口,要做到能量需求得到满足,是0和1的选择。
例如,对于高镍材料而言,在高温条件下进行循环或者存储,容易产生产气和开裂等问题,安全性也不足。而且对于硅材料来说也容易产生膨胀等问题,因此要在设计阶段找到完美的平衡点。
提高能量密度和安全性还可以从新工艺上做文章。瑞浦能源有限公司副总裁侯敏介绍,在系统设计阶段,瑞浦能源构建了五水平四维度的安全矩阵图,从材料、电池、模组、电池包、系统层级建立电特性、结构特性、热力学及电化学特性,可控性的安全设计原则及规范,有效指导产品设计及开发。
并且采用行业领先的无台阶模切技术,有效提升了产品的比能量及安全性,通过引入界面固态化技术及低发热量低阻抗技术,有效提升了产品的一致性及循环寿命。