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動力電池技術(shù)發(fā)展形勢分析

2018-09-11 09:19 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:汽車測試與試驗 來源:汽車測試與試驗
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  整體上來看,固態(tài)鋰電池的生產(chǎn)制備成熟度還亟待加強,規(guī)?;?、自動化的生產(chǎn)線還需要進一步研發(fā),目前仍處于行業(yè)積累期。固態(tài)電池總體發(fā)展路徑為,受制于固/固界面穩(wěn)定性問題,液態(tài)電解質(zhì)的含量逐步減少,由液態(tài)→半固態(tài)→固液混合→固態(tài)→全固態(tài)電池過渡;在全固態(tài)鋰金屬電池發(fā)展上,受制于金屬鋰負極可充性問題,負極材料將從石墨→合金化負極(如Si/C)→金屬鋰負極進行過渡。隨著研發(fā)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)方面的發(fā)展,固態(tài)電池的性能與生產(chǎn)將逐步優(yōu)化,在動力電池市場迎來機遇。
 ?。ㄈ?潛在技術(shù)的替代者依然存在
  除了對當前鋰電池的改善及固態(tài)電池的布局,在動力電池技術(shù)創(chuàng)新中,國內(nèi)外企業(yè)和機構(gòu)/大學(xué)紛紛進行了不同嘗試,一些指標較目前水平有較大改善,為動力電池性能的提升提供了有力參考。
表5國內(nèi)外新型電池研發(fā)情況

  通過對收集的典型創(chuàng)新案例技術(shù)指標梳理,可以發(fā)現(xiàn),目前一些產(chǎn)品的關(guān)鍵指標已經(jīng)得到提升。在能量密度方面,鋁空氣電池能量密度達到780Wh/kg,鋰硫電池達到350Wh/kg,固態(tài)電池達到360Wh/kg;在充電倍率方面,典型創(chuàng)新性產(chǎn)品最高充電倍率已經(jīng)超過100C。在循環(huán)壽命方面,典型創(chuàng)新產(chǎn)品已經(jīng)能夠超過15000次。


  新型電池具備許多優(yōu)勢,一是技術(shù)方面,比如鋰硫電池利用硫作為正極材料,電池理論比能量最高可達2600Wh/kg,鋰空氣電池也是一種非常有潛力的高比容量電池技術(shù),其利用鋰金屬與氧氣的可逆反應(yīng),理論能量密度上限達到11000Wh/kg,二是產(chǎn)業(yè)方面能夠減少對稀缺資源的依賴,比如鈉離子電池相對鋰離子電池擁有儲量豐富且成本較低的優(yōu)勢。
  但目前動力電池創(chuàng)新性產(chǎn)品一般都是實驗室產(chǎn)品,新型電池在下一步產(chǎn)業(yè)化進程中,還面臨許多挑戰(zhàn)。比如鋰硫電池安全性低、體積比能量低、放電倍率低、能量轉(zhuǎn)換效率低和循環(huán)次數(shù)低,短時間很難在車用領(lǐng)域得到應(yīng)用??偟膩碚f,目前這些研究雖然處于實驗階段,距離產(chǎn)業(yè)化較遠,是否能夠在一定時期替換現(xiàn)有體系電池在業(yè)界也存在爭議。但毫無疑問這些電池有望打破當前動力電池的一些技術(shù)瓶頸、降低電池成本,創(chuàng)造更長續(xù)航里程,在動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中,這些電池不容忽視。
  (四) 小結(jié)
  從技術(shù)發(fā)展來看,當前三元和磷酸鐵鋰電池已經(jīng)主導(dǎo)了車用動力電池市場,三元和磷酸鐵鋰電池成為主流企業(yè)的主要技術(shù)路線,企業(yè)并在進一步布局這兩種技術(shù)路線。從發(fā)展來看,三元和磷酸鐵鋰電池技術(shù)已經(jīng)取得了突破,但是技術(shù)還有進一步提升的空間,在產(chǎn)業(yè)競爭中還將持續(xù)一段時間。
  從新電池技術(shù)布局來看,固態(tài)電池具有技術(shù)優(yōu)勢,能夠解決當前產(chǎn)業(yè)面臨的許多問題,國內(nèi)外企業(yè)爭先布局并取得了技術(shù)突破。但從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,固態(tài)電池現(xiàn)處于行業(yè)積累期,還有技術(shù)和產(chǎn)業(yè)配套諸多問題亟待解決。
  另一方面,除了對當前鋰電池的改善及固態(tài)電池的布局,許多研究機構(gòu)也在研發(fā)鋰硫、鋰空氣電池等新一代電池,并且在某些技術(shù)方面取得突破,為電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了有利參考。但總的來說,這些研究基本處于實驗階段,距離產(chǎn)業(yè)化較遠,并且在產(chǎn)業(yè)界也存在許多爭議,但不可否認的是問這些電池有望打破當前動力電池的一些瓶頸,在產(chǎn)業(yè)發(fā)展中仍不容忽視。
  電池企業(yè)在提升現(xiàn)有技術(shù)路線產(chǎn)品性能的同時,也應(yīng)該積極布局下一代電池的研發(fā),以便在下一輪競爭中占據(jù)主導(dǎo)權(quán)。政府部門應(yīng)該通過科技計劃(專項、基金)、相關(guān)創(chuàng)新工程及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項等多種途徑,鼓勵企業(yè)、研究機構(gòu)及高等院校等在動力電池關(guān)鍵材料、電池單體和系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā),并積極推動固態(tài)電池、鋰硫電池、金屬空氣電池等新產(chǎn)品及新材料的制備、生產(chǎn)工藝、檢測等關(guān)鍵技術(shù)和裝備的工程化和產(chǎn)業(yè)化,推進全產(chǎn)業(yè)鏈工程技術(shù)能力建設(shè),并推動動力電池新技術(shù)新產(chǎn)品在示范推廣工程中的應(yīng)用。

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