1.2 研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)

國際方面，松下、三星SDI、LG化學(xué)等企業(yè)高鎳三元電池已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)（松下鎳鈷鋁三元材料電池配套特斯拉車型，鎳、鈷、鋁比例為8:1.5:0.5，單體電芯能量密度為300 Wh/kg）。

國內(nèi)方面，目前企業(yè)普遍在研發(fā)三元材料622體系、811體系技術(shù)，尚未大規(guī)模量產(chǎn)。寧德時代、比亞迪、力神、國軒高科等行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)在高鎳三元鋰電池研發(fā)方面已取得進(jìn)展。比亞迪、中航鋰電、比克電池的正極材料采用高鎳三元材料，負(fù)極材料選用納米硅材料體系,2020年能量密度擬提升到300Wh/kg。寧德時代高能量密度電芯采用高鎳三元/硅碳材料體系, 計劃2020年達(dá)300Wh/kg。國軒高科、中電力神、億緯鋰能的高能量密度電芯采用高鎳三元正極和硅基負(fù)極材料體系 ,計劃2020年達(dá)300Wh/kg。

2 硅碳負(fù)極材料

2.1 技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)

納米硅與石墨形成的硅碳負(fù)極材料，能夠有效提升鋰電池的克容量，進(jìn)一步實現(xiàn)更高的能量密度。從目前已產(chǎn)品化的硅碳負(fù)極材料性能來看，相比于石墨負(fù)極材料而言，硅碳負(fù)極材料最大的優(yōu)勢在于比容量的提升。硅碳負(fù)極材料的最低比容量均都超過石墨負(fù)極材料的理論比容量。石墨的理論能量密度是372 mAh/g，硅負(fù)極的理論能量密度高達(dá)4200mAh/g。

盡管如此，硅碳負(fù)極材料目前仍存在缺點(diǎn)，一是硅體積在充放電的過程產(chǎn)生體積膨脹100%～300%，一定程度上影響電導(dǎo)率。二是硅為半導(dǎo)體，導(dǎo)電性與石墨存在差距，在鋰離子脫嵌過程中不可逆程度大，首次庫倫效率發(fā)生下降。

2.2 研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)

國際方面，特斯拉Model 3使用硅碳負(fù)極的動力電池，電池容量達(dá)到了550mAh/g以上，能量密度達(dá)到300Wh/kg。日本GS湯淺研發(fā)的硅基負(fù)極鋰離子電池，已應(yīng)用于三菱等知名品牌汽車；日立集團(tuán)麥克賽爾公司已研發(fā)出高容量硅負(fù)極鋰電池。

國內(nèi)方面，寧德時代、國軒高科、比亞迪、比克、力神、中航鋰電等企業(yè)已經(jīng)在硅碳負(fù)極電池研發(fā)方面取得進(jìn)展。同時國內(nèi)負(fù)極材料生產(chǎn)企業(yè)均在硅碳負(fù)極領(lǐng)域有所布局，貝特瑞、紫宸等企業(yè)已率先推出多款硅碳負(fù)極材料已納入上述動力電池研發(fā)體系，杉杉能源已將硅碳負(fù)極材料進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化。硅碳新型負(fù)極材料已成為電池和材料企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)的主攻方向。

3 固態(tài)電解質(zhì)

3.1 技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)

固態(tài)電池，是一種應(yīng)用固體電極和電解質(zhì)的電池。目前包括全固體鋰電池、鋰空氣電池等（金屬鋰與氧進(jìn)行可逆反應(yīng)）。全固態(tài)鋰電池是鋰電池的一種創(chuàng)新體系。一是電芯中業(yè)態(tài)電解質(zhì)含量逐漸下降，固液混合電解質(zhì)逐步替代液態(tài)電解質(zhì)，并最終發(fā)展成為全固態(tài)電解質(zhì)。電解質(zhì)主要包括兩大類，一類是有機(jī)聚合物固態(tài)電解質(zhì)，一類是無機(jī)聚合物固態(tài)電解質(zhì)。其中的固態(tài)電解質(zhì)不同于傳統(tǒng)的鋰電池業(yè)態(tài)電解質(zhì)，具有高離子電導(dǎo)率、高離子遷移數(shù)、機(jī)械性能好、熱穩(wěn)定性好，具有良好的兼容性。

固體電解質(zhì)相比液態(tài)電解質(zhì)穩(wěn)定性好，電極材料不會溶解。更多較高電化學(xué)穩(wěn)定性的固體材料電解質(zhì)正在研究，未來正負(fù)極材料正朝著更高電壓、更大電流容量密度方向發(fā)展。但與此同時，固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展存在成本較高，阻抗和電導(dǎo)率導(dǎo)致充電倍率偏低，以及電極與電解質(zhì)界面阻抗過大等缺點(diǎn)。

3.2 研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化、主要研發(fā)企業(yè)

國際方面，豐田在固態(tài)電池領(lǐng)域具有較長的研究歷史，其鋰硫體系電池已在美國成功申請專利，該體系最大特點(diǎn)在于良好的熱穩(wěn)定性和安全性，成為最具產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)路線。Solid Power公司則采用鋰金屬作為負(fù)極技術(shù)路線，研發(fā)更高能量密度的產(chǎn)品，并于寶馬公司開展產(chǎn)業(yè)化合作。此為，三星SDI、現(xiàn)代集團(tuán)、日立集團(tuán)、法國Bolloré、美國Sakti3等公司也在固態(tài)電池自主研發(fā)方面取得進(jìn)展，力求早日實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

國內(nèi)方面，中科院寧波所以鋰金屬負(fù)極和鋰硫體系為方向，研究不同電解質(zhì)體系的高安全性、高倍率性固態(tài)電池。中科院青島能源與過程研究所提出離子導(dǎo)電聚合物體系，該體系由高分子聚合物和鋰鹽構(gòu)成，該體系對結(jié)構(gòu)的力學(xué)強(qiáng)度有明顯提升。此外，寧德時代、中電力神、贛鋒鋰業(yè)、國能電池等國內(nèi)企業(yè)已開展400Wh/kg以上高能量密度固態(tài)電池研發(fā)和制造工藝研究，固態(tài)電池替代當(dāng)前鋰電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展逐漸加快。

結(jié) 論

本文從產(chǎn)業(yè)、市場、技術(shù)等方面詳細(xì)分析了我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展現(xiàn)狀，并從產(chǎn)業(yè)和技術(shù)角度分析了我國動力電池產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展趨勢，探討了我國動力電池在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、發(fā)展質(zhì)量、技術(shù)研發(fā)、國際發(fā)展等方面情況，最后指出我國鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的路徑。我國動力電池市場需求巨大，但行業(yè)競爭日益激烈，行業(yè)洗牌和整合正在進(jìn)行，市場將進(jìn)一步向優(yōu)勢企業(yè)集中。在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的過程中，動力電池產(chǎn)業(yè)主體必須將產(chǎn)品性能和安全性放到首位，不斷加強(qiáng)新材料體系動力電池研發(fā)和制造工藝創(chuàng)新能力建設(shè)，只有擁有足夠產(chǎn)品研發(fā)實力及規(guī)模化生產(chǎn)能力、把握產(chǎn)業(yè)化發(fā)展方向的主體才能在未來競爭中立于不敗之地。