近日外媒報(bào)道，韓國(guó)三大電池生產(chǎn)商LG化學(xué)、三星SDI和SK創(chuàng)新打算聯(lián)手開發(fā)核心電池技術(shù)，成立了規(guī)模為1000億韓元(約合9000萬(wàn)美元)的基金會(huì)，試圖借此打造下一代電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。
在全球交通加速電動(dòng)化的趨勢(shì)下，動(dòng)力電池的需求量越來(lái)越大，開發(fā)下一代動(dòng)力電池技術(shù)，提高電池能量密度、解決電池安全管理等問(wèn)題正成為電池生產(chǎn)商們關(guān)注的重點(diǎn)。符合國(guó)家高能量密度標(biāo)準(zhǔn)的高鎳電池會(huì)否成為未來(lái)電池的發(fā)展方向？下一步的動(dòng)力電池技術(shù)究竟是什么？
三元鋰電池已成主流
回顧我國(guó)的動(dòng)力電池發(fā)展史，國(guó)內(nèi)廠商的技術(shù)進(jìn)步可謂非凡。從最初以磷酸鐵鋰電池為主流，到2015年三元鋰電池后來(lái)居上，再到今年上半年三元鋰電池取代磷酸鐵鋰電池成為主流電池，不過(guò)短短三年。
據(jù)了解，動(dòng)力電池從磷酸鐵鋰往三元鋰路線的轉(zhuǎn)移并不是一蹴而就。我國(guó)從2016年開始全面轉(zhuǎn)向三元鋰電芯開發(fā)，而早在國(guó)內(nèi)快速轉(zhuǎn)化之前，國(guó)外電池企業(yè)就已經(jīng)在電芯化學(xué)體系上做出了變革。近日，當(dāng)升科技副總經(jīng)理陳彥彬指出，“2014—2015年所用電池全是磷酸鐵鋰，在能量密度標(biāo)準(zhǔn)提升后，大家用于數(shù)碼器材的三元材料和三元電池就直接裝到了車上，這是電動(dòng)汽車電池成本高的原因之一。”
目前國(guó)內(nèi)三元鋰電池體系均為鎳鈷錳酸鋰(NCM)。鎳在其中起到提高材料能量密度的作用，根據(jù)三種過(guò)渡金屬離子占比不同，分為低鎳的NCM424、NCM333、NCM523和高鎳的NCM622、NCM811等材料。其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程主要是從低鎳的333、523等向高鎳的622、811方向發(fā)展。
“當(dāng)523的三元正極材料在230元/kg的時(shí)候，整個(gè)制造成本大概0.8元出頭。”微宏動(dòng)力售前技術(shù)總監(jiān)馬茲林指出，“如果三元材料532和811的成本都降到每噸18萬(wàn)以下，實(shí)際上鐵鋰的成本優(yōu)勢(shì)并不大。”
高鎳化成趨勢(shì)
眾所周知，新能源汽車尤其是純電動(dòng)車要想真正獲得市場(chǎng)認(rèn)可，其中一個(gè)重要指標(biāo)就是解決消費(fèi)者的里程焦慮。要想解決里程焦慮，必須提供高能量密度的電池。隨著國(guó)際鈷價(jià)的節(jié)節(jié)攀升，出于降低成本和提升能量密度雙重考慮，提高三元材料體系中鎳的比例似乎已成最佳選擇。
“從圓柱電池來(lái)講，目前是以523為主，可能有5%—10%的電池從原來(lái)的622轉(zhuǎn)向811，一方面是鈷價(jià)的影響，一方面是補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的影響。”陳彥彬表示，三元材料高鎳化發(fā)展是大勢(shì)所趨，但如何發(fā)展，采用什么樣的節(jié)奏，取決于電池技術(shù)過(guò)不過(guò)硬、成本控制能力強(qiáng)不強(qiáng)。
記者了解到，目前動(dòng)力電池的能量密度需要達(dá)到140Wh/kg，才可以拿到相應(yīng)系數(shù)的補(bǔ)貼，以至于眾多廠商過(guò)度看重能量密度，但隨之而來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)也不容忽略。對(duì)此，猛獅科技研究院院長(zhǎng)鄧中一一針見血地指出，“單純追求能量密度，車輛出事故的幾率會(huì)非常高。提高動(dòng)力電池能量密度，一定要在保證安全，且成本與壽命可接受的前提下才有意義。”
而對(duì)于高鎳化高比能電池的現(xiàn)狀，比克電池企管中心副總裁李鳳梅認(rèn)為，“鎳比例越高，整個(gè)正極材料的熱穩(wěn)定性就越差。遇到高溫、外力沖擊等情況，高鎳電池會(huì)存在安全隱患。”安全紅線的存在，加之技術(shù)突破不易，國(guó)內(nèi)高鎳電池的生產(chǎn)進(jìn)度長(zhǎng)期不理想。
近期寧德時(shí)代和當(dāng)升科技等國(guó)內(nèi)廠商的811電池開始推向市場(chǎng)，似乎證明國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)先于日韓逐步克服高鎳電池的安全問(wèn)題，但我國(guó)能否憑借高鎳化“大躍進(jìn)”式的發(fā)展完成在動(dòng)力電池制造的“彎道超車”，還需要靜待市場(chǎng)和消費(fèi)者的檢驗(yàn)。
固態(tài)電池方興未艾
現(xiàn)有的電池體系難以突破能量密度350Wh/kg的天花板，對(duì)于能量密度的不懈追求只能靠采用新的鋰離子電池體系來(lái)解決。在眾多的高比能電池體系中，固態(tài)電池?zé)o疑是目前最有希望的選擇，不僅技術(shù)成熟度相對(duì)較高，也擁有一批國(guó)際頂尖學(xué)者的支持，國(guó)內(nèi)外眾多鋰離子電池企業(yè)由此都將固態(tài)電池技術(shù)作為重要的下一代技術(shù)儲(chǔ)備。
大眾曾宣布計(jì)劃研發(fā)續(xù)航1000km固態(tài)電池；日本經(jīng)濟(jì)省更是在2017年宣布出資16億日元，聯(lián)合豐田、本田、日產(chǎn)、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等國(guó)內(nèi)頂級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈力量，共同研發(fā)固態(tài)電池，希望2030年實(shí)現(xiàn)800公里續(xù)航目標(biāo)。國(guó)家新能源汽車重點(diǎn)科技專項(xiàng)首席專家歐陽(yáng)明高指出，“國(guó)內(nèi)不少科研院所、企業(yè)已開始布局固態(tài)電池領(lǐng)域。比如中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃2019年量產(chǎn)固態(tài)電池。”
但目前固態(tài)電池基本都處于初始研究階段，想要在新能源汽車上全面應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的路要走。歐陽(yáng)明高曾表示，預(yù)計(jì)全固態(tài)鋰電池會(huì)在2025-2030年之間取得突破。對(duì)此豐田董事長(zhǎng)內(nèi)山田武持相同觀點(diǎn)：“我們正在努力研究，期望在2020年以后能制造出固態(tài)電池，但若要實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的量產(chǎn)，還需要等到2030年以后。”
新能源汽車的發(fā)展是一個(gè)系統(tǒng)工程，但是最基礎(chǔ)和最重要的應(yīng)該是電池技術(shù)的突破。孚能科技董事長(zhǎng)王瑀表示：“對(duì)電池廠家來(lái)說(shuō)，產(chǎn)品開發(fā)的路線受客戶和政府的影響比較大。在中國(guó)主要是受補(bǔ)貼政策的影響，能量密度是我們主要提升的方向。但是對(duì)國(guó)外客戶來(lái)說(shuō)能量密度雖然也很重要，但是不是唯一的要求，他們還在充電時(shí)間、成本上有一定要求。在實(shí)現(xiàn)高比能量的目標(biāo)的基礎(chǔ)上綜合發(fā)展，提高其他各項(xiàng)性能指標(biāo)，還需要投入更多的時(shí)間和精力。”
