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動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展形勢(shì)分析

2018-09-11 09:19 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:汽車測(cè)試與試驗(yàn) 來(lái)源:汽車測(cè)試與試驗(yàn)
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  整體上來(lái)看,固態(tài)鋰電池的生產(chǎn)制備成熟度還亟待加強(qiáng),規(guī)?;?、自動(dòng)化的生產(chǎn)線還需要進(jìn)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(wèn)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(guò)渡;在全固態(tài)鋰金屬電池發(fā)展上,受制于金屬鋰負(fù)極可充性問(wèn)題,負(fù)極材料將從石墨→合金化負(fù)極(如Si/C)→金屬鋰負(fù)極進(jìn)行過(guò)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(dòng)力電池市場(chǎng)迎來(lái)機(jī)遇。
 ?。ㄈ?潛在技術(shù)的替代者依然存在
  除了對(duì)當(dāng)前鋰電池的改善及固態(tài)電池的布局,在動(dòng)力電池技術(shù)創(chuàng)新中,國(guó)內(nèi)外企業(yè)和機(jī)構(gòu)/大學(xué)紛紛進(jìn)行了不同嘗試,一些指標(biāo)較目前水平有較大改善,為動(dòng)力電池性能的提升提供了有力參考。
表5國(guó)內(nèi)外新型電池研發(fā)情況

  通過(guò)對(duì)收集的典型創(chuàng)新案例技術(shù)指標(biāo)梳理,可以發(fā)現(xiàn),目前一些產(chǎn)品的關(guān)鍵指標(biāo)已經(jīng)得到提升。在能量密度方面,鋁空氣電池能量密度達(dá)到780Wh/kg,鋰硫電池達(dá)到350Wh/kg,固態(tài)電池達(dá)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(guò)100C。在循環(huán)壽命方面,典型創(chuàng)新產(chǎn)品已經(jīng)能夠超過(guò)15000次。


  新型電池具備許多優(yōu)勢(shì),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(dá)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(dá)到11000Wh/kg,二是產(chǎn)業(yè)方面能夠減少對(duì)稀缺資源的依賴,比如鈉離子電池相對(duì)鋰離子電池?fù)碛袃?chǔ)量豐富且成本較低的優(yōu)勢(shì)。
  但目前動(dòng)力電池創(chuàng)新性產(chǎn)品一般都是實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品,新型電池在下一步產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(shí)間很難在車用領(lǐng)域得到應(yīng)用??偟膩?lái)說(shuō),目前這些研究雖然處于實(shí)驗(yàn)階段,距離產(chǎn)業(yè)化較遠(yuǎn),是否能夠在一定時(shí)期替換現(xiàn)有體系電池在業(yè)界也存在爭(zhēng)議。但毫無(wú)疑問(wèn)這些電池有望打破當(dāng)前動(dòng)力電池的一些技術(shù)瓶頸、降低電池成本,創(chuàng)造更長(zhǎng)續(xù)航里程,在動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中,這些電池不容忽視。
 ?。ㄋ模?小結(jié)
  從技術(shù)發(fā)展來(lái)看,當(dāng)前三元和磷酸鐵鋰電池已經(jīng)主導(dǎo)了車用動(dòng)力電池市場(chǎng),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(jìn)一步布局這兩種技術(shù)路線。從發(fā)展來(lái)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(jìn)一步提升的空間,在產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中還將持續(xù)一段時(shí)間。
  從新電池技術(shù)布局來(lái)看,固態(tài)電池具有技術(shù)優(yōu)勢(shì),能夠解決當(dāng)前產(chǎn)業(yè)面臨的許多問(wèn)題,國(guó)內(nèi)外企業(yè)爭(zhēng)先布局并取得了技術(shù)突破。但從產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)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(wèn)題亟待解決。
  另一方面,除了對(duì)當(dāng)前鋰電池的改善及固態(tài)電池的布局,許多研究機(jī)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(lái)說(shuō),這些研究基本處于實(shí)驗(yàn)階段,距離產(chǎn)業(yè)化較遠(yuǎn),并且在產(chǎn)業(yè)界也存在許多爭(zhēng)議,但不可否認(rèn)的是問(wèn)這些電池有望打破當(dāng)前動(dòng)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(shí),也應(yīng)該積極布局下一代電池的研發(fā),以便在下一輪競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)主導(dǎo)權(quán)。政府部門應(yīng)該通過(guò)科技計(jì)劃(專項(xiàng)、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(xiàng)等多種途徑,鼓勵(lì)企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)及高等院校等在動(dòng)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(dòng)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(cè)等關(guān)鍵技術(shù)和裝備的工程化和產(chǎn)業(yè)化,推進(jìn)全產(chǎn)業(yè)鏈工程技術(shù)能力建設(shè),并推動(dòng)動(dòng)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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