中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在動(dòng)力電池的性能提升上，電池材料起到至關(guān)重要的作用，可以不夸張的說，動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步歸根結(jié)底是材料技術(shù)的進(jìn)步。
“350-400km的續(xù)航里程將成為新能源汽車發(fā)展平衡點(diǎn)。但從目前來看，絕大部分企業(yè)都還很難達(dá)到。”在2016(第二屆)廣州國際電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)峰會(huì)上，長安新能源總經(jīng)理任勇略顯焦急的表示，動(dòng)力電池性能的提升迫在眉睫。
根據(jù)在此之前剛剛發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》上，2020年的純電動(dòng)汽車動(dòng)力電池的能量密度目標(biāo)為350wh/kg，2025年目標(biāo)為400wh/kg，2030年目標(biāo)為500wh/kg。
要達(dá)到2020年的350wh/kg的目標(biāo)，必然要求企業(yè)通過材料和制造工藝的不斷升級來實(shí)現(xiàn)。
事實(shí)上，進(jìn)入2016年以來，已經(jīng)有不少動(dòng)力電池及相關(guān)材料企業(yè)加速新型材料的產(chǎn)業(yè)化，包括高鎳三元、硅碳負(fù)極、三層復(fù)合隔膜、新型鋰鹽等新材料都在經(jīng)歷產(chǎn)業(yè)化換擋提速。
2016年11月15日，國軒高科公告稱，擬募資不超過36億元用于動(dòng)力電池相關(guān)項(xiàng)目建設(shè)，其中，擬5億元投建年產(chǎn)10000噸高鎳三元正極材料和5000噸硅基負(fù)極材料項(xiàng)目。
這意味著，國軒高科在高鎳三元和硅基負(fù)極上已具備產(chǎn)業(yè)化能力。而除了國軒，包括寧德時(shí)代、當(dāng)升科技（300073）、杉杉能源、斯諾、星源材質(zhì)（300568）、天賜、新宙邦（300037）等領(lǐng)軍電池及材料企業(yè)，都在加速布局新型關(guān)鍵材料的產(chǎn)業(yè)化。
值得注意的是，在新型材料產(chǎn)業(yè)化快速推進(jìn)的同時(shí)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈依然在面臨工藝技術(shù)提升、安全問題解決、智能制造換代等多項(xiàng)挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)的破解成為動(dòng)力電池性能提升的關(guān)鍵。
12月7日-9日，2016高工鋰電暨電動(dòng)車年會(huì)將在深圳舉行，此次年會(huì)主題為“全球視野與中國戰(zhàn)略：新格局、新思維、新趨勢”，在年會(huì)材料專場論壇中，包括寧德時(shí)代、國軒高科、天賜、斯諾、明基等領(lǐng)軍電池及材料企業(yè)將介紹動(dòng)力電池核心材料的產(chǎn)業(yè)化升級及挑戰(zhàn)。
在年會(huì)之前，高工鋰電梳理了動(dòng)力電池四大核心關(guān)鍵材料的產(chǎn)業(yè)化升級路徑及面臨的主要問題。希望可以幫助企業(yè)在研判產(chǎn)業(yè)趨勢、明確戰(zhàn)略布局上有所幫助。
高鎳三元產(chǎn)業(yè)化提速
如果說前兩年高鎳三元材料電池還處于個(gè)別廠家和學(xué)界的研發(fā)階段，那么從2016年開始，高鎳三元電池的研發(fā)和生產(chǎn)已呈“燎原”之勢。
國軒高科在其年產(chǎn)10000噸高鎳三元材料項(xiàng)目公告中稱，其掌握了高鎳三元正極材料晶面生長控制和快離子導(dǎo)體表面包覆改性技術(shù)，提高了高鎳三元正極材料的加工性能、克容量和循環(huán)壽命。
而寧德時(shí)代總裁黃世霖在相關(guān)場合表示，寧德時(shí)代在材料上會(huì)逐步由磷酸鐵鋰/石墨、三元、高鎳三元/硅碳再到固態(tài)鋰、空氣金屬電池演進(jìn)?！笆濉逼陂g，寧德時(shí)代將致力于高鎳三元/硅碳電池研發(fā)，努力實(shí)現(xiàn)350Wh/公斤的目標(biāo)。目前已經(jīng)組織專門團(tuán)隊(duì)，確保實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)目標(biāo)。
當(dāng)升科技則對外稱，其NCM622三元正極材料已實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)，并得到國內(nèi)、國際客戶的認(rèn)可，被應(yīng)用到新能源汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域，產(chǎn)品供不應(yīng)求。今年7月，當(dāng)升科技募資新建年產(chǎn)4000噸高鎳三元材料項(xiàng)目。
根據(jù)高工鋰電調(diào)研，雖然目前三元電池企業(yè)主要應(yīng)用的還是NCM333和NCM523電池，但是NCM622已經(jīng)進(jìn)入了部分企業(yè)的材料供應(yīng)鏈。隨著材料體系的高鎳化進(jìn)程，預(yù)計(jì)明年國內(nèi)三元電池企業(yè)將開始應(yīng)用NCM811和NCA材質(zhì)，電池單體能量密度將從200wh/kg向250-300wh/kg邁進(jìn)。
硅基負(fù)極產(chǎn)業(yè)化前夜
在新型負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化布局上，國軒高科同樣走在行業(yè)前列。
在其發(fā)布的年產(chǎn)5000噸硅基負(fù)極材料項(xiàng)目可行性報(bào)告中稱，掌握了硅基負(fù)極材料表面改性及材料預(yù)鋰化等關(guān)鍵技術(shù)，有效緩沖了硅材料體積膨脹對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響，提高了硅基負(fù)極材料的首次庫倫效率及循環(huán)性能。
國內(nèi)除了國軒，包括斯諾、星城石墨、湖州創(chuàng)亞等都在積極推進(jìn)硅基負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化。
而放眼海外，特斯拉發(fā)布的Model 3就采用了硅碳負(fù)極作為動(dòng)力電池新材料。通過在人造石墨中加入10%的硅基材料，特斯拉讓電池容量達(dá)到了550mAh/g以上，電池能量密度可達(dá)300wh/kg。
日本GS湯淺公司已推出采用硅基負(fù)極材料的鋰電池，并成功應(yīng)用在了三菱汽車上;日立麥克賽爾則宣布已開發(fā)出可實(shí)現(xiàn)高電流容量硅負(fù)極鋰電池;此外，日本三井金屬也雄心勃勃地要將硅負(fù)極鋰電池推向消費(fèi)電子和電動(dòng)汽車兩大領(lǐng)域。
值得注意的是，目前評估的硅材料中，韓國和日本的相關(guān)技術(shù)明顯強(qiáng)于國內(nèi)，其硅氧可以到1500毫安時(shí)/克，更為穩(wěn)定，而國內(nèi)僅為500毫安時(shí)/克，國內(nèi)的企業(yè)在技術(shù)儲(chǔ)備和開發(fā)商與國外仍還有一定差距。
三層復(fù)合隔膜成趨勢
三層隔膜已成為多家國際知名鋰電材料、電芯廠的選擇路線，在此背景下，國內(nèi)不少隔膜企業(yè)也在加速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
從國際市場來看，日韓車廠或電芯廠商使用三層隔膜的案例就不少。譬如松下為特斯拉提供的電芯就使用了住友的隔膜以及Celgard的三層隔膜;三星提供給BMW i3、LG提供給GM的Volt或PEVE提供Toyota Prius都用了三層隔膜，而日產(chǎn)、AESC、日立、PEVE等等，也將三層隔膜用在動(dòng)力電池上。
國際隔膜巨頭以及電芯廠的選擇表明三層隔膜將成為鋰電材料的下一個(gè)搶奪高地。包括明基材料、紐米科技等都在推進(jìn)三層復(fù)合隔膜的產(chǎn)業(yè)化。
值得注意是，國內(nèi)隔膜生產(chǎn)的工藝和設(shè)備仍存在缺陷，成為影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問題。國內(nèi)缺少懂材料和工藝的人才，而從國產(chǎn)裝備來看，目前國產(chǎn)雙拉線還沒有得到國內(nèi)企業(yè)的認(rèn)同，關(guān)鍵部件的穩(wěn)定性差、壽命短，輔助設(shè)備仍然處于仿制階段。
由于人才匱乏，國內(nèi)開發(fā)隔膜新產(chǎn)品的前瞻性不足，從產(chǎn)品設(shè)計(jì)到后續(xù)研發(fā)、生產(chǎn)都處于跟跑的狀態(tài)。應(yīng)提高工藝水平和設(shè)備水平合理的布局新產(chǎn)品，強(qiáng)化研發(fā)和工藝的研究投入同時(shí)整合智力資源。專家建議，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)提前布局不同的產(chǎn)品。
電解液領(lǐng)域：新型鋰鹽發(fā)展可期
未來三元?jiǎng)恿﹄姵馗哝嚮勤厔?，對電池材料的要求越來越高，電解液要往高壓、高安全方向發(fā)展，而傳統(tǒng)鋰鹽六氟磷酸鋰由于在高溫下易分解且對水敏感，使其在高溫、高壓電領(lǐng)域的應(yīng)用受限，因此市場亟待新型添加劑在耐高溫、高電壓、阻燃等領(lǐng)域發(fā)揮作用。
其中新型鋰鹽添加劑LiFSI作為一款非常優(yōu)秀的新型鋰鹽添加劑，可以提高電解液的電導(dǎo)率、高低溫性能和耐水解性，同時(shí)還能抑制氣脹，安全性能高，未來在低溫、高電壓、高倍率電解液中有著廣泛應(yīng)用。
目前包括天賜、新宙邦等在內(nèi)的國內(nèi)主流電解液廠家和添加劑廠家都在積極建設(shè)LiFSI產(chǎn)線。
電解液的選擇很大程度上決定著電池的工作機(jī)制，影響著電池的比能量、安全性、循環(huán)性能、倍率性能以及電池的成本等。電解液應(yīng)用技術(shù)發(fā)展以配套電池能量密度提升和提升現(xiàn)有體系性能并重。
隨著新能源汽車市場的發(fā)展，動(dòng)力電池需求量非常大，我們需要站的更高一些，要滿足新能源汽車，站在汽車的角度看待電解液的需求，對電解液會(huì)有新的理解。所以建議行業(yè)進(jìn)行整合，現(xiàn)有電解液廠和電池廠一定要融合到一起，才能很好的滿足新能源汽車對電池的需求。
