A A A

2019.10.13-15    中國·上海·國家會展中心

關閉
<返回
距離開展67
掃碼關注CIAPE

行業新聞

展位申請 觀衆預登記

《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》對汽車的電池能量密度、續駛裡程等方面提出更高要求

行業新聞 2018年07月05日

日前,工信部發布了2018年第6批《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》(簡稱《推薦目錄》)。按照新能源汽車補貼新政要求,自6月12日起,從今年第5批開始,進入《推薦目錄》的新車型才能享受補貼。第5批、第6批《推薦目錄》對汽車的電池能量密度、續駛裡程等方面提出胃更高要求。


事實上,此前出台的《促進汽車動力電池産業發展行動方案》已明确我國動力電池目标,到2020年,锂離子動力電池單體比能量大于300Wh/kg;系統比能量争取達到260Wh/kg;成本小于1元/Wh;使用環境從零下30℃到55℃;具備3C充電能力,力争實現單體電池350Wh/kg。


磷酸鐵锂電池的理論能量密度隻有180Wh/kg,三元材料電池因此擔起了攻堅重任。而三元材料體系繁多,哪種才是正确路線?經過多家企業不斷摸索,大家似乎達成共識,高鎳體系的三元材料電池是今後的發展方向。




■高鎳三元材料成為主流


經濟學家常常用供給與需求兩條曲線分析市場,兩者的交叉就是平衡點。動力電池企業也應用這個原理分析産品發展趨勢。


甯德時代新能源科技有限公司副總裁、首席科學家吳凱展示了動力電池能量密度與成本之間的關系。随着規模擴大、技術進步,成本曲線向下傾斜;克服“裡程焦慮症”的辦法隻有提升能量密度,這也是我國政府和行業鼓勵的方向。向上的能量密度曲線與成本曲線形成交叉點,動力電池企業圍繞于此做文章。


吳凱說:“企業對電池的設計都是從成本與能量密度的平衡着眼。在平衡點之下,三元材料占有優勢;在平衡點之上,矽基負極體系和固态電池占有優勢。在固态電池還不能商業化的背景下,三元材料體系成為主攻目标。”


近期,在多個産業發展論壇上,企業和科研機構的專家均談到,磷酸鐵锂電池受到自身材料性能的限制,以目前的技術水平難以在2020年達到國家規定的能量密度要求,而三元材料中的NCM111和NCM523等類型電池也是如此。


據專家介紹,目前主流的NCM523電池,能量密度可以達到160~200Wh/kg,與300Wh/kg有較大距離。科研人員提高三元體系中鎳的含量,電池的能量密度顯著提高,NCM622和NCM811分别達到230Wh/kg和280Wh/kg。為了達到300Wh/kg的目标,高鎳三元材料成為必然的選擇。


數據顯示,2018年一季度,國内三元材料産量31670噸,同比增長64.26%。其中,常規NCM型号占比78%,NCM622型号占比14%,NCM811/NCA占比8%,NCM811産量大幅增長。


目前,高鎳三元材料有兩種路線,分别是NCM(鎳钴錳)和NCA(鎳钴鋁)。在高鎳三元材料中,鎳的主要作用是提供容量,其含量越高,電池的能量密度越大;钴元素在貢獻一部分容量的同時起到穩定結構的作用;錳/鋁主要用來穩定三元體系結構。


■企業憑技術積累走在前列


比克是國内較早從事三元電池研發與生産的企業,自2006年至今積累了豐富的經驗。目前,比克已實現NCM811動力電池的批量供貨。


比克生産的三元電池全部為圓柱電池,目前主要供應18650-2.75Ah電芯産品。記者在比克電池工廠看到過配裝18650-2.75Ah電芯的零跑LP-S01電動汽車。據介紹,其整包電量36kWh,最大續駛裡程360km,NEDC工況下續駛裡程250km,在慢充模式下8~10小時可充滿,快充模式下48分鐘可充電80%,在極端的應急模式下充電10分鐘可行駛60km。


今年5月,比克3.0Ah電芯産品上市,能量密度達到250Wh/kg,助力新能源汽車實現超長續航。比克的三元材料電池不再隻有18650電芯,21700電芯已完成多次下線内測,4.8Ah 21700圓柱電池開始小批量試樣,預計今年第四季度實現大批量出貨,年底推出5.0Ah産品。


天津力神在三元材料研發中形成了自己的特色,在NCA正極材料研究基礎上,開發高比能量、長循環壽命、良好安全性能的锂離子動力電池用高鎳系正極材料,并且通過納米制備、納米分散、包覆及預嵌锂等多種技術,研發容量高、首次效率高、循環穩定性及倍率性能好的矽碳負極材料。


正負極材料研發技術的突破,使天津力神三元材料電池的能量密度提前達到國家設計的目标。據悉,其開發的電芯單體比能量達到302Wh/kg,體積能量密度大于642Wh/L,25℃下1C充放電循環710次(100%DOD),容量保持率達到80%。天津力神通過進一步優化電解液配方,循環性能明顯改善,目前循環285次(100%DOD)容量保持率高達96%。這為開發出比能量300Wh/kg、循環壽命1500次的锂離子電池單體奠定了基礎。


■三元材料痛點待破  三元材料的優勢很明顯,痛點也很突出,一是技術難度較大;二是材料價格上漲制約成本下降。  日本松下電池率先實現高鎳三元材料電池量産,國内僅有少數企業量産NCM811,技術難度可想而知。駱兆軍說:“高鎳材料不僅堿度高,氧化性也是難題,這兩個技術挑戰成為許多企業研發高鎳三元材料的“攔路虎”。比克有十幾年的三元電池研發經驗,經驗積累在攻克難題中起了重要作用。”  據介紹,比克通過對材料熱特性研究和穩定成膜添加劑,陶瓷隔膜技術應用和結構件優化等多個方面最終完成了多層安全保證。


三元材料體系中必須使用金屬钴,我國是钴資源貧乏國家,必須依賴進口。近年來,随着全球新能源汽車推廣熱潮升溫,钴價格持續上漲。2015年,全球精煉钴的供給量約為10.2萬噸,而钴的需求量約為9.2萬噸,钴價格保持相對平衡,2016年,钴價格開始穩步上漲,但速度并不快,保持在10萬~15萬元/噸之間,2017年開始钴價格一路上揚。有資料顯示,2018年,钴價有可能達到80萬元/噸。


一家不願透露姓名的産業投資者告訴《中國汽車報》記者,金屬钴的稀缺性、供需緊張、寡頭控制、小品種在期貨市場容易被炒作,以及剛果(金)的時局等因素都成為钴價持續上張的動力源。


在新能源汽車補貼退坡和“雙積分”政策實施的背景下,汽車企業為增加市場競争力,每年要求電池企業降低供貨價格。整車企業對價格的“索取”越來越猛烈,而三元材料的降價能力有限,成本高成為令人頭痛的問題。


為了應對成本困擾,電池企業嘗試進一步采用高鎳方法。據了解,國内有些企業正在研究9∶0.5∶0.5的三元材料電池,提高鎳的使用量,降低钴的用量,從而規避钴價不斷上漲帶來的成本困擾。


日本松下作為全球著名的三元材料電池企業,在高鎳化道路上走得更遠。前不久,松下汽車電池業務的負責人Kenji Tamura在與分析師開會時表示:“我們已大幅降低钴的使用量,并希望在不久的将來實現無钴電池,目前研發已在進行中。”

http://m.juhua884864.cn|http://wap.juhua884864.cn|http://www.juhua884864.cn||http://juhua884864.cn