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动力电池技术发展形势分析

2018-09-11 09:19 性质:转载 作者:汽车测试与试验 来源:汽车测试与试验
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  整体上来看,固态锂电池的生产制备成熟度还亟待加强,规模化、自动化的生产线还需要进一步研发,目前仍处于行业积累期。固态电池总体发展路径为,受制于固/固界面稳定性问题,液态电解质的含量逐步减少,由液态→半固态→固液混合→固态→全固态电池过渡;在全固态锂金属电池发展上,受制于金属锂负极可充性问题,负极材料将从石墨→合金化负极(如Si/C)→金属锂负极进行过渡。随着研发技术和工业生产方面的发展,固态电池的性能与生产将逐步优化,在动力电池市场迎来机遇。
  (三) 潜在技术的替代者依然存在
  除了对当前锂电池的改善及固态电池的布局,在动力电池技术创新中,国内外企业和机构/大学纷纷进行了不同尝试,一些指标较目前水平有较大改善,为动力电池性能的提升提供了有力参考。
表5国内外新型电池研发情况

  通过对收集的典型创新案例技术指标梳理,可以发现,目前一些产品的关键指标已经得到提升。在能量密度方面,铝空气电池能量密度达到780Wh/kg,锂硫电池达到350Wh/kg,固态电池达到360Wh/kg;在充电倍率方面,典型创新性产品最高充电倍率已经超过100C。在循环寿命方面,典型创新产品已经能够超过15000次。


  新型电池具备许多优势,一是技术方面,比如锂硫电池利用硫作为正极材料,电池理论比能量最高可达2600Wh/kg,锂空气电池也是一种非常有潜力的高比容量电池技术,其利用锂金属与氧气的可逆反应,理论能量密度上限达到11000Wh/kg,二是产业方面能够减少对稀缺资源的依赖,比如钠离子电池相对锂离子电池拥有储量丰富且成本较低的优势。
  但目前动力电池创新性产品一般都是实验室产品,新型电池在下一步产业化进程中,还面临许多挑战。比如锂硫电池安全性低、体积比能量低、放电倍率低、能量转换效率低和循环次数低,短时间很难在车用领域得到应用。总的来说,目前这些研究虽然处于实验阶段,距离产业化较远,是否能够在一定时期替换现有体系电池在业界也存在争议。但毫无疑问这些电池有望打破当前动力电池的一些技术瓶颈、降低电池成本,创造更长续航里程,在动力电池产业发展过程中,这些电池不容忽视。
  (四) 小结
  从技术发展来看,当前三元和磷酸铁锂电池已经主导了车用动力电池市场,三元和磷酸铁锂电池成为主流企业的主要技术路线,企业并在进一步布局这两种技术路线。从发展来看,三元和磷酸铁锂电池技术已经取得了突破,但是技术还有进一步提升的空间,在产业竞争中还将持续一段时间。
  从新电池技术布局来看,固态电池具有技术优势,能够解决当前产业面临的许多问题,国内外企业争先布局并取得了技术突破。但从产业发展来看,固态电池现处于行业积累期,还有技术和产业配套诸多问题亟待解决。
  另一方面,除了对当前锂电池的改善及固态电池的布局,许多研究机构也在研发锂硫、锂空气电池等新一代电池,并且在某些技术方面取得突破,为电池产业的发展提供了有利参考。但总的来说,这些研究基本处于实验阶段,距离产业化较远,并且在产业界也存在许多争议,但不可否认的是问这些电池有望打破当前动力电池的一些瓶颈,在产业发展中仍不容忽视。
  电池企业在提升现有技术路线产品性能的同时,也应该积极布局下一代电池的研发,以便在下一轮竞争中占据主导权。政府部门应该通过科技计划(专项、基金)、相关创新工程及高新技术产业发展专项等多种途径,鼓励企业、研究机构及高等院校等在动力电池关键材料、电池单体和系统关键技术的研发,并积极推动固态电池、锂硫电池、金属空气电池等新产品及新材料的制备、生产工艺、检测等关键技术和装备的工程化和产业化,推进全产业链工程技术能力建设,并推动动力电池新技术新产品在示范推广工程中的应用。

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