鋰離子電池技術(shù)發(fā)展方向
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-09-04 11:31
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鋰離子電池技術(shù)發(fā)展方向
鋰離子電池技術(shù)進(jìn)步，主要來(lái)自關(guān)鍵電池材料創(chuàng)新研究與應(yīng)用進(jìn)展，通過(guò)新材料的開發(fā)進(jìn)一步提高電池性能，提高質(zhì)量，降低成本，改善安全性。為滿足下游應(yīng)用對(duì)電池能量密度提升的要求，一方面通過(guò)采用高比容量的材料，另一方面可通過(guò)提高充電電壓，采用高電壓材料。
近中期：在優(yōu)化現(xiàn)有體系鋰離子動(dòng)力電池技術(shù)滿足新能源汽車規(guī)?；l(fā)展需求的同時(shí)，以開發(fā)新型鋰離子動(dòng)力電池為重點(diǎn)，提升其安全性、一致性和壽命等關(guān)鍵技術(shù)，同步開展新體系動(dòng)力電池的前瞻性研發(fā)。
中遠(yuǎn)期：在持續(xù)優(yōu)化提升新型鋰離子動(dòng)力電池的同時(shí)，重點(diǎn)研發(fā)新體系動(dòng)力電池，顯著提升能量密度，大幅降低成本，實(shí)現(xiàn)新體系動(dòng)力電池實(shí)用化和規(guī)模化應(yīng)用。
鋰離子電池技術(shù)發(fā)展方向丨正極
正極材料研發(fā)重點(diǎn)：高安全、低成本和高性能正極材料。
1)高鎳正極(NCM或NCA)材料的高能量密度與安全性兼顧的研發(fā)進(jìn)展：高鎳低鈷是發(fā)展趨勢(shì)。特斯拉動(dòng)力電池目前鈷使用量低于3%，未來(lái)將降至0%。2018年6月初，松下宣布正在開發(fā)無(wú)鈷電動(dòng)汽車電池;
2)橄欖石結(jié)構(gòu)LMnPO4、LMFP或混合型材料研究與應(yīng)用研究;
3)富鋰富鋰錳基材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性研究;
4)現(xiàn)有正極材料循環(huán)后的安全性能評(píng)價(jià)研究—自燃現(xiàn)象的內(nèi)在揭示;
5)提升安全性、降低成本和保持高綜合性能的復(fù)合或混合正極材料研究。
鋰離子電池技術(shù)發(fā)展方向丨負(fù)極
負(fù)極材料研發(fā)重點(diǎn)：硅基負(fù)極-硅碳，氧化亞硅碳。包括硅基負(fù)極材料研究與應(yīng)用、人造石墨材料性能提升與成本降低、LTO材料性能提升與電池應(yīng)用研究、金屬鋰的可充性改善等。
國(guó)內(nèi)前幾大負(fù)極材料生產(chǎn)廠商陸續(xù)對(duì)硅碳負(fù)極材料進(jìn)行布局，深圳貝特瑞和江西紫宸已率先推出多款硅碳負(fù)極材料產(chǎn)品，如貝特瑞高容量硅碳三代產(chǎn)品已完成技術(shù)開發(fā)，高倍率、長(zhǎng)循環(huán)硅氧已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。上海杉杉和星城石墨也正在加快硅碳新型負(fù)極材料的產(chǎn)業(yè)化。
由于人造石墨在長(zhǎng)循環(huán)壽命和快速充放電兩方面的優(yōu)勢(shì)，動(dòng)力電池企業(yè)從天然石墨逐漸轉(zhuǎn)向人造石墨。負(fù)極材料行業(yè)繼續(xù)呈現(xiàn)強(qiáng)者恒強(qiáng)局面：貝特瑞、上海杉杉、江西紫宸三強(qiáng)鼎立，斯諾、凱金、翔豐華、星城等第二梯隊(duì)企業(yè)奮起直追。
鋰離子電池技術(shù)發(fā)展方向丨液
電解液領(lǐng)域重點(diǎn)圍繞著功能電解液展開，對(duì)添加劑的選擇是當(dāng)今電解液研究發(fā)展的焦點(diǎn)所在，尤其以新型電解質(zhì)體系(含溶劑、溶質(zhì)與添加劑)，適用于高鎳NCM動(dòng)力電池的功能電解質(zhì)(含添加劑)，適用于儲(chǔ)能電池中的電解質(zhì)(特別包含添加劑)以及低溫型、高溫型(150度)、阻燃性及耐5V高電壓電解質(zhì)體系研究與應(yīng)用新進(jìn)展。
目前，重點(diǎn)開發(fā)高電壓三元/石墨電池、高鎳正極/石墨或硅碳電池、高功率三元/石墨電池、長(zhǎng)壽命磷酸鐵鋰/石墨電池、高能量密度磷酸鐵鋰/石墨電池用添加劑。
鋰離子電池技術(shù)發(fā)展方向丨隔膜
隔膜技術(shù)路線主要分為干法與濕法兩種，干法成本較低但不適合高比能量電池，濕法更薄能夠滿足動(dòng)力電池對(duì)高比能量的要求，但是成本較貴。2017年濕法隔膜的產(chǎn)量超過(guò)了干法隔膜。
涂覆(或復(fù)合)隔膜則是當(dāng)今隔膜應(yīng)用發(fā)展的焦點(diǎn)所在，隔膜表面采用涂覆層可以帶來(lái)明顯的好處，首先是提高了隔膜的熱穩(wěn)定性;其次是提高隔膜對(duì)電解液的浸潤(rùn)性，有利于電池內(nèi)阻降低、放電功率提升;再有是可阻止或降低隔膜氧化，有利于配合高電壓正極的操作以及延長(zhǎng)電池循環(huán)壽命等。涂層材料主要包括：氧化鋁、勃姆石、PVDF、PVDF+HFP、納米復(fù)合材料、芳綸等。
未來(lái)發(fā)展：薄型化隔膜。隨著動(dòng)力電池比能量快速提升，16微米、12微米甚至8微米的隔膜開始應(yīng)用，而濕法工藝制成的隔膜能夠達(dá)到要求。而隨著新能源汽車補(bǔ)貼的減少以及干法隔膜工藝的逐步改進(jìn)，干法隔膜在三元電池占比逐步提升。
