)軟包電池將如現(xiàn)在的常規(guī)能提升嗎、
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-06 06:35
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軟包電池，又稱聚合物鋰電池，其內(nèi)部使用高分子膠態(tài)或固態(tài)電解質(zhì)，區(qū)別于電解液。其電池形狀不固定，可以根據(jù)實際需求制作成各種形狀。目前在蘋果手機電池中廣泛使用。軟包電池目前價格昂貴，主要因為高分子電解質(zhì)成本較高，其外包裝材料不同于普通電池，為鋁塑復合膜。其正負極材料與傳統(tǒng)鋰電池一樣。
由于采用鋁塑膜包裝，其安全性能得到較好提升，發(fā)生安全問題時，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不會發(fā)生爆炸;軟包電池的優(yōu)點還包括：質(zhì)量輕、自耗電小、循環(huán)壽命長等。但是，軟包電池也有缺點，比如一致性差，成本高，容易漏液。作為一種新型動力電池，軟包電池未來提升空間很大。
化學途徑
1)高鎳NCM與NCA正極材料在未來大規(guī)
正極材料是動力電池能量的短板，只要正極材料比容量提高就能提高電池能量密度。正極材料的比容量一般為100-200mAh/g，而石墨負極材料的比容量高達400mAh/g。采用高容量的正極材料，能夠讓負極、隔膜、電解液用量之間的搭配更加完美，電池最終能量密度的提升直接取決于正極材料比容量的提升。動力電池能量密度突破的關(guān)鍵就在于正極材料。
目前國內(nèi)NCM111和NCM523型三元正極材料產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)，并開始大規(guī)模使用，而新型622NCM則已逐步在部分動力電池企業(yè)中推廣，未來將逐步拓展至811NCM以及NCA材料。當然三元鋰電池也有自己的瓶頸，它的正極理論比容量的最大值是300mAh/g，達到300mAh/g就已經(jīng)是極限。三元鋰電池是目前動力電池廠商主攻的方向，未來將有新型的正極材料系統(tǒng)。
2)硅碳負極
動力電池的負極材料主要是硅碳負極，即在石墨材料加入硅，其理論能量密度高達4200mAh/g。例如，特斯拉在Model3中采用了新型硅碳負極材料，特斯拉在傳統(tǒng)石墨負極材料中加入10%的硅，使其能量密度達到550mAh/g以上。國內(nèi)貝特瑞公司研發(fā)的S1000型號硅碳負極材料的比容量更是高達1050mAh/g。負極材料目前沒有技術(shù)瓶頸，完全能滿足動力電池的各種需求。
3)隔膜
隔膜在單體電池上主要用來隔開正負極，讓電解液能夠通過隔膜在正負極之間交換物質(zhì)。受制于電池體積所限，以及提高電池能量密度的要求，動力電池隔膜需要盡量輕、薄。隔膜性能決定了電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池容量、安全性能等。優(yōu)質(zhì)隔膜對提升電池性能作用巨大。
隔膜技術(shù)有干法與濕法兩種制造工藝，干法成本較低但只適合小功率電池，濕法成本高但能適合大功率電池。早期，動力電池主要采用干法隔膜，目前濕法隔膜開始推廣使用，預計2020年干濕法薄膜技術(shù)各占一半，分別應(yīng)用于中低端與高端領(lǐng)域。隔膜工藝的核心技術(shù)掌握在日本旭化成公司手中。中國有大量企業(yè)生產(chǎn)隔膜，但無核心技術(shù)。旭化成干法現(xiàn)在可量產(chǎn)12微米隔膜，濕法可量產(chǎn)6-7微米。國內(nèi)企業(yè)大多只能生產(chǎn)干法20-40微米隔膜。對比與隔膜行業(yè)世界一流水平企業(yè)的差距，我國企業(yè)應(yīng)該引進先進工藝設(shè)備，苦練內(nèi)功，力爭取得突破。
4)新型電解液LiFSI
鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。一般由鋰鹽和有機溶劑組成。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。
鋰電池主要使用的電解質(zhì)是六氟磷酸鋰。用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無爆炸危險，適用性強。在鋰電池電解質(zhì)中添加LiFSI后，可提高離子導電率及電池充放電特性。比如，反復充放電300次后，1.2MLiPF6的情況下放電容量保持率會降至約60%，而在1.0MLiPF6中添加0.2MLiFSI后，保持率可超過80%。目前LiFSI已經(jīng)進入商用，用此種電解質(zhì)廢棄電池處理工作相對簡單，對生態(tài)環(huán)境友好，因此該類電解質(zhì)的市場前景十分廣泛。
由于采用鋁塑膜包裝，其安全性能得到較好提升，發(fā)生安全問題時，軟包電池一般會鼓氣裂開，而不會發(fā)生爆炸;軟包電池的優(yōu)點還包括：質(zhì)量輕、自耗電小、循環(huán)壽命長等。但是，軟包電池也有缺點，比如一致性差，成本高，容易漏液。作為一種新型動力電池，軟包電池未來提升空間很大。
化學途徑
1)高鎳NCM與NCA正極材料在未來大規(guī)
正極材料是動力電池能量的短板，只要正極材料比容量提高就能提高電池能量密度。正極材料的比容量一般為100-200mAh/g，而石墨負極材料的比容量高達400mAh/g。采用高容量的正極材料，能夠讓負極、隔膜、電解液用量之間的搭配更加完美，電池最終能量密度的提升直接取決于正極材料比容量的提升。動力電池能量密度突破的關(guān)鍵就在于正極材料。
目前國內(nèi)NCM111和NCM523型三元正極材料產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)，并開始大規(guī)模使用，而新型622NCM則已逐步在部分動力電池企業(yè)中推廣，未來將逐步拓展至811NCM以及NCA材料。當然三元鋰電池也有自己的瓶頸，它的正極理論比容量的最大值是300mAh/g，達到300mAh/g就已經(jīng)是極限。三元鋰電池是目前動力電池廠商主攻的方向，未來將有新型的正極材料系統(tǒng)。
2)硅碳負極
動力電池的負極材料主要是硅碳負極，即在石墨材料加入硅，其理論能量密度高達4200mAh/g。例如，特斯拉在Model3中采用了新型硅碳負極材料，特斯拉在傳統(tǒng)石墨負極材料中加入10%的硅，使其能量密度達到550mAh/g以上。國內(nèi)貝特瑞公司研發(fā)的S1000型號硅碳負極材料的比容量更是高達1050mAh/g。負極材料目前沒有技術(shù)瓶頸，完全能滿足動力電池的各種需求。
3)隔膜
隔膜在單體電池上主要用來隔開正負極，讓電解液能夠通過隔膜在正負極之間交換物質(zhì)。受制于電池體積所限，以及提高電池能量密度的要求，動力電池隔膜需要盡量輕、薄。隔膜性能決定了電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池容量、安全性能等。優(yōu)質(zhì)隔膜對提升電池性能作用巨大。
隔膜技術(shù)有干法與濕法兩種制造工藝，干法成本較低但只適合小功率電池，濕法成本高但能適合大功率電池。早期，動力電池主要采用干法隔膜，目前濕法隔膜開始推廣使用，預計2020年干濕法薄膜技術(shù)各占一半，分別應(yīng)用于中低端與高端領(lǐng)域。隔膜工藝的核心技術(shù)掌握在日本旭化成公司手中。中國有大量企業(yè)生產(chǎn)隔膜，但無核心技術(shù)。旭化成干法現(xiàn)在可量產(chǎn)12微米隔膜，濕法可量產(chǎn)6-7微米。國內(nèi)企業(yè)大多只能生產(chǎn)干法20-40微米隔膜。對比與隔膜行業(yè)世界一流水平企業(yè)的差距，我國企業(yè)應(yīng)該引進先進工藝設(shè)備，苦練內(nèi)功，力爭取得突破。
4)新型電解液LiFSI
鋰電池電解液是電池中離子傳輸?shù)妮d體。一般由鋰鹽和有機溶劑組成。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。
鋰電池主要使用的電解質(zhì)是六氟磷酸鋰。用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無爆炸危險，適用性強。在鋰電池電解質(zhì)中添加LiFSI后，可提高離子導電率及電池充放電特性。比如，反復充放電300次后，1.2MLiPF6的情況下放電容量保持率會降至約60%，而在1.0MLiPF6中添加0.2MLiFSI后，保持率可超過80%。目前LiFSI已經(jīng)進入商用，用此種電解質(zhì)廢棄電池處理工作相對簡單，對生態(tài)環(huán)境友好，因此該類電解質(zhì)的市場前景十分廣泛。
