電池新聞三大月經(jīng)貼：能量密度更高，電池安全更好，快充時(shí)間更短。其實(shí)也怪不得，這也是老百姓的客觀需求，就拿電動(dòng)車來說，人家就拿燃油車的油缸來搪塞你，看你那么大坨電池，我加那么一丟丟汽油，就能跑幾百公里，電池車呢，跑幾十公里就趴著了。氣啊，還不是能量密度低整的事兒。

從下圖(圖1 汽油與鋰電池能量密度的對(duì)比)來看，鋰離子電池的能量密度和體積能量密度確實(shí)比較低。開安全環(huán)保的電動(dòng)車的人就回過頭來指著搞電池的說，咋不像摩爾定律那樣，18個(gè)月就把電池能量密度翻個(gè)番，鋰電池不行，咱就換個(gè)其他的，誰行誰上。這還真不能那么急，咱來看看這些個(gè)能進(jìn)行充放電的電池都啥水平？再打開地圖找一找，看看是不是有啥錯(cuò)過的寶貝，看看是不是那么容易，鋰電池是不是能達(dá)到燃油車的能量密度水平。

 

電池的能量密度基本由電池的正負(fù)極決定的，但光是正負(fù)極活性材料也不能保證電池能發(fā)上電，得有很多非活性物質(zhì)，比如導(dǎo)電輔助劑、活性粉末之間的粘結(jié)劑、隔離膜、陰陽極的箔材、絕緣固定的膠紙、外邊鋁塑膜殼子或者鋼鋁殼等等(表1 典型電池設(shè)計(jì)非活性物質(zhì)的占比)。我們的媒體，總喜歡搞大新聞，有意無意的忽略這部分物質(zhì)的含量，得出的能量密度老能高到天上去，與事實(shí)相差較大，誤導(dǎo)無辜吃瓜群眾。其實(shí)，這部分相當(dāng)重要，就拿過去十幾年的技術(shù)進(jìn)步來說，我們電池的能量密度提升主要就是靠著活性物質(zhì)占比的提升來實(shí)現(xiàn)的。

除引線等)的占比

 

CRABTREE 2015年在The energy-storage frontier : Lithium-ion batteries and beyond中總結(jié)了過去25年松下18650電芯能量密度的變化。經(jīng)過千辛萬苦，現(xiàn)在電芯實(shí)際R占比(Real/Cal.)已經(jīng)達(dá)到了61%左右，實(shí)際電池系統(tǒng)加上管理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、引線等，成組實(shí)際能量密度會(huì)更進(jìn)一步降低。下表例舉了一部分現(xiàn)有實(shí)際電池能量密度，可憐的明日之星鋰硫電池才10%左右的理論容量發(fā)揮；按照R max = 61%算，理論能量密度最高的鋰空的能量密度大概為3182 Wh/kg。

 

中科院的吳嬌楊博士對(duì)于選取了現(xiàn)有理論容量較高、理論容量較低但是商業(yè)化比較成熟等綜合性能比較好的正負(fù)極材料，進(jìn)行正負(fù)極搭配，大致得出了結(jié)果：Li-rich-300 對(duì)Si-C-2000 的電芯體系，在所有的電池體系中具有最高質(zhì)量能能量密度584 W·h/kg以及最高體積能量密度1645 W·h/L。該數(shù)值不包括封裝材料與極耳。

計(jì)算結(jié)果中，能量密度排名第二的是LCO-220 對(duì)Si-C-2000，可以分別達(dá)到536 W·h/kg 和1597 W·h/L。LiCoO2 理論比容量是274 mA·h/g，目前報(bào)道的可逆容量已經(jīng)達(dá)到了220 mA·h/g[12-14]。但是也有相應(yīng)的問題，LiCoO2 的放電可逆容量可以達(dá)到240～260 mA·h/g，但高容量LiCoO2(>180 mA·h/g)應(yīng)用還需要解決高電壓電解液、析氧、結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)等問題。實(shí)際電池中富鋰錳基正極材料和硅負(fù)極實(shí)現(xiàn)300 mA·h/g 和2000mA·h/g 還是非常困難的，現(xiàn)有的富鋰錳基正極材料也還需要提高倍率性能。另外，還核算了一下鋰金屬電池的最高實(shí)際發(fā)揮容量，100%Li 容量發(fā)揮時(shí)候，基于最高的正極材料LCO-220，重量能量密度也僅僅只有587 W·h/kg，體積能量密度只有1545 W·h/L。另外，從圖5和圖6可以看到，負(fù)極采用金屬，與空氣等搭配可以獲得更高的能量密度，但是這類電池的應(yīng)用可能性較小。

看了這些數(shù)據(jù)，我們大致可以得到結(jié)論，近期我們能夠觸碰到的能量密度可能是550Wh/kg左右，如果按照一次充電續(xù)航700公里的要求，我們大致需要配備約135KWh電量，只需要0.245T電池，對(duì)于車輛輕量化會(huì)有很大貢獻(xiàn)。

 

同時(shí)， 電池能量密度提升，也會(huì)對(duì)電池的壽命要求有很大的降低；更為重要的是，電池的成本甚至可以降至0.2元/Wh，遠(yuǎn)低于各大政府機(jī)構(gòu)和商業(yè)機(jī)構(gòu)的規(guī)劃和預(yù)期。(見最后一圖，主要基于松下18650電池實(shí)際能量密度/理論能量密度占比反推核算。)

 

補(bǔ)貼退坡 動(dòng)力電池市場的尷尬處境

作者：電動(dòng)汽車時(shí)代網(wǎng)

最新的新能源汽車補(bǔ)貼政策已于2017年1月1日開始執(zhí)行，相比2016年的新能源汽車補(bǔ)貼政策最明顯的兩個(gè)變化就是對(duì)新能源汽車的補(bǔ)貼額度開始降低和提升了獲得新能源汽車補(bǔ)貼資質(zhì)的門檻，其中就有針對(duì)動(dòng)力電池這一塊提出了更高的品質(zhì)要求。補(bǔ)貼新政的實(shí)施，給動(dòng)力電池市場會(huì)帶來怎樣的影響呢？

 

補(bǔ)貼退坡 車企倒逼動(dòng)力電池降價(jià)

 

隨著2017年新能源汽車補(bǔ)貼政策的實(shí)施，新能源車企獲得補(bǔ)貼逐漸減少，顯然讓新能源車企獨(dú)力承擔(dān)這減少的部分是不現(xiàn)實(shí)的，在這種情況下降低成本成為諸多新能源車企的重要選擇。

 

 

 

對(duì)于新能源車企而言，有很大一部分成本是來自于動(dòng)力電池這一塊，車企要想降低成本，必然會(huì)想讓動(dòng)力電池企業(yè)把動(dòng)力電池的成本降下來。據(jù)業(yè)內(nèi)人士表示，隨著補(bǔ)貼的大幅退坡，降成本將成為動(dòng)力電池企業(yè)面臨的最大壓力，整車廠對(duì)于電池廠家的價(jià)格要求為降低35%-40%。

 

面對(duì)這種狀況，某動(dòng)力電池高管表示，“補(bǔ)貼退坡讓整車企業(yè)面臨著很大的壓力。但是，如果整車企業(yè)將壓力完全傳導(dǎo)給動(dòng)力電池企業(yè)，這對(duì)動(dòng)力電池企業(yè)很不公平。”

 

動(dòng)力電池原材料價(jià)格上漲

 

另外動(dòng)力電池原材料的價(jià)格逐步上漲也給整個(gè)動(dòng)力電池行業(yè)帶來不小的風(fēng)波，從而導(dǎo)致降低動(dòng)力電池成本變得更加艱難。據(jù)動(dòng)力電池行業(yè)人士表示，從2016年到2017年，電池正極材料、電解液、銅箔等原材料價(jià)格猛漲。

 

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截止到2017年2月8日，作為正極材料的4.35V鈷酸鋰價(jià)格已漲至26萬元/噸，較2016年12月漲幅18%;另外三元電池前驅(qū)體材料因?yàn)殒嚒⑩?、錳等資源價(jià)格的上漲也呈現(xiàn)出增長趨勢。液態(tài)鋰電池為何會(huì)頻發(fā)爆炸，有專家分析，原因在于傳統(tǒng)鋰電池在大電流下工作有可能出現(xiàn)鋰枝晶，從而刺破隔膜導(dǎo)致短路破壞；電解液為有機(jī)液體，在高溫下會(huì)加劇發(fā)生副反應(yīng)、氧化分解、產(chǎn)生氣體、發(fā)生燃燒的傾向。

 

而近年來，學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為采用固態(tài)電池在安全性上相對(duì)有所保障，視其可以繼承液態(tài)鋰電池的“江湖地位”。

 

“儲(chǔ)能的春天已經(jīng)到來，儲(chǔ)能行業(yè)開始萌芽開花，在各類儲(chǔ)能技術(shù)中，電池儲(chǔ)能最受關(guān)注，也是發(fā)展最快的儲(chǔ)能技術(shù)方向。全固態(tài)鋰離子電池是規(guī)?；瘍?chǔ)能理想的化學(xué)電源。”中國科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組陳永翀教授表示。

 

專家認(rèn)為，全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)有機(jī)液態(tài)電解液，有望從根本主解決電池安全性問題，是電動(dòng)汽車和規(guī)模化儲(chǔ)能理想的化學(xué)電源。

 

“固態(tài)電解質(zhì)電池將是下一個(gè)風(fēng)口，是新能源電池未來主要發(fā)展趨勢。相較于傳統(tǒng)鋰電池，固態(tài)鋰電池的差異在于電解質(zhì)固態(tài)化，理論上存在一定的優(yōu)勢。”北京理工大學(xué)電動(dòng)車輛國家工程實(shí)驗(yàn)室、中國電工技術(shù)學(xué)會(huì)電動(dòng)車輛專業(yè)委員會(huì)委員孫立清曾表示。

 

由于固態(tài)鋰電池技術(shù)采用鋰、鈉制成的玻璃化合物為傳導(dǎo)物質(zhì)，取代以往鋰電池的電解液，大大提升鋰電池的能量密度。采用固態(tài)電解質(zhì)，可以把電池的可燃性降低，雖然電池中有一些燃燒成分，但是固態(tài)電解質(zhì)能夠起到阻止燃燒作用，由此，相比傳統(tǒng)的有機(jī)電池體系電池，固態(tài)電解質(zhì)不會(huì)引起燃燒。