2015年3月18-19日,由盐城市人民政府、中国汽车技术研究中心、《节能与新能源汽车年鉴》编制办公室主办的“2015年中国新能源汽车推广应用高峰论坛”在江苏盐城举办,中国科学院物理所研究员、博士生导师黄学杰在论坛上做了题为《锂离子动力电池材料进展及趋势》的报告。
黄学杰认为,锂离子动力电池做为新能源汽车主流动力电池,材料是基础,但也不仅仅只有材料。2015年规划目标是50万辆,不一定能达到,但是2016年应该能达到,只是时间上有了误差,从环境、能源安全和产业升级等角度出发,也必须要达到,这也是动力电池应肩负起的责任。
正极材料方面,他认为目前钴酸锂仍然是应用最广泛的正极材料,三元材料和锰酸锂得到了快速发展,磷酸铁锂材料的应用推广较为迅速。随着掺杂和表面改进技术的发展以及电解液技术的进步,钴酸锂/石墨体系的充电电压提升至4.35V,材料比容量可提升至190 mAh/g,加之其材料真密度和极片压实密度均是现有正极材料中最高的,可满足智能手机和平板电脑对高体积能量密度软包电池的需求。镍钴锰酸锂(NMC)三元层状正极材料已开始部分替代钴酸锂,主要应用于圆柱型电池,其中镍、钴、锰各占1/3的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2较为成熟,容量可发挥出160 mAh/g,循环和倍率性能均较优,该类材料也与锰酸锂混合应用于电动车辆电池,更高容量的富镍三元材料也在开发中。掺铝的钴镍酸锂(NCA)已应用于笔记本电脑电池,其能量密度接近高电压钴酸锂电池,少数电动汽车厂商如美国的特斯拉也将这种电脑电池用于驱动电动汽车, 国内有少数企业已完成材料开发,处于产品推广过程中。
负极材料方面,他认为锂离子电池负极材料仍以石墨类为主,中国供应了全球主要的天然石墨,改性石墨容量最高达到360mAh/g,已至极限。钛酸锂负极材料具有最优的倍率性能和循环性能,特别是适合大电流充电应用,近年来通过表面改性和电解液匹配技术已基本解决电池涨气问题,可以应用于需要快速充电的电池,缺点是生产的电池比能量较低和成本较高。软碳和硬碳技术仍在开发中,适用于混合动力车辆用高功率电池应用,尚未成熟。 通过掺少量硅材料提升碳负极材料容量的工作是当前的研发热点。
电解液方面,他认为国内电解液主要技术指标可达到国际先进水平,成为日韩主力电池厂供应商,室温(25 °C)电导率≥10 mS/cm,水分含量≤10ppm,HF含量≤30ppm。电解液锂盐六氟磷酸锂(LiPF6)的技术已经成熟,产业化推进迅速,带动了电解液成本的大幅度下降,电解液产量已占全球的60%以上,同时我国已成为部分功能添加剂量如VC和FEC的主要生产国。
隔膜方面,他认为国内采用干法工艺生产隔膜的厂家较多,产能近10亿平米,世界第一。湿法工艺PE隔膜已经量产,一部分厂家的产品质量稳定下来,部分开始出口,但三层PP/PE/PP复合膜国内仍然不能生产。隔膜陶瓷涂层技术得到了推广。
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