單體比能量達(dá)到300wh/kg難以實(shí)現(xiàn)？

在補(bǔ)貼金額與能量密度直接掛鉤的倒逼（誘惑）作用之下，中國(guó)的動(dòng)力電池技術(shù)正快速發(fā)展，甚至超出了電池企業(yè)的實(shí)際技術(shù)水平，但依然趕不上政策拔高能量密度的作用。

最新一批新能源汽車推薦目錄顯示，新版補(bǔ)貼政策正式實(shí)施以后，電池企業(yè)和主機(jī)廠基本上都已經(jīng)完成了產(chǎn)品的換代升級(jí)，高續(xù)航里程車型和高能量密度動(dòng)力電池集中爆發(fā)。

其中，在非快充純電動(dòng)客車領(lǐng)域，電池系統(tǒng)能量密度超過(guò)135wh/kg即可獲得最高補(bǔ)貼系統(tǒng)1.1倍，而進(jìn)入目錄的車型所搭載的磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度都達(dá)到了140wh/kg以上，甚至出現(xiàn)了150wh/kg以上的產(chǎn)品。這表明在補(bǔ)貼的刺激之下，電池企業(yè)已經(jīng)通過(guò)各種方法克服了磷酸鐵鋰電池能量密度的瓶頸。

同時(shí)在純電動(dòng)乘用車領(lǐng)域，已有近10家電池企業(yè)配套的三元?jiǎng)恿﹄姵叵到y(tǒng)能量密度超過(guò)了160wh/kg，能夠獲得1.2倍的最高補(bǔ)貼，達(dá)到了當(dāng)前國(guó)產(chǎn)動(dòng)力電池量產(chǎn)應(yīng)用的最高水平。

值得注意的是，盡管國(guó)產(chǎn)動(dòng)力電池能量密度持續(xù)獲得突破，但離國(guó)家制定在2020年單體達(dá)到300wh/kg，系統(tǒng)超過(guò)220wh/kg的指標(biāo)還存在較大差距。

從材料體系來(lái)看，單體比能量要達(dá)到300wh/kg，則磷酸鐵鋰、錳酸鋰和鈦酸鋰等技術(shù)路線都無(wú)法實(shí)現(xiàn)，只有高鎳三元或/NCA+硅碳負(fù)極有望實(shí)現(xiàn)，或者新型富鋰錳基正極材料以及固態(tài)電池。

然而，上述材料體系要想實(shí)現(xiàn)300wh/kg的目標(biāo)都有一定的難度。尤其是富鋰錳基和固態(tài)電池，當(dāng)前國(guó)內(nèi)的電池企業(yè)都還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，離產(chǎn)業(yè)化更是遙遙無(wú)期。唯獨(dú)高鎳三元搭配硅碳體系在當(dāng)前率先取得了突破。

目前，寧德時(shí)代、力神電池和國(guó)軒高科三家電池企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了300wh/kg的樣品，材料體系都是高鎳三元+硅碳負(fù)極，計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。同時(shí)包括比亞迪、遨優(yōu)電池、桑頓新能源、捷威動(dòng)力等多家電池企業(yè)也積極研發(fā)300wh/kg的產(chǎn)品。

屆時(shí)，盡管補(bǔ)貼完全退坡，但國(guó)產(chǎn)動(dòng)力電池的技術(shù)也能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)續(xù)航電動(dòng)車的產(chǎn)業(yè)化，與燃油車展開競(jìng)爭(zhēng)。

下面就來(lái)看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術(shù)和大事件吧。

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動(dòng)力電池充電安全預(yù)警取得新進(jìn)展

在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新能源汽車”專項(xiàng)“電動(dòng)汽車基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行安全與互聯(lián)互通技術(shù)”項(xiàng)目的大力支持下，國(guó)電南瑞科技股份有限公司項(xiàng)目研究團(tuán)隊(duì)提出了一種多時(shí)間尺度鋰離子動(dòng)力電池充電安全隱患預(yù)警方法，建立了電動(dòng)汽車與充電基礎(chǔ)設(shè)施、一體化監(jiān)控平臺(tái)的交互響應(yīng)機(jī)制，其關(guān)鍵技術(shù)的突破將大幅提升動(dòng)力電池應(yīng)用的安全性和可靠性。

項(xiàng)目開展了動(dòng)力電池過(guò)充電條件下熱失控機(jī)理及不同應(yīng)力作用下性能衰減機(jī)理研究，建立了較為完善的動(dòng)力電池安全特征參量表征體系;綜合利用車輛實(shí)時(shí)和歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，應(yīng)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)分析動(dòng)力電池特征參數(shù)與安全隱患的耦合特性，建立了一種動(dòng)力電池系統(tǒng)安全運(yùn)行的監(jiān)測(cè)方法;借助容量增量曲線特征參數(shù)，建立了基于支持向量機(jī)的動(dòng)力電池健康狀態(tài)診斷方法，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力電池劣化模式的識(shí)別.

點(diǎn)評(píng)：從當(dāng)前已知的多起新能源汽車起火事故來(lái)看，絕大多數(shù)事故都發(fā)生在車輛充電期間或者與充電有關(guān)，這表明動(dòng)力電池充電安全隱患比電池質(zhì)量安全本身的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)還要高，而動(dòng)力電池采用大電流，大功率的充電方式，所產(chǎn)生的安全隱患更多，因此解決電池充電安全問(wèn)題對(duì)于新能源汽車的發(fā)展具有重大作用和意義。

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SiliconX新合金竟是下一代電池的缺失成分

據(jù)外媒報(bào)道，挪威能源技術(shù)研究所的科學(xué)家們現(xiàn)在聲稱用一種叫做SiliconX的新材料克服硅負(fù)極在使用過(guò)程中的膨脹破裂問(wèn)題。研究人員將新材料描述為他們一直在尋找的“x因子”。

使用常規(guī)硅作為負(fù)極的問(wèn)題在于，隨著電池充電，顆粒膨脹多達(dá)400％，然后在其放電時(shí)恢復(fù)正常，這導(dǎo)致它們破裂。挪威能源技術(shù)研究所的科學(xué)家表示，他們已經(jīng)用一種新的硅合金克服了這個(gè)問(wèn)題，這種硅合金將硅納米粒子和一種未命名的材料精心混合?？茖W(xué)家正在努力為該技術(shù)申請(qǐng)專利。

該團(tuán)隊(duì)已在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試并表示，盡管新電池設(shè)計(jì)最初會(huì)影響容量，但其在整個(gè)充電周期內(nèi)的穩(wěn)定性意味著它存儲(chǔ)的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于快速降解的純硅負(fù)極，并且其存儲(chǔ)的電量比目前電池中使用的石墨負(fù)極高出三到五倍。

點(diǎn)評(píng)：筆者不知道該種新材料的正確讀法是什么，但從該研究團(tuán)隊(duì)的說(shuō)法來(lái)看，該種新材料的最主要的作用就是克服硅碳負(fù)極在使用過(guò)程中的膨脹問(wèn)題。當(dāng)前國(guó)內(nèi)已有多家負(fù)極材料企業(yè)在積極研發(fā)甚至已經(jīng)量產(chǎn)了硅碳負(fù)極，并開始批量供貨，但還沒(méi)有大規(guī)模的應(yīng)用于動(dòng)力電池領(lǐng)域，主要問(wèn)題還是硅碳負(fù)極的首效和膨脹問(wèn)題還沒(méi)有完全攻克，如果該材料能夠成功應(yīng)用，毫無(wú)疑問(wèn)將大大加快硅碳負(fù)極的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。

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現(xiàn)代投資固態(tài)電池

現(xiàn)代汽車宣布投資位于馬薩諸塞州的IonicMaterials公司，主要進(jìn)行固態(tài)電池研發(fā)工作。

該公司利用離子材料來(lái)實(shí)現(xiàn)下一代的固態(tài)電池，其突破性聚合物是第一種在室溫下完全起作用的固體電解質(zhì)，可與多種電極化學(xué)物質(zhì)相容，以顯著提高電池的安全性，性能和生產(chǎn)成本。目前該公司已得到了韓國(guó)三星、英國(guó)戴森等科技大公司的投資。

點(diǎn)評(píng)：正如開頭所說(shuō)，盡管固態(tài)電池被公認(rèn)為是下一代的新型動(dòng)力電池技術(shù)路線，但從當(dāng)前的研究進(jìn)展來(lái)看，固態(tài)電池的商業(yè)化路程還比較遙遠(yuǎn)。不過(guò)，與電池企業(yè)相比，車企在固態(tài)電池領(lǐng)域的研究顯得更重視，以豐田為代表的日企最突出。當(dāng)前，在固態(tài)電池項(xiàng)目中，日本正舉全國(guó)之力推進(jìn)研發(fā)，寶馬公司也在攜手電池技術(shù)公司SolidPower共同研發(fā)全新的固態(tài)電池，但都沒(méi)有制定明確的商業(yè)化時(shí)間，短期內(nèi)還是以鋰離子電池技術(shù)為主。