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近年來,鋰電池技術處於快速發展中,鋰電池研究主要集中在進一步提高使用壽命、提升安全性、降低成本,以及新的正負極材料等方面。
動力電池技術發展路線與目標
動力電池技術發展方向符合《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》相關規劃。
動力電池技術發展技術路線與目標展望
正極減鈷到無鈷,負極加矽,電解質減有機溶劑並逐步向全固態方向發展:面向2025年發展目標,採用更高比容量的富鋰材料,高容量的矽碳負極,逐步開始向固態電解質轉型。到2030年,全固態電解質預計有望實現大規模商業化。
技術升級方向
2.1 正極材料低鈷/無鈷化技術不斷髮展
近來,正極材料低鈷/無鈷化技術不斷髮展,繼比亞迪“刀片電池”、寧德時代“CTP電池”之後,蜂巢能源、LG化學、三星SDI等近期都在電池無鈷化方面展開佈局。
2021年無鈷化技術佈局
在動力電池領域,系統的能量密度與電動汽車的續航里程直接掛鉤,高能量密度幾乎成為市場衡量電池效能的絕對標準。從能量密度視角看,正負極選材是提升電芯能量密度的關鍵與核心。
多研發機構研究新型正負極材料提高能量密度:高效能特種材料製造商Unifrax開發矽纖維負極技術,可提高鋰離子電池的能量密度;休斯頓大學卡倫工程學院教授Yan Yao、休斯頓大學博士後Jibo Zhang,與萊斯大學的研究人員共同研究證明,透過溶劑輔助過程來改變電極微結構,可以將有機基固態鋰電池的能量密度提高至以前的兩倍;日本國家工業科學技術研究所(AIST)的研究人員基於使用Li2O犧牲劑,開發出具有高能量密度和長壽命的新型無負極鋰電池;SES釋出全球單體容量最大鋰金屬電池,其容量高達107 Ah,也是世界上首次公開展示的超過100 Ah的單體鋰金屬電池。
2.3 重視安全性,不起火電池備受關注
2021年以來,長城大禹電池、國軒高科302Wh/kg三元電池等陸續推出。為提高動力電池安全水平,多家車企和動力電池廠商紛紛推出不起火電池方案,未來動力電池安全問題依然是企業關注重點。
為了提高動力電池的安全水平,多家車企和動力電池廠商推出不起火電池方案,未來動力電池安全問題依然是企業關注重點。
動力鋰離子電池的失效直接影響電池的使用壽命與安全性。而失效的誘因通常是一連串的“反常”反應,而且多數難以避免。改善電芯使用壽命的主要方法是對電解液改性。
固態電池技術獲發展空間,半固態電池量產在即,全固態還需5-10年。
技術總體趨勢:正極減鈷到無鈷、負極加矽、電解液向固態方向發展
從目前現狀來看,動力電池的研發主體是電池企業與車企,從“降低成本+提升能量密度+提升迴圈壽命與安全性”三個目標出發,在材料、工藝、電池體系上做出很多突破,主要發展趨勢表現在正極減鈷到無鈷、負極加矽、電解液向固態方向發展。
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