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备战能量密度提升:国轩、力神和宁德时代做了什么

导读: 在政策的牵引下,各大主流动力电池企业都在大力投入研发,通过改进正负极材料、隔膜、电解液等原材料体系及优化PACK结构等,希望尽可能快地提升电芯及电池系统能量密度。

提升产品能量密度是动力电池企业赢得新能源汽车市场的一把“利剑”。为此,在政策的牵引下,各大主流动力电池企业都在大力投入研发,通过改进正负极材料、隔膜、电解液等原材料体系及优化PACK结构等,希望尽可能快地提升电芯及电池系统能量密度。

今年4月,工业和信息化部、国家发展改革委、科技部联合印发了《汽车产业中长期发展规划》。规划的新能源领域的阶段性目标是,到2020年,动力电池单体比能量达到300瓦时/公斤以上,力争实现350瓦时/公斤,系统比能量力争达到260瓦时/公斤、成本降至1元/瓦时以下。到2025年,动力电池系统比能量达到350瓦时/公斤。

事实上,为了达到能量密度不断提升的目标,国家政策层面还专门设立了新能源汽车重点专项来推动代表性企业进行能量密度的攻坚战。2015年底,科技部、财政部、发改委会同相关部门重点布局“新能源汽车”重点专项。

2016年6月,科技部发布“新能源汽车”等10个重点专项,在新能源汽车重点专项中,三家锂电池企业申报项目在列。其中,合肥国轩高科《高比能量动力锂电池的研发与集成应用》项目中央财政经费1亿元,宁德时代新能源《新一代锂离子动力电池产业化技术开发》项目中央财政经费1亿元,天津力神《高比能量动力锂离子电池开发与产业化技术攻关》项目中央财政经费9104万元。

在该新能源汽车专项中,对于动力锂电池类申报项目考核指标如下:

1、动力电池新材料新体系(基础前沿类):考核指标:新型锂离子电池样品能量密度≥400Wh/kg,新体系电池样品能量密度≥500Wh/kg。

2、高比能量锂离子电池技术(重大共性关键技术类):考核指标:电池单体能量密度≥300Wh/kg,循环寿命≥1500次,成本≤0.8元/Wh,安全性等达到国标要求;年生产能力≥2亿瓦时,产品累计销售≥3000万瓦时或装车数量≥1000套。

进入2017年以来,科技部先后在其官网发布该重点专项的进展情况,高工锂电分析认为,动力电池作为新能源汽车的核心零部件,提高能量比的密度非常关键,只有这样才能够比传统汽车变得效率更高。只有通过这种方法电动汽车的成本才可能不断降低,国家层面以专项扶持的形式来推动企业、科研机构共同协作进行研发和突破,对于未来的动力电池的技术升级以及产业化发展将起到积极作用。

为此,我们整理了国轩高科、天津力神、宁德时代三个新能源汽车重点专项的进展情况,且看下文:

国轩高科

科技部网站5月19日消息称,在国家重点研发计划“新能源汽车”重点专项的支持下,由合肥国轩高科动力能源有限公司牵头承担的项目“高比能量动力锂离子电池的研发与集成应用”取得了阶段性进展,开发完成能量密度达281Wh/kg和302Wh/kg的电池单体样品。

项目团队围绕高比能、高安全、长寿命动力电池的开发,通过电池模型模拟分析,从材料体系匹配和电芯设计工艺角度对新型正极材料、硅基负极材料以及高安全电解液等开展了深入研究和技术攻关。

目前,采用高镍正极材料匹配硅基负极材料实现单体电池能量密度达281Wh/kg,1C倍率充放室温循环350次容量保持80%;采用富锂正极材料匹配硅基负极材料实现单体电池能量密度达302Wh/kg,0.5C倍充倍放室温循环195次容量保持80%。

该项目突破了高比能量电芯的材料体系匹配技术、极片加工制备技术与环境控制技术,在电芯极片设计、电芯制备过程工艺技术、性能及安全性能测试等方面取得了显著成绩,形成了高比能电池开发的标准化作业流程与开发平台。

天津力神

4月13日科技部网站消息,由天津力神电池股份有限公司牵头承担的项目“高比能量密度锂离子动力电池开发与产业化技术攻关”开发完成能量密度达260Wh/kg的动力电池单体,相比目前电动汽车普遍使用的动力电池能量密度提升了30%。

项目团队围绕提高动力电池重量比能量密度、大幅提升循环寿命等方面开展了深入研究和技术攻关,包括研制新型高镍正极材料、硅碳复合负极材料以及新型电解液等;已开发完成重量比能量密度达260Wh/kg的单体电芯,在350次充放电循环后容量保持率达到83.28%;同时开发出了能量密度达280Wh/kg以及300Wh/kg的动力电池样品。

宁德时代

1月17日,“新一代锂离子动力电池产业化技术开发”项目在宁德启动。该项目由福建省科技厅重点推动,宁德时代与中科院物理研究所等单位联合申报,研发以高镍三元材料为正极、硅碳复合物为负极的锂离子动力电池,可将锂离子动力电池的比能量从目前的150~180Wh/kg大幅提高至300Wh/kg以上,成本也将显著降低。

该项目将在2020年产业化应用,届时开发的高比能动力电池,将把电动车续航里程提升一倍,达到450~500公里。该项目的实施将有效提升动力蓄电池产业国际竞争力,对我国在新能源汽车纯电驱动技术领域实现弯道超车,大力提升电动汽车产业技术水平具有显著推动作用。

据宁德时代新能源科技股份有限公司市场部总监杨琦介绍,宁德时代一直致力于推出更快、更安全、更高效的创新产品和技术。除了快充电池,在高能量密度电池方面,宁德时代的技术规划是2020年之前电池能量密度要做到300Wh/kg,2025年以后,有进一步提高能量密度的规划。

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