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锂动力电池的发展趋势及其技术路线

导读: 国家对动力电池的发展也做了一个具体的规划,到2020年的能量密度要达到300瓦时每公斤,成本要小于1.5,到后面要达到大于等于300瓦时每公斤,成本小于0.8元,寿命达到1500次,后面新型锂离子电池的能量密度要达到400瓦时每公斤,新体系要达到500瓦时每公斤。

6月21日,“第十八届中国青海绿色发展投资贸易洽谈会-锂产业国际高峰论坛”在青海省西宁市召开。浙江遨优动力系统有限公司副总经理艾群在会上发表主题演讲。以下为演讲内容:

首先介绍锂动力电池的发展趋势,这几年动力电池的发展趋势非常迅猛。到2025年,整个新能源汽车的销量会达到660万辆,并且在纯电动和PHEV上的快速增长,已经超过了混合动力电动车的销量会达到660万辆,并且在纯电动和PHEV上的快速增长,已经超过了混合动力汽车。到2025年,整个预计的产能会达到85GWH,但是早上各位专家也说到,整个动力电池的产能已经超过了电动车对它的需求,但是高端电池的需求还是缺乏的。

国家对动力电池的发展也做了一个具体的规划,到2020年的能量密度要达到300瓦时每公斤,成本要小于1.5,到后面要达到大于等于300瓦时每公斤,成本小于0.8元,寿命达到1500次,后面新型锂离子电池的能量密度要达到400瓦时每公斤,新体系要达到500瓦时每公斤。

国家对整个电池的规划,从2020年到2025年,到2030年都有一个技术的要求,要求不断地提升,能量密度要达到越来越高,特别是系统的成本方面,要从1.3元/瓦时降到0.8元/瓦时。

第一阶段在2016年到2020年,这个是技术的一个升级阶段。首先单体能量密度要达到300瓦时每公斤,成本要降低50%,达到0.6元/瓦时,这个是单体的,能量密度达到250。从2014年到2015年之间,动力电池的成本还是在2.5元到3元,但是2017年已经很快下降到1.6元到2元之间,整个还是非常符合市场对于动力电池的需求。

第二阶段、第三阶段,我前面已经讲到,就不再累述。

动力电池的一个发展关键,无非是这几个方面,说起来非常简单,但是做起来非常难,第一个是一次性要求非常高,除了单体以外,特别是成组之后的一次性,在安全性方面,因为它关系到人的生命财产安全的,所以在安全性方面也是一定要做到的。低成本、高功率的密度,免保养、好的高低温性能、环境友好、长循环寿命和快速充电。

锂电池动力电池的体系发展路线,从目前来看还是在磷酸铁锂、三元还有锰酸锂加碳的体系,目前的能量密度已经达160到200瓦时左右了,后面还要继续发展,从高镍体系,NMC、NCA还有高镍的镍锰体系加碳,可以做到200到280瓦时每公斤。要做到250到400,除了政策的配合,还需要核心材料比如说硅碳、锡等材料的应用。要大于400以上,基本上体系方面要发生变化,像前面几位教授讲到的锂硫电池、锂空等新的体系的应用。

在技术路线方面,我们分这三个方面来进行阐述。

目前在动力电池方面按形状分有三种,方形、圆柱、软包,从这些产品的各项市场比例来讲,软包电池在近几年已经呈一个非常上升的趋势,在某些高端领域,比如说沃特、日产的这些电池都是应用的软包装电池。软包装电池的占比在以后的趋势中有望超过50%。软包装电池跟其它的两种方形和圆柱电池比较起来,最大的优点是安全性能,因为它是软包装,是通过PP膜热封封口的方式,所以承受的内压比较低,一般在2到3公斤就会释放压力,圆柱和方形锂电是通过软口或者是激光焊的方式,一般承受的压力在10到15公斤左右。所以如果当防爆阀不能完全打开的时候,可能会发生这种爆炸的问题,所以从三种形状上来比较的话,软包装的安全性能是略胜一筹的。

还有软包装在充电和放电方面也是有优势的。从1997年开始,软包装就已经应用在MP3和数码电池领域,2001年开始应用在手机、蓝牙耳机,2004年应用在航模,2005年开始就已经在LEV,就是电动自行车、平板电脑上有应用。后面的几年就开始侧重于动力电池的应用,实际上从分析数据来看,近几年的动力电池方面的增长速度已经超过了消费类的发展速度。软包装的发展史基本上就是遨优的技术团队一起成长起来的。

从新能源汽车产业链来看,主要分上、中、下游,上游方面主要是镍矿、石墨、锂矿、正负极材料的矿资源。中游主要是电芯材料这一块,正极、负极、电解液、隔膜还有一些其它的材料,中间就是我们电池制造和PACK组装这一块。下游面临的就是手机等等消费类电子,还有电动工具、电动自行车、电动新能源汽车和储能系统。

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