在全球交通加速電動(dòng)化的趨勢(shì)下，動(dòng)力電池的需求量越來越大，開發(fā)下一代動(dòng)力電池技術(shù)，提高電池能量密度、解決電池安全管理等問題正成為電池生產(chǎn)商們關(guān)注的重點(diǎn)。符合國(guó)家高能量密度標(biāo)準(zhǔn)的高鎳電池會(huì)否成為未來電池的發(fā)展方向?下一步的動(dòng)力電池技術(shù)究竟是什么?
主流：三元鋰電池
據(jù)了解，我國(guó)動(dòng)力電池從最初以磷酸鐵鋰電池為主流，到2015年三元鋰電池后來居上，之后從2016年開始全面轉(zhuǎn)向三元鋰電芯開發(fā)，再到今年上半年三元鋰電池取代磷酸鐵鋰電池成為主流電池，不過短短三年。而早在國(guó)內(nèi)快速轉(zhuǎn)化之前，國(guó)外電池企業(yè)就已經(jīng)在電芯化學(xué)體系上做出了變革。
目前國(guó)內(nèi)三元鋰電池體系均為鎳鈷錳酸鋰(NCM)。鎳在其中起到提高材料能量密度的作用， 根據(jù)三種過渡金屬離子占比不同，分為低鎳的NCM424、NCM333、NCM523和高鎳的NCM622、NCM811等材料。其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程主要是從低鎳的333、523等向高鎳的622、811方向發(fā)展。
趨勢(shì)：高鎳化
眾所周知，新能源汽車尤其是純電動(dòng)車發(fā)展的其中一個(gè)主要問題就是續(xù)航里程問題。要想解決這個(gè)問題，必須提供高能量密度的電池。隨著國(guó)際鈷價(jià)的節(jié)節(jié)攀升，出于降低成本和提升能量密度雙重考慮，提高三元材料體系中鎳的比例似乎已成最佳選擇。
“從圓柱電池來講，目前是以523為主，可能有5%—10%的電池從原來的622轉(zhuǎn)向811，一方面是鈷價(jià)的影響，一方面是補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的影響?！标悘┍虮硎?，三元材料高鎳化發(fā)展是大勢(shì)所趨，但其發(fā)展的速度與路徑取決于電池技術(shù)是否成熟以及成本控制能力的程度。
目前動(dòng)力電池的能量密度需要達(dá)到140Wh/kg，才可以拿到相應(yīng)系數(shù)的補(bǔ)貼，以至于眾多廠商過度看重能量密度，但隨之而來的安全風(fēng)險(xiǎn)也不容忽略。，“鎳比例越高，整個(gè)正極材料的熱穩(wěn)定性就越差。遇到高溫、外力沖擊等情況，高鎳電池會(huì)存在安全隱患?！北瓤穗姵仄蠊苤行母笨偛美铠P梅如是道。因此目前由于安全紅線的存在，加之技術(shù)突破不易，國(guó)內(nèi)高鎳電池的生產(chǎn)進(jìn)度長(zhǎng)期不理想。
近期寧德時(shí)代和當(dāng)升科技等國(guó)內(nèi)廠商的811電池開始推向市場(chǎng)，似乎證明國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)先于日韓逐步克服高鎳電池的安全問題，但我國(guó)能否憑借高鎳化“大躍進(jìn)”式的發(fā)展完成在動(dòng)力電池制造的“彎道超車”，還需要靜待市場(chǎng)和消費(fèi)者的檢驗(yàn)。
未成熟：固態(tài)電池
現(xiàn)有的電池體系難以突破能量密度350Wh/kg的天花板，對(duì)于能量密度的不懈追求只能靠采用新的鋰離子電池體系來解決。在眾多的高比能電池體系中，固態(tài)電池?zé)o疑是目前最有希望的選擇，不僅技術(shù)成熟度相對(duì)較高，也擁有一批國(guó)際頂尖學(xué)者的支持，國(guó)內(nèi)外眾多鋰離子電池企業(yè)由此都將固態(tài)電池技術(shù)作為重要的下一代技術(shù)儲(chǔ)備。
大眾曾宣布計(jì)劃研發(fā)續(xù)航1000km固態(tài)電池;日本經(jīng)濟(jì)省更是在2017年宣布出資16億日元，聯(lián)合豐田、本田、日產(chǎn)、松下、GS湯淺、東麗、旭化成、三井化學(xué)、三菱化學(xué)等國(guó)內(nèi)頂級(jí)產(chǎn)業(yè)鏈力量，共同研發(fā)固態(tài)電池，希望2030年實(shí)現(xiàn)800公里續(xù)航目標(biāo)。國(guó)家新能源汽車重點(diǎn)科技專項(xiàng)首席專家歐陽(yáng)明高指出，“國(guó)內(nèi)不少科研院所、企業(yè)已開始布局固態(tài)電池領(lǐng)域。比如中科院寧波材料所跟贛鋒鋰業(yè)合作，正在推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化，計(jì)劃2019年量產(chǎn)固態(tài)電池。”
但目前固態(tài)電池基本都處于初始研究階段，想要在新能源汽車上全面應(yīng)用，還有很長(zhǎng)的路要走。歐陽(yáng)明高曾表示，預(yù)計(jì)全固態(tài)鋰電池會(huì)在2025-2030年之間取得突破。
文章來源：中國(guó)能源報(bào)
