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从技术路线之争看中国锂电产业崛起

中国汽车报
2020-06-06 · 12:58
[ 亿欧导读 ] 中国企业在动力电池领域有望拥有更多的主导权。
电池,锂电池,新能源汽车,电动汽车,动力电池,三元锂电池,磷酸铁锂电池

文章来源于:中国汽车报,作者:林扬,图片来自“Unsplash”

【编者按】新能源汽车承受的压力,正在向动力电池领域转移,天齐锂业的困境是冰山一角。但从长远眼光来看,新能源汽车是大势所趋,动力电池市场最终也将无比宽阔。

本文来自中国汽车报,原作者林扬;由亿欧汽车整理,供业内人士参考。


近日,有传闻说掌控格林布什矿山的中国锂业巨头——天齐锂业陷入困境,这座全球储量最大、品位最高的锂矿山控制企业竟落得要靠出卖股权自救的地步。

经过多年发展,中国新能源汽车产业迅速崛起,相关产业链延伸也进一步扩大。以动力电池为代表,宁德时代、比亚迪等已经成为全球最重要的供货商,同时,在上游锂矿控制权方面,中国企业也很有作为,天齐锂业就是其中的典型代表。

当前,中国力量已经在新能源汽车领域建立起强大的话语权,短期波折并不会改变锂电池行业和新能源汽车行业长期向好的趋势。

面向新世界的锂

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液构成,其正、负极材料均能够嵌脱锂离子。锂离子在正负极间穿梭,往复循环,实现电池的充放电过程。

锂离子电池具有比能量高、低自放电、循环性能好、无记忆效应和绿色环保等优点,是目前最具发展前景的高效二次电池和发展最快的化学储能电池。目前,新能源汽车基本都以锂电池为动力源,体现了其在现阶段的技术领先性和实用性。

正极材料被称作锂离子电池的核心,历来是科学研究的重点。在电池充放电过程中,正极材料不但要作为锂源,提供在电池内部正负两极嵌锂材料间往复嵌脱所需要的锂,还要负担电池负极材料表面形成固液界面膜(SEI膜)所消耗的锂。因此,理想的正极材料需要具备以下特点:电位高、比容量高、密度大(包含压实密度和振实密度)、安全性好、倍率性能佳和长寿命等。

按正极材料,锂电池行业主要有磷酸铁锂和三元锂电池两大产品系列。

三元与磷酸铁锂之争

磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。其特色是不含钴等贵重元素,原料价格低且磷、铁存在于地球的资源含量丰富,不会有供料问题。其工作电压适中、单位重量下电容量大、高放电功率、可快速充电且循环寿命长,在高温与高热环境下的稳定性高。

三元锂电池正极材料使用镍钴锰酸锂,其能量密度相对较高,在车企普遍追求高续航的当下,三元锂电池逐渐成为主流技术路线。但三元锂电池也有短板,如安全性方面普遍被认为不如磷酸铁锂电池。

统计数据显示,在乘用车领域,磷酸铁锂电池的装机量占比不断下降,2019年以来占比基本维持在5%左右。且磷酸铁锂占据的还是A00级的小众市场,存在感越来越小。不过,随着新能源汽车财政补贴政策的改变和新型产品的推出,磷酸铁锂电池开始收复一些失地。如从2020年首批目录开始,配套磷酸铁锂电池的乘用车数量明显增多,像比亚迪的高端车型比亚迪汉EV,就搭载了最新的磷酸铁锂“刀片电池”。

中国力量推动磷酸铁锂反转

带领磷酸铁锂电池收复失地的有比亚迪的刀片电池和宁德时代的CTP技术。而在市场上引起更大反响的是特斯拉与宁德时代的合作。

刀片电池和传统动力电池的最大差别体现在电池的设计上。和以往块状或者圆柱结构不同的是,比亚迪刀片电池设计成又长又薄的形状,形似刀片,然后叠加起来组成扁平化的电池包,平铺在车底。刀片电池设计有利于电池包整体的散热,从而延长电池使用寿命。同时可提升电池包的整体刚度,有效减少因电池包变形导致内部线路或者插接件挤压、磨损等引起的事故。同时,与传统磷酸铁锂电池相比,刀片电池在电池包整体空间利用率和体积能量密度比方面都有较大提升。在业内看来,刀片电池挑战三元锂电池市场地位的关键在于有更优的安全性。

行业专家认为:动力电池有三个发展方向,第一是在材料和体系方面创新,从有机液态电解质,到无机的固态电解质;第二是借助智能制造、回收和人工智能,发展智慧电池;第三是在设计和产品工程方面创新,刀片电池正是其中代表。

另一方面,宁德时代认为刀片电池是其CTP结构创新概念中的一种,宁德时代已经量产了一些CTP结构产品,包括CTP-0、CTP-1、CTP-2。CTP技术也是跳过模组,由电池单体直接成组电池包。同时,根据宁德时代与特斯拉公布的合作信息,特斯拉的磷酸铁锂电芯为宁德时代提供。据悉,宁德时代为特斯拉(上海)提供的磷酸铁锂电池系统能量密度可达到140Wh/kg。使得磷酸铁锂版Model3续航超过510km。

全面发力 未来可期

除了重视动力电池行业本身和上游产业链,中国力量也在为行业未来积蓄能量。目前,固态电池前景被普遍看好,虽然离量产还有一段距离,但中国企业正在积极布局,力争在下一代动力电池的竞争中获得优势。

固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜,具有高安全性、高体积能量密度,同时与不同新型高比能电极体系(如锂硫体系、金属-空气体系等)具有广泛适配性,可进一步提升质量能量密度,在提高安全性的同时增加续驶能力,从而有望成为下一代动力电池的解决方案。

如今,固态电池技术正在成为世界范围内的竞争热点。在世界范围内,全球多个车企和电池厂家发布了固态电池相关的研发进展。国内在进行固态锂电开发的企业包括宁德时代、国珈星际(珈伟股份)、江苏清陶能源、辉能科技、中航锂电等。其中,宁德时代以硫化物电解质为主要研发方向,采用正极包覆解决正极材料与固态电解质的界面反应问题,目前聚合物锂金属固态电池循环达到300周以上,容量保持率达82%。清陶能源研发高固含量的全陶瓷隔膜和无机固体电解质,目前已与北汽开展合作进行中试。国珈星际采用材料基因组技术,通过高通量测试技术确定聚合物固态电解质的最佳组成。此外,赣锋锂业、比亚迪、万向123等也都宣布布局固态电池领域可以看出,无论是上游锂矿、行业热点、还是未来电池的发展,中国企业都在积极参与、布局,并形成一股强大的中国力量。在中国新能源汽车产业政策和强大的内需市场推动下,中国企业在动力电池领域有望拥有更多的主导权。

本文经授权发布,版权归原作者所有;内容为作者独立观点,不代表亿欧立场。如需转载请联系原作者。

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