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三元高鎳電池成動(dòng)力電池發(fā)展趨勢發(fā)熱快問題待解決

返回列表 來源:動(dòng)力電池散熱專家 發(fā)布日期:2017-10-07

  隨著新能源汽車的發(fā)展加速,對于動(dòng)力電池的需求量也在加大,這樣引起了電池材料的價(jià)格增速加快,其中鈷為代表的電池主要材料價(jià)格增速最快。動(dòng)力電池散熱專家稱鈷價(jià)格的快速上漲除了受到用量的加大,還受制于鈷礦資源的供不應(yīng)求。

 

  能量密度要求越來越高 高鎳成為必然

 

  鈷在整個(gè)電池成本中僅占10%左右,但隨著鈷元素供需失衡,電池產(chǎn)能擴(kuò)大,使許多企業(yè)對成本難以負(fù)擔(dān)。而從能量密度來看,NCM523(鎳鈷錳比例為5:2:3)能量密度最高為200Wh/Kg,而NCM622和NCA811最高分別可達(dá)230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。可見高鎳正極材料在能量密度上有明顯的優(yōu)勢。隨著能量密度要求的提升以及消費(fèi)者對續(xù)航里程的延長,三元正極材料技術(shù)路線在不久的將來必然會(huì)向NCM622和NCM811轉(zhuǎn)移。

  受到國家政策要求2020年能量密度300Wh/kg目標(biāo)的影響,國內(nèi)主流動(dòng)力電池企業(yè)紛紛拋出了自己的三元電池研發(fā)目標(biāo)規(guī)劃,其中電池中用高鎳三元正極材料占比較大。國內(nèi)電池巨頭比亞迪旗下三元電池希望在2018年可以做到240Wh/kg,2020年可以做到300Wh/kg,正極會(huì)采用高鎳三元材料。國軒高科2020年能量密度目標(biāo)是300-350Wh/kg,同樣采用高鎳三元正極材料。億緯鋰能負(fù)責(zé)人表示,高鎳型NCA(鎳鈷鋁)、NCM622和NCM811是三元?jiǎng)恿﹄姵厥枪咀钪饕陌l(fā)展方向,公司已完成NCM622型三元?jiǎng)恿﹄姵匾?guī)劃。

  而據(jù)動(dòng)力電池散熱專家了解到,寧德時(shí)代在材料上也會(huì)逐步由磷酸鐵鋰/石墨到三元、再到高鎳三元/硅碳、最后到固態(tài)鋰和空氣金屬電池演進(jìn),寧德時(shí)代在未來將致力于高鎳三元/硅碳電池研發(fā),努力在2020前實(shí)現(xiàn)350Wh/kg的目標(biāo)。

 

動(dòng)力電池散熱

 

  高鎳電池安全性問題還有待解決 散熱技術(shù)有待突破

 

  動(dòng)力電池散熱專家稱,從材料的特性來看,三元材料中鎳含量越高,則電池能量密度越高,但是穩(wěn)定性越差,安全性也越差,業(yè)內(nèi)人士指出,高鎳三元材料電池對制造環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、電芯制造工藝等方面也提出了更高的要求,雖然業(yè)內(nèi)發(fā)展高鎳電池材料的“調(diào)子”已定,為了在保持其高比能量的同時(shí),兼顧循環(huán)壽命和安全性,國內(nèi)材料和電池企業(yè)還在苦心鉆研。

  另外三元高鎳正極材料容易發(fā)熱,可以通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負(fù)極材料等方式來逐步解決,動(dòng)力電池包散熱設(shè)計(jì)、工藝上都要配合高鎳電池容易發(fā)熱的特。解決發(fā)熱問題還可以從材料性方面進(jìn)行,在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子,如添加21號(hào)元素“鈧”,包括日亞化學(xué)等企業(yè),通過這種方式解決了高鎳電池的發(fā)熱問題。

  在材料表面包覆技術(shù)上也需要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn),使用厚度合適的金屬化合物、鋰鹽或者某些單質(zhì),也能夠使活性物質(zhì)與電解液有物理隔離,減少副反應(yīng)的發(fā)生,抑制過渡金屬離子在電解液中的溶解,具有一定機(jī)械強(qiáng)度的非活性包覆層,還可在長期循環(huán)過程中減緩電極材料結(jié)構(gòu)的坍塌,有效提高三元材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

  動(dòng)力電池散熱技術(shù)人員還認(rèn)為,采取添加劑優(yōu)化電解液,可以有效地促進(jìn)電極材料表面上形成高質(zhì)量的表面保護(hù)膜,同時(shí)可抑制電解液的氧化分解,據(jù)了解,比亞迪目前正加強(qiáng)這方面的研發(fā)。其實(shí)除了安全性以外,高鎳電池還有包括穩(wěn)定性、熱管理系統(tǒng)、供應(yīng)體系重塑等問題需要解決,目前,國內(nèi)有企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出NCM811材料,但距實(shí)際應(yīng)用還有不少差距。

  “在電池之外電池包之內(nèi)加強(qiáng)散熱,也不失為解決動(dòng)力電池散熱的一種可行方式。也對于提升動(dòng)力電池的安全性有很好輔助作用。”文軒熱能的動(dòng)力電池?zé)峁芾?/a>技術(shù)人員稱。

 

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