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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(wèn)題待解決

    返回列表 來(lái)源:動(dòng)力電池散熱專(zhuān)家 發(fā)布日期:2017-10-07

      隨著(zhù)新能源汽車(chē)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(zhuān)家稱(chēng)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求。

     

      能量密度要求越來(lái)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(zhù)鈷元素供需失衡,電池產(chǎn)能擴大,使許多企業(yè)對成本難以負擔。而從能量密度來(lái)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230Wh/Kg和280Wh/Kg以上??梢?jiàn)高鎳正極材料在能量密度上有明顯的優(yōu)勢。隨著(zhù)能量密度要求的提升以及消費者對續航里程的延長(cháng),三元正極材料技術(shù)路線(xiàn)在不久的將來(lái)必然會(huì )向NCM622和NCM811轉移。

      受到國家政策要求2020年能量密度300Wh/kg目標的影響,國內主流動(dòng)力電池企業(yè)紛紛拋出了自己的三元電池研發(fā)目標規劃,其中電池中用高鎳三元正極材料占比較大。國內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年能量密度目標是300-350Wh/kg,同樣采用高鎳三元正極材料。億緯鋰能負責人表示,高鎳型NCA(鎳鈷鋁)、NCM622和NCM811是三元動(dòng)力電池是公司最主要的發(fā)展方向,公司已完成NCM622型三元動(dòng)力電池規劃。

      而據動(dòng)力電池散熱專(zhuān)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(lái)將致力于高鎳三元/硅碳電池研發(fā),努力在2020前實(shí)現350Wh/kg的目標。

     

    動(dòng)力電池散熱

     

      高鎳電池安全性問(wèn)題還有待解決 散熱技術(shù)有待突破

     

      動(dòng)力電池散熱專(zhuān)家稱(chēng),從材料的特性來(lái)看,三元材料中鎳含量越高,則電池能量密度越高,但是穩定性越差,安全性也越差,業(yè)內人士指出,高鎳三元材料電池對制造環(huán)境、生產(chǎn)設備、電芯制造工藝等方面也提出了更高的要求,雖然業(yè)內發(fā)展高鎳電池材料的“調子”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(guò)材料改性?xún)?yōu)化、表面包覆、調整電解液和負極材料等方式來(lái)逐步解決,動(dòng)力電池包散熱設計、工藝上都要配合高鎳電池容易發(fā)熱的特。解決發(fā)熱問(wèn)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號元素“鈧”,包括日亞化學(xué)等企業(yè),通過(guò)這種方式解決了高鎳電池的發(fā)熱問(wèn)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,減少副反應的發(fā)生,抑制過(guò)渡金屬離子在電解液中的溶解,具有一定機械強度的非活性包覆層,還可在長(cháng)期循環(huán)過(guò)程中減緩電極材料結構的坍塌,有效提高三元材料結構的穩定性。

      動(dòng)力電池散熱技術(shù)人員還認為,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)量的表面保護膜,同時(shí)可抑制電解液的氧化分解,據了解,比亞迪目前正加強這方面的研發(fā)。其實(shí)除了安全性以外,高鎳電池還有包括穩定性、熱管理系統、供應體系重塑等問(wèn)題需要解決,目前,國內有企業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出NCM811材料,但距實(shí)際應用還有不少差距。

      “在電池之外電池包之內加強散熱,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)力電池熱管理技術(shù)人員稱(chēng)。

     

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