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第一届动力电池应用国际峰会前瞻| 新材料驱动动力电池技术革新②

2016-10-31 电池中国网

　　动力电池技术的提升，很大程度上决定着我国新能源汽车产业是否能真正从示范到落地。而技术的提高许多是来自材料的开发与改进，研发新的材料体系成为动力电池提升发展的关键。厘清国内外动力电池材料行业呈现出的明显特征，针对性地进行研发投入及改进，将有助于提升本土动力电池企业制造水平。

　　目前，动力电池正处于变革和技术升级的过程中。国家工业与信息化部部长苗圩在“国家动力电池创新中心”成立大会上指出，“通过协同技术、装备、人才、资金等资源，打通技术研发供给、转移扩散和首次商业化的链条，为实现动力电池技术突破，支撑新能源汽车产业发展提供战略支撑。一语道破动力电池产业发展的核心所在。”

　　新材料驱动动力电池技术革新

　　锂电池的基本组成包括外壳、正极材料、负极材料、隔膜、电解液等。其中正极材料对于锂电池的能量密度、安全性、循环寿命等起着决定性作用。动力电池的性能优化往往依托于正极材料的技术突破。

　　业内专家表示，动力电池正极材料将沿着高电压、高安全性和低成本的方向发展。磷酸铁锂、锰酸锂、磷酸铁锰锂、NCM三元材料、NCA三元材料、镍锰酸锂等正极材料将进一步发展成熟，其安全性和成本将进一步完善。

　　在负极材料领域，诸如石墨烯、碳化硅等新型负极材料将逐步成熟，且具备快充快放的钛酸锂负极材料的应用将更加广泛，预计到“十三五”末期，我国负极材料的出货量将超过15万吨，成为全球最大的负极材料生产国。

　　近年来，石墨烯等新型负极材料的研发与应用受到业界关注。研究表明，将石墨烯应用于锂离子电池负极材料中，可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率充放电性能。不少企业、高校和研究机构正在积极开展石墨烯材料的研究工作，石墨烯负极材料的产业化进程也在积极推进之中。

　　比亚迪在新电池技术、新材料研发上走在前列。关于新电池材料技术路线，比亚迪目前是磷酸铁锂方向，但未来也将研发探索其它新技术。当前，国内动力电池主要为磷酸铁锂电池或三元电池，而三元电池的续航里程和储能强于传统锂电池，多家国内主流汽车厂商表示已生产和使用三元电池。

　　国内动力电池材料发展态势向好

　　动力电池材料对于提升电池能量密度起到至关重要的作用。数据显示，当前动力电池用四大关键材料的国产化率均超过80%，其中负极、电解液的国产化率更是高达98%，正极材料的国产化率超过95%，电池隔膜国产化率超过80%。主要是因为国内动力电池体系开发较早，且综合性能要求相对较低，国产材料水平近几年稳步提升，在一致性、批次稳定性方面进步较快，能满足国内电池企业需求。

　　2015年下半年至今，国内锂电中上游多种材料处于价格大幅增长态势，比如碳酸锂、六氟磷酸锂、铜箔、磷酸铁锂、湿法隔膜等。而伴随材料价格的大幅增长，材料毛利率也大幅回升，进而吸引多家企业积极扩产及新进入者。今年1-9月，国内四大材料的投资额超过350亿元，其中正极材料、隔膜成投资热点。

　　业内专家分析，我国已经成为全球最大的动力电池生产与需求大国，但国内动力电池技术和质量与日韩相比仍存在差距，主要体现在能量密度、产品一致性、产品稳定性、故障率等方面。

　　北汽新能源工程研究院常务副院长李玉军表示，随着新型材料的开发，动力电池体系将按照三个阶段发展，2020年以前，将以三元/石墨体系为主；2020至2030年，以富锂层状氧化物/硅基为主；2030年以后以锂/空气电池为主。

　　对于动力电池材料发展，业内专家提出，要提升电池材料性能，实现技术突破。例如发展高能量密度电极材料(富镍、富锰三元正极材料；硅基、金属锂负极材料等)；高安全电池材料(阻燃型电解液、陶瓷隔膜等)；新型电池体系材料(锂硫电池、锂空气电池材料等)。

　　此外，还要通过政策优惠等措施吸引上游电池材料生产，中游电芯、电池组和电池系统生产，下游电动汽车等应用企业积聚，形成有特色、有竞争力的产业集群。

　　美日韩动力电池技术更新速率提升

　　近期，特斯拉100kWh车型通过欧盟认证机构RDW的评估。这意味着Model S/X 100D车型即将问世，其续航里程理论值将达到613km(基于NEDC标准)。

　　埃隆·马斯克曾指出，特斯拉的续航要以每年5%的速度增加。试想在100kWh的电池组中，不改动电池组结构的情况下，单个电芯的容量要提升至3.9Ah，才有可能实现100kWh的容量。业界猜想特斯拉已经与松下研发出了3.9Ah的18650电芯，而这归功于阳极中的材料——硅。

　　在技术研发方面，韩国蔚山科学技术院近期开发出二次电池的阴极材料，可将现有电池容量提高45%，即电动汽车的续航里程在目前200多公里的基础上至少增加100公里。该研究组通过开发替代现有电池使用石墨电极的“石墨—硅复合材料”，成功增加了电池容量。业界预计，这类新电池的批量生产较容易，未来将具有较强的价格竞争优势。

　　日本已研发出不需要稀有金属钴的锂电池新材料，并试制出了新型锂电池。以松下电器京都大学教授吉田润一为首的研究团队，利用锂和碳开发出了有机新材料，并成功试生产出非钴电极材料的新型锂电池。锂电池有望摆脱对钴的依赖，大大降低生产成本。

　　这种新型材料生产的锂电池的另一优势是电池寿命更长、衰减率更低。实验结果显示，该新型材料生产的锂电池充放电100次，但电池容量的衰减不超过20%。松下电器计划改良这种新材料，希望将电池充放电次数提高到500次至1000次，然后进行商品化生产。

　　动力电池整体技术创新任重而道远

　　动力电池技术是伴随着争辩发展起来的。对此，标准的起草者、制定者和参与其中的电池企业，都深有感触。

　　首先是材料体系之争，尤其是三元和磷酸铁锂。没有不好的材料，不好是因为没找到它最佳的生存空间。实际数据表明，磷酸铁锂适合在大巴上应用，三元材料在乘用车上优势明显。

　　关于尺寸之争。国内虽然有推荐标准QCT840-2010，但由于代表性不足，抑或考虑尚需完善等问题，采用率低；欧洲有VDADIN-91252，德系车企均要求按此标准提供电池，国内很多电池厂也按照该标准的尺寸开发电池。

　　再次是容量之争。动力电池发展伊始，在容量方面似乎是做得越大越有水平，但从目前的工艺控制和技术水平来说，缺乏科学依据，对于容量的合理阈值，应该是基于材料体系、尺寸设计和工艺水平综合平衡下的值。

　　还有形状之争。卷绕小电芯已作为标准产品在大批量应用，具有自动化生产设备成熟、工艺稳定、一致性好等特点；硬壳方形具有外形尺寸精度高，耐压程度强等优点；软包装电池具有安全防控性好，柔性化设计程度高等优点。究竟采用哪种形状电池，需要从电池角度、模块设计和成组技术方面予以综合考虑。

　　虽然有多重争论和声音，但整个行业并没有停止对新材料和新技术的探索，可以肯定的是，高能量密度和更安全的性能永远是企业试图平衡的两大课题，而高能量密度是我国“十三五”规划动力电池的核心技术指标之一。

　　从新能源客车暂停三元锂电池应用，到动力电池目录的发布，包括禁止动力电池产业合资等，政府正积极为动力电池技术发展留出时间和空间。企业应该利用这个时机，实现动力电池技术的大发展。国内动力电池行业更应该将目光从价格战和政策补贴上移开，转向走切实提高动力电池性能的“技术路线”。

　　峰会前瞻：

　　为帮助行业企业更加深入洞悉动力电池产业链的发展现状，中国化学与物理电源行业协会联合电池中国网定于11月13日—15日在北京召开“2016’第五届中国电池行业市场年会暨第一届动力电池应用国际峰会、第二届中国电池行业智能制造研讨会”。

　　峰会上，针对动力电池产业链构建等相关议题，国家工信部、财政部等部委相关主管部门领导将莅临会议指导并致辞，国务院发展研究中心企业所副所长、中国电动汽车百人会首席专家张永伟，中科院物理研究所常务副主任黄学杰，全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树，清华大学教授陈全世，北京理工大学教授吴锋，中国电子科技集团公司第十八研究所主任肖成伟，台湾工研院产业经济与趋势研究中心资深产业分析师吕学隆等专家，将对产业链相关话题进行深入分析探讨；来自南京金龙、长江汽车、力帆等整车企业，比亚迪、三星环新、力神电池、双登集团、风帆股份、超威创元、猛狮科技等知名电池生产企业，赢合科技、先导智能、时代高科、今天国际、福建星云、武汉千里马等智能设备制造企业相关代表也将根据各自经验发表行业观点。

　　本届峰会还邀请了新华网、人民网、中国网、中新社、央广网、经济日报、科技日报、工业报、工人日报、中国企业报、中国汽车报、第一财经、国家财经周刊、21世纪经济报道、中国电力报、中国机电工业、有色金属杂志、新浪汽车、第一电动网、国际能源杂志、汽车纵横杂志社、雷锋网、汽车商业评论、今日头条、新能源汽车报、电动汽车资源网、节能与新能源汽车、能见、洲际电池、新能源Leander、Unima新材网等众多综合和专业媒体进行会议报道。

　　电池中国网作为主办方之一和会议官方媒体，将全程、全景深入报道此次盛会。

　　会议主题：

　　（1）14日上午主题：市场狂潮下的动力电池产业链构建论坛

　　（2）14日下午主题：市场狂潮下的全球动力电池及材料技术展望论坛

　　（3）15日上午主题：市场狂潮下的全球动力电池“智能制造”潮流论坛

　　（4）15日下午主题：市场狂潮下的动力电池后市场布局论坛

会议议程：

(以会议报到时为准)