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攻克高镍三元材料 给电动汽车续航

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2018-11-27 09:33  来源:中国科技网-科技日报  
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  “这车能跑多少公里啊?”“充一次电要多长时间?”“电池是否安全?”

  近日,在北京的一家新能源汽车4S店里,前来买车的一家人围着销售经理刘利不停地问着自己关心的问题。“现在大家在买新能源汽车时,询问最多的就是有关续航里程、充电时间、冬天好不好充电的问题。”刘利说。

  动力锂电池已经成为电动汽车性能对比的标杆。然而,很多人不知道,决定锂电池性能的关键是正极材料。

  “正极材料才是动力锂电池最为关键的原材料,它的性能直接决定了锂电池的主要性能指标,在总成本中占据30%以上的比例。”北京当升材料科技股份有限公司副总经理陈彦彬告诉记者。

  长期以来,缺乏高性能的正极材料是我国新能源汽车及其动力锂电池产业发展的“痛点”。作为国内专注于锂电正极材料研发的上市公司技术创始人,陈彦彬率领研发团队于2014年在国内率先开发成功并量产的车用动力锂电正极材料,其具有比容量高、循环寿命长、压实密度高、低温性能优异等四大性能优势,相应的动力电池单体能量密度达到230Wh/kg,循环寿命达到4000次,低温充放电性能优势也十分突出,已成为国内外高端电动车用动力锂电池的首选正极材料。在2017年度北京市科学技术奖评选中,该项目荣获二等奖。

  高镍型高能量,电动汽车长续航

  据了解,目前已经商业化应用的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和NCM(镍钴锰)三元材料等产品。国内电动汽车发展初期,动力电池由采用磷酸铁锂正极材料的电池主导,虽然这种正极材料制作的电池的循环寿命较好,但能量密度比较低,这就导致电动汽车的续航里程相对较短。

  “能量密度、循环寿命、高温存储稳定性、低温特性、安全性、成本是动力锂电池的几项关键指标。”陈彦彬说。

  随着乘用车对长续航里程的需求越来越迫切,必须开发更高能量密度的锂电池正极材料。

  “高镍三元材料可以显著提升锂电池的能量密度,在单位体积或单位重量的电池中可储存的电量更多,因而逐渐成为乘用车动力电池市场的主流。”陈彦彬说,从技术角度来看,三元材料能量密度、输出特性、循环寿命、存储稳定性、安全性等主要性能指标相对而言比较均衡,因此是未来动力电池正极材料的主流方向。

  与常规三元材料NCM111、NCM523相比,NCM622比容量高,用其制作的电池能量密度可达到230Wh/kg以上。

  “更高镍含量的NCM811和NCA尽管能量密度高,但制备难度大、生产成本高、安全风险大,目前主要用于小尺寸的圆柱电池(5Ah以下),应用于大型的方形电池和铝塑膜软包装电池(50Ah以上)还面临诸多的技术挑战。”陈彦彬说,“因而NCM622是当前乃至未来几年内高端大型动力电池的首选正极材料。”

  相关资料显示,2018年大众、宝马在其配套的动力电池选择上,采用了高镍NCM622,未来会采取更高镍含量的三元材料。动力电池企业中,包括松下、LG、SK、三星等国际企业都在向高镍三元材料动力锂电池进军。

  在国内市场,无论是北汽新能源、比亚迪、吉利、众泰等主流电动车企,还是宁德时代、孚能、卡耐、捷威动力等主流的动力电池企业,都在加大高镍三元电池的开发和应用。

  “从未来市场趋势来看,电池单体的能量密度要达到280Wh/kg,甚至300Wh/kg以上,所以高镍三元材料的应用将会成为一个长期的主流趋势。”陈彦彬说道。


(责任编辑:东北科技)

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