三元&四元？高鎳&無鈷？……誰是未來電池材料主流技術？
發(fā)布時間：2019-11-22 13:58:00
近年來，我國動力電池業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的良好態(tài)勢，動力電池生產技術也在此過程中不斷創(chuàng)新、電池新材料的研發(fā)體系日趨完善、電池制造裝備正向著智能化的方向快速邁進……我國全固態(tài)鋰離子電池、氫燃料電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等新型高性能動力電池的研發(fā)，也在此期間取得了突破性進展，新型電池材料、新型高性能電池產品不斷涌現(xiàn)。日前，在第四屆動力電池應用國際峰會（CBIS2019）“推進電池材料新技術產業(yè)化”的圓桌論壇上，與會嘉賓就動力電池新材料成果、新技術、新產品等行業(yè)熱點問題展開了廣泛、深入的交流和探討。論壇由浙江美都海創(chuàng)鋰電科技有限公司總經理吳海軍主持。
圖為浙江美都海創(chuàng)鋰電科技有限公司總經理吳海軍主持論壇
參與圓桌討論的嘉賓北京當升材料科技股份有限公司董事、總經理李建忠表示，從目前的材料來看，三元材料電池從原來的333、523、622一路發(fā)展到現(xiàn)在的811，一直都在不斷地變化升級，伴隨著材料技術的不斷進步，此前很多懸而未決的難題也逐步得以解決。而大家都很關注的安全問題，其實對于材料體系而言也是熱穩(wěn)定性的問題。
圖為北京當升材料科技股份有限公司董事、總經理李建忠
李建忠指出，伴隨著技術的更新迭代，材料本身在設計、工藝改進、工藝摻雜和處理等方面均有了明顯提升，對材料的熱穩(wěn)定性有著較大改善。此前，給大家展示的NCM811，鎳含量最高已經達到88%了，放熱峰值已達到220-230攝氏度。就當前市場實際應用來說，特斯拉選擇搭載NCM電池，日本的NCA電池鎳含量也已達到90%以上。與此同時，我國一些動力電池企業(yè)在此方向的研發(fā)也取得了較大進展。
那么在保障動力電池安全性能的問題上，材料發(fā)揮著怎樣的作用呢？李建忠認為，首先，只有保證材料的安全可靠，才能做出安全穩(wěn)定的動力電池及電動汽車；其次，對于動力電池而言，安全是一個系統(tǒng)的問題，并非只取決于材料的某個方面性能。如材料、電池設計及制備等各個環(huán)節(jié)，都與動力電池的安全性能緊密相關，且其中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題，都可能會給動力電池帶來極大的安全隱患。
討論嘉賓億緯鋰能股份有限公司技術部總監(jiān)何巍表示，從產業(yè)化的角度評估，新材料、新技術有兩個評價維度，首先是技術成熟度，具備好的技術方向和技術成熟度的產品，才有產業(yè)化推廣的價值；其次是新材料、新技術的應用價值，如高鎳材料811或NCA，已經在E-Bike、電動工具等方面擁有近10年的應用經驗，但目前811材料仍未完全解決動力電池應用中高安全性、高可靠性的要求。
圖為億緯鋰能股份有限公司技術部總監(jiān)何巍
未來，能量密度更高、成本更低的鋰電池將是車企客戶的核心需求。對于350公里以下的續(xù)航能力需求，何巍表示在中、短期看好磷酸鐵鋰的應用，億緯鋰能也會進一步加大快充技術材料的研發(fā)；對于500公里以上續(xù)航能力需求，則持續(xù)看好三元高能量密度的材料。
討論嘉賓蜂巢能源科技有限公司總經理楊紅新表示，近期很多人提到四元材料電池，四元這個詞讓人嗅到了一種商業(yè)化包裝的氣息。就像5G要比4G好一樣，四元材料也會比三元材料好？
圖為蜂巢能源科技有限公司總經理楊紅新
就目前而言，相對成熟的三元材料電池仍有很多技術解決方案有待驗證，如一些企業(yè)在包覆、摻雜、燒結等環(huán)節(jié)提出的解決方案，通過加入鋰元素提高結構穩(wěn)定性，使DSC溫度變得更高、熱穩(wěn)定性變得更好。
在無鈷材料方面，楊紅新指出，無鈷材料是在鈷價大幅波動時考慮的一個解決方案，且經歷了較長的研發(fā)時間。以從三元衍生出來的無鈷材料為例，可以分為中鎳和高鎳的無鈷，其中，高鎳無鈷技術挑戰(zhàn)難度較大。楊紅新表示，高鎳無鈷也正是蜂巢能源正在研發(fā)的材料之一，75%的鎳且不含鈷。就當前國內市場來看，相較于同類產品，該材料在壽命、成本上的差異并不明顯，若未來鈷價上漲，則可能會凸顯出一部分優(yōu)勢。
但楊紅新認為，無鈷材料很大一部分的價值點在于由鈷礦開采帶來的人權、環(huán)境等問題，非洲分散礦、手抓礦涉及到很多國際問題。目前國際市場對于無鈷材料的關注熱度不減，因其已不僅涉及材料性能的問題，歐美的OEM商就開始要求每個供應商向其提供原材料的來源，查看其中是否涉及環(huán)境和人權問題。在大的國際環(huán)境下，無鈷材料亦可作為一項儲備技術，在鈷價波動較大或資源供應緊張時，體現(xiàn)其戰(zhàn)略價值。
對于未來最理想的電池材料，楊紅新表示，未來的電池材料一定是可以支撐動力電池更安全、更輕、更小、更高能量密度、更長續(xù)航里程、更長使用壽命、更低成本的要求，這也是電池人對未來的期望。
討論嘉賓中國汽車技術研究中心有限公司副總經理吳志新表示，整車廠對于電池來說是比較靠近終端的客戶，但真正的用戶是千千萬萬的消費者。一直以來，消費者都希望動力電池可以實現(xiàn)更高續(xù)航、快速充電、更低價格、穩(wěn)定安全……
圖為中國汽車技術研究中心有限公司副總經理吳志新
吳志新指出，近年新能源汽車安全事故頻發(fā)，也讓一部分消費者對新能源汽車望而卻步，很多時候出現(xiàn)電動車起火、燃燒等事故時，大家會首先質疑動力電池及其材料，這其實并不公平。從安全角度來講，沒有絕對安全的材料和設計，但是可以通過熱管理、充電管理等各個方面嚴格管控，最大限度地降低安全風險。同樣，新能源汽車的安全是總體性的安全，有本質的安全和外圍的安全，也希望消費者能夠合理使用新能源汽車。
吳志新表示，未來在總體設計方面，從零部件、系統(tǒng)、整車、充放電一直到車的應用，希望是以電池為中心來做開發(fā)和設計，讓車輛的價值進一步提升。吳志新指出，如果將新能源汽車上動力電池定期檢測，那么在動力電池退役進行回收或二手車交易時，就能提供更為全面、可靠的數(shù)據(jù)。同時，他也希望電池單體、電池模塊在設計之初，充分將梯次利用及報廢回收的訴求融合其中，從源頭開始，布局全局。
吳海軍總結道，今年全球新能源汽車發(fā)生了多起起火事件，很多人質疑是不是新能源材料有什么問題？其實不然，任何產業(yè)的發(fā)展都會經過萌芽、高潮、衰敗和死亡。目前，我國新能源汽車業(yè)仍然處于萌芽階段，很多工作集中在材料研發(fā)方面，因為對于新能源汽車、未來新型動力電池乃至其他領域的電池而言，上游材料的品質和性能對于產業(yè)整體的發(fā)展至關重要。
近年來，受國際宏觀經濟、資源環(huán)境的影響，上游材料價格波動較大，高鎳材料、低鈷材料的出現(xiàn)大多是為了順應市場需求，特別是最近兩年，高鎳材料的技術不斷突破。但不論是高鎳材料也好，其它材料也罷，安全性能應當始終是擺在第一位的，不應片面地為了“錢”一味地提升能量密度，任何技術都要循序漸進，“要錢不要命”這種做法是萬萬不可取的。
最后，吳海軍表示，目前很多企業(yè)都在做材料方面的戰(zhàn)略規(guī)劃，但是戰(zhàn)略不僅僅是要放眼未來，更應注重眼下，“既要抬頭看天，也要埋頭拉車”，只有將當前把握好的企業(yè)才會有更為廣闊的未來。
