从正负极材料到电池系统,解读国内动力电池现状

2017-06-19 12:55:56 来源:材料人
分享到:
标签:

 

日前,国内动力电池行业大新闻频频爆出,先是上汽切入动力电池板块,与国内第二大、全球第三大动力电池企业宁德时代联姻,成立动力电池系统公司;随后有消息称比亚迪将分拆动力电池部门,开放门户或向所有车企供货,有报道称这一举动或将改变全球市场格局。而且,国内电动汽车市场连续两年产销量居世界第一,累计推广超过100万辆,占全球市场保有量50%以上。中国超越美国坐上电动汽车市场的头把交椅,可以说电动汽车行业前景无限、发展迅猛,其关键在于动力电池技术水平的提高。

电动汽车的发展需要更好的电池,动力蓄电池的比能量、寿命、安全性和价格,对纯电驱动汽车的发展至关重要。其中具有比能量高、寿命长等优点的锂离子电池是目前最具实用价值的电动汽车电池,在混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车上均得到广泛应用。目前商用动力电池的技术水平和未来10年预期可达到的目标见图1,而实际产品生产中往往这些指标又是互相矛盾的,电池相关性能需要权衡考虑。电池性能的提高需兼顾电极材料、电解液、隔膜的性能,同时装配技术、电池系统成组、管理技术的跟进也至关重要。本文旨在从电池材料技术、单体电池设计和制造技术、电池系统技术等方面总结目前以锂离子电池为核心的动力电池发展成就,同时展望未来!

 


图1 现有动力电池的技术指标以及未来10年的发展目标


1、锂电材料技术
正负极材料

锂电正负极材料体系非常丰富(图2),目前,钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰锂等正极材料研究已趋于成熟。钴酸锂材料比容量有200-210mA·h/g,其材料真密度和极片压实密度均是现有正极材料中最高的,商用钴酸锂/石墨体系的充电电压可提升4.40V,已经可满足智能手机和平板电脑对高体积能量密度软包电池的需求。锰酸锂原料成本较低、生产工艺简单、热稳定性高、耐过充性好、放电电压平台高、安全性高。适合作为轻型电动车辆的低成本电池,但存在理论容量比较低,循环过程中可能有锰元素的溶出影响电池在高温环境中的寿命等问题。国内锰酸锂材料主要满足移动电源、电动工具和电动自行车市场的需求,有向低端发展的趋势。NCM三元层状正极材料主要应用于动力型电池,除镍、钴、锰各占1/3的LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2在动力电池中的应用较为成熟外,较高容量的LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2也已经进入批量应用,一般与锰酸锂混合应用于电动车辆电池。铝掺杂的锂镍钴氧(NCA)能量密度可接近高电压钴酸锂电池,近几年电动汽车厂商特斯拉将这种电脑电池用于驱动电动汽车,该材料也可以与锰酸锂混合用于制造车用动力电池,国内NCA前驱体已形成稳定产能,少数企业已完成NCA正极材料开发,处于产品推广过程中。磷酸铁锂电池安全性高、寿命长,目前纳米化的功率型材料和高密度的磷酸锰铁锂材料发展速度较快,高能量型和高功率型材料的性能趋于稳定,成本进一步降低,逐步满足了国内市场需求和现阶段中国新能源汽车推广的需要,高电压尖晶石镍锰酸锂和高电压高比容量富锂锰基正极材料仍在研发之中。 
 


图2 锂离子电池电极材料体系

 

继续阅读
锂电池公司倒下一片,谁来撼动霸主的地位?

电动汽车的加速扩张带来的锂电池成本急速下降,还是动力锂电池梯次用作储能,亦或是电动汽车直接做储能参与电力调节,锂电池要改变的可能是整个用电驱动的能源世界。如果是这样的话,好像也就不难理解那些倒下的非锂电池创新公司了。

特斯拉“情定”上海浦东临港产业园,背后藏着怎样的野心
特斯拉“情定”上海浦东临港产业园,背后藏着怎样的野心

据悉,此次特斯拉“情定”的地点为上海浦东临港产业园区,将建成一家除美国之外最大的生产基地,年产50万辆汽车。当下最先进的纯电动车制造商“婚配”全球最大的汽车市场,无论是“天作之合”,还是“成人之美”,市场都将格外关注。

浅谈海外储能市场,政策是最大驱动力?

梯次利用,廉价的家庭储能系统需求可为电动汽车动力电池回收提供新思路;全球各国积极开展动力电池梯次利用方面的实验研究和工程应用,多国已有成功应用的工程和商业项目。

中国成全球电动车指数排行榜第一,靠的都是政府补贴?

电动车指数比较了德国、法国、意大利、美国、日本、中国与韩国的电动车竞争力,重点关注三大关键指标:技术、产业发展与市场。中国在产业发展指标上取得第一,市场指标上取得第二位,技术指标上第五位,综合成绩第一。这是中国首次在电动车指数排行榜上名列第一。

新能源汽车刺激动力电池行业,钴价要来一波上涨?
新能源汽车刺激动力电池行业,钴价要来一波上涨?

近日,格林美在接受投资机构调研时表示,目前国际钴矿供给主要集中在刚果(金),全球70%的供应来自于此。而目前钴消费的主要增量来自于动力电池。在供应有限,需求看涨的情况下,钴价将持续上涨。

更多资讯
廉价有机材料增长水系锂电池寿命,三星:警钟长鸣
廉价有机材料增长水系锂电池寿命,三星:警钟长鸣

安全性和循环寿命对于锂离子电池而言,就像鱼和熊掌很难兼得。《自然·材料》杂志网站近日发文称,科学家利用廉价的有机材料制备出新型水系锂离子电池,很好地解决了这一难题。

浙江成为国内物联网通讯首个试验区,NB-IoT还是eMTC?
浙江成为国内物联网通讯首个试验区,NB-IoT还是eMTC?

昨日,中国移动浙江公司在杭州召开蜂窝物联网试商用发布会暨物联网燎原行动启动仪式,宣布蜂窝物联网全省试商用。

干扰波形是来自探头接地还是通道串扰?
干扰波形是来自探头接地还是通道串扰?

很多工程师在使用示波器测量开关电源输出信号时,会发现两个测量通道之间存在互相干扰的情况。这个干扰是否来自于通道之间呢?我们实测来验证一下。

Vishay推出采用ChipLED封装的小尺寸SMD LED
Vishay推出采用ChipLED封装的小尺寸SMD LED

日前,Vishay Intertechnology, Inc.宣布,推出采用小尺寸表面贴装0603 ChipLED封装的新系列真绿色LED---VLMTG1400。VLMTG1400系列器件的尺寸为1.6mm x 0.8mm,高度只有0.55mm,使用了最新的超亮InGaN芯片技术,使发光强度达到2800mcd。

ADI推出大功率固定比例充电泵 DC/DC 控制器 LTC7820
ADI推出大功率固定比例充电泵 DC/DC 控制器 LTC7820

加利福尼亚州米尔皮塔斯和马萨诸塞州诺伍德– 2017 年 6 月 20 日 – 亚德诺半导体 旗下凌力尔特公司 推出大功率固定比例充电泵 DC/DC 控制器 LTC7820

微话题

第三届“工程师节”

心动指数爆表的礼品 ……
Moore8直播课堂
深度学习基本单元(2D卷积模块)的FPGA实现

深度学习基本单元(2D卷积模块)的FPGA实现

2017-06-24 20:00:00
鉴于在深度学习加速方面的独特优势,FPGA已成为眼下最受关注的深度学习加速芯片。而Intel收购FPGA厂商Altera、亚马逊、腾讯、阿里等先后推出FPGA公有云,更使得“FPGA+深度学习”应
STM32快速开发笔记——随机数发生器之RNG

STM32快速开发笔记——随机数发生器之RNG

2017-06-25 21:00:00
以前,嵌入式MCU功能简单、种类较少,软件开发起来相对容易,而今天,MCU功能强大、种类繁多,软件中实现的功能也要比以前更多更复杂。该系列课程,针对基于ARM的STM32 MCU,将利用STM32cu
恩智浦技术日直播——数字网络解决方案

恩智浦技术日直播——数字网络解决方案

2017-06-28 09:00:00
MAPS开发套件、S32K144、LPC54110,NXP的这场直播除了干货外还有超多福利放送!据美国知名分析机构IHS预测,2020年,全球物联网设备将达到307亿。如此爆发性的增长对物联网设备开发
深度学习单层网络系统的构建

深度学习单层网络系统的构建

2017-07-01 20:00:00
鉴于在深度学习加速方面的独特优势,FPGA已成为眼下最受关注的深度学习加速芯片。而Intel收购FPGA厂商Altera、亚马逊、腾讯、阿里等先后推出FPGA公有云,更使得“FPGA+深度学习”应
STM32快速开发笔记——循环冗余校验之CRC

STM32快速开发笔记——循环冗余校验之CRC

2017-07-02 21:00:00
以前,嵌入式MCU功能简单、种类较少,软件开发起来相对容易,而今天,MCU功能强大、种类繁多,软件中实现的功能也要比以前更多更复杂。该系列课程,针对基于ARM的STM32 MCU,将利用STM32cu