电池质量影响安全和续航 动力电池性能亟待突破

2018-03-10 15:58:55      来源:中国质量报      编辑:马昆秀      人气:

肖成伟认为,三元锂离子动力电池目前已经可以看到能量密度的“天花板”,目前的高镍材料、碳硅负极的锂电池,单体能量密度最高应该在300瓦时/公斤左右,正负不超过20瓦时/公斤

电池质量影响安全和续航 动力电池性能亟待突破

  近日,在国内会议上,国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟表示,根据国家动力电池技术路线图的规划要求,到2020年,锂离子电池的单体能量密度目标为350瓦时/公斤,他认为,从目前的动力电池技术来看,这一目标可能无法达到。

  ▌能否实现专家看法不一

  肖成伟认为,三元锂离子动力电池目前已经可以看到能量密度的“天花板”,目前的高镍材料、碳硅负极的锂电池,单体能量密度最高应该在300瓦时/公斤左右,正负不超过20瓦时/公斤,所以依靠三元材料锂离子电池完成350瓦时/公斤的技术路线规划目标,应该是不可能了。要达到350瓦时/公斤的技术路线规划目标,还需要寄希望于新一代锂离子电池或者固态电池,但是目前这两类动力电池都没有进入产业化应用阶段,所以,肖成伟预计到2020年实现350瓦时/公斤技术路线规划目标可能无法达到。

  对于350瓦时/公斤能否实现,中国电动汽车百人会执行副理事长、科技部电动汽车重大项目总体专家组组长、全国政协常委、清华大学教授欧阳明高还是比较乐观的。他表示,锂离子动力电池密度有望于2020年前实现300瓦时/公斤。

  他表示,要在2020年产业化的300瓦时/公斤的电池单体,目前已经取得了实质性突破。像宁德时代、天津力神和国轩高科采用的技术路线大同小异:正极是高镍三元,负极是硅碳负极。300瓦时/公斤的电池单体大概能做出200~210瓦时/公斤的电池系统,这和今年年初单体能量密度230瓦时/公斤左右,电池系统150瓦时/公斤左右相比有很大提高。

  肖成伟提到的“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态,不含任何液态组份的锂电池,全称是“全固态电解质锂电池”。这个全固态锂电池又分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池。全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池。

  欧阳明高指出,目前有突破、有性能优势和产业化前景的,主要是固态锂离子电池。它和全固态锂电池的区别是不全都是固态电解质,真正的固态锂离子电池,其电解质是固态,但在电芯中有少量的液态电解质;所谓半固态,就是固态电解质、液态电解质各占一半,或者说电芯的一半是固态,一半是液态的;准固态就是主要为固态、少量是液态。

  那么动力电池达不到技术路线规划的目标,我国新能源汽车发展的进程会不会受阻呢?肖成伟认为应该不会,他指出,影响动力电池性能的不仅仅是比能量密度一个指标,还有动力电池的比功率密度、安全性、一致性、循环寿命等多种因素,在众多指标和成本之间找到一个产业化应用的平衡点,才是支撑新能源汽车发展的关键。

  ▌电池质量影响安全和续航

  因为我国的面积比较大,大家对于续航里程的焦虑可能更多一点,所以国内动力电池企业可能对于比能量密度的关注度更高。但是欧洲、日本等一些动力电池企业,在动力电池技术上对于比功率密度、安全性、一致性等指标则是各有侧重。

  350瓦时/公斤能否实现不在于预测,更需要的是技术突破和产业应用。记者了解到,目前国内外锂离子动力电池单体技术研发基本处于同一水平,但安全性研究尚待加强。这种电池的核心是安全性。

  专家一致认为,动力电池品质影响电动汽车安全和续航,特别是安全问题,应以预防为主,要从产品的设计做起,特别是在电池比能量不断提高的情况下,越要注重安全问题。同时随着动力电池产能的扩张,我国新能源汽车动力电池行业产品差异性越来越大,这无疑将掀起新一轮产业重组热潮。

  华泰新能源研究院院长杨伟斌透露,近两年我国的新能源汽车续航增加的非常快,一方面得益于动力电池能量密度的增加,另一方面也得益于成本的快速下降。随着动力电池技术的进步和成本的下降,再加上政策优惠等,电动汽车相对于传统燃油车的优势未来将慢慢显现出来。杨伟斌预测,随着产业规模的扩大,以及动力电池回收利用的规模化应用,未来动力电池还有进一步下降的空间。肖成伟指出,动力电池技术发展很快,但大家对电池的要求很高,希望能够达到跟燃油车竞争的程度,能量密度、功率密度、安全性、循环寿命、快速充电、温度的使用范围以及成本都能够达到预期的目标,因此动力电池行业仍面临较大的挑战,但他相信在整个行业的努力下,这些目标都能达到,或接近达到。

  中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇强调,储能产业需要用户侧、新能源发电侧各方共同关注和推进,未来的重点在寿命成本和安全性上,应加大在应急电源和通信领域的应用。


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