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當(dāng)前中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)正在從政策驅(qū)動(dòng)向市場主導(dǎo)轉(zhuǎn)變，新能源行業(yè)進(jìn)入后補(bǔ)貼時(shí)代，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)面臨資金、技術(shù)、市場多方面的空前壓力。在大環(huán)境下，作為新能源汽車“心臟”的動(dòng)力電池，經(jīng)過幾年的高速發(fā)展，目前也正經(jīng)歷著陣痛，產(chǎn)業(yè)高度集中，產(chǎn)能結(jié)構(gòu)性過剩、產(chǎn)品同質(zhì)化嚴(yán)重。競爭態(tài)勢日趨激烈迫使行業(yè)不斷尋求新的突破方向。
在11月21--23日ABEC2018第6屆中國（青島）鋰電新能源產(chǎn)業(yè)國際高峰論壇會(huì)上，高鎳材料高比能量、安全性、低成本、可回收成為大會(huì)熱議的話題。
正極材料能量密度很大程度上決定了一個(gè)電池的能量密度，因此國內(nèi)（523、622、811）為代表的高鎳三元正極材料越來越受到人們的關(guān)注。高鎳三元正極搭配硅碳負(fù)極，動(dòng)力電池單體比能量可達(dá)300wh/kg，目前已經(jīng)取得了實(shí)質(zhì)性突破。但鎳含量越高，熱穩(wěn)定性越差，而熱穩(wěn)定性直接關(guān)系到電池的安全性。
北京大學(xué)教授其魯在演講報(bào)告中提到，高鎳材料基本是鎳酸鋰、鈷酸鋰，將鈷元素有比例計(jì)算以后得到的是新化學(xué)結(jié)構(gòu)，物理性能并沒有多大變化的材料，高鎳材料的安全性也是由此而來。層狀巖的結(jié)構(gòu)，在充電狀態(tài)下它的結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，實(shí)驗(yàn)表明，在脫鋰的狀態(tài)下，大概200-300度之間，非常容易分解，分解就要放出大量熱量。所以在使用過程中，這個(gè)電池比錳酸鋰、磷酸亞鐵鋰的材料更容易釋放大量熱量。三元材料作為純電動(dòng)汽車的電池，使用的時(shí)候一定要注意它的發(fā)熱問題。
另外，三元材料材料中鎳元素呈堿性，暴露在空氣中容易吸水，需要將高鎳材料水份控制在10％以內(nèi)，鎳材料PH值越高，其電化學(xué)性能和存儲(chǔ)性能越差，在高水份的環(huán)境中，電池的衰減就會(huì)很快。另外，高鎳材料的電池安全性相比磷酸鐵鋰等電池安全性有所下降，因此，要在電池設(shè)計(jì)層面要進(jìn)行改善。
高鎳熱穩(wěn)定性較差但為什么在競爭中有一席之地呢？寧波容百新能源科技股份有限公司戰(zhàn)略管理中心總經(jīng)理趙軍認(rèn)為這與國家主推政策有一定關(guān)系。具有高能量密度，另外實(shí)際使用811或者NCA這種材料，綜合成本并沒有提高，反而是下降的。且隨著高鎳正極能量密度提升，綜合成本還會(huì)降低。
雖然，811高鎳材料存在一些問題，比如熱穩(wěn)定性差，安全性會(huì)下降，這是電芯廠商普遍遇到的問題。但現(xiàn)在正式上車的811材料是比克公司生產(chǎn)的一款汽車，像江淮汽車、小鵬汽車都已經(jīng)正式亮相?，F(xiàn)在方型和軟包方面的技術(shù)方案還是有一定難度，但是國內(nèi)已經(jīng)跨越了這道門檻。
容百開發(fā)的定向結(jié)晶技術(shù)提高了循環(huán)壽命，常規(guī)循環(huán)超過2500周。同時(shí)在摻雜和包覆方面有所提高。同時(shí)開發(fā)了高鎳粒徑級(jí)配技術(shù)，提高了能量密度。同時(shí)這個(gè)行業(yè)最終在正極材料領(lǐng)域，還是要大規(guī)模自動(dòng)化。從投料的環(huán)節(jié)到相應(yīng)的工藝、最終的包裝，全規(guī)模自動(dòng)化才能實(shí)現(xiàn)整個(gè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
青島藍(lán)科途膜材料有限公司研究所的所長劉鵬說，在提高安全的前提下，提升能量密度。首先高鎳體系肯定有更高的能量才有更好的性能。但本身存在著結(jié)構(gòu)問題和化學(xué)穩(wěn)定性的問題，安全性大打折扣。我們今天從隔膜材料的角度講，看看能不能給高鎳體系提供安全的輔助。
鎳含量的增高，首先對容量有明顯提升，當(dāng)然帶來的問題就是安全性問題。鈷的存在主要提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，但成本會(huì)有提升。錳屬于非活性物質(zhì)，起到了穩(wěn)定反應(yīng)，提高安全性的作用?？傮w上講，活性金屬成分含量越高，材料比容量越大，但是鎳含量越高，安全性問題越突出。隨著鎳含量的增多，電池材料的具有更高的比容量。所以從隔膜的安全角度，給高鎳體系提供安全的輔助。隔膜因具有良好的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和高溫自閉性能，故而可以從隔離電池正負(fù)極、允許鋰離子通過防止高溫引起的電池爆炸等方面提高鋰離子電池綜合性能。
有藍(lán)科開發(fā)的新型芳綸涂覆隔膜，本身耐熱型達(dá)到400度以上，使用芳綸復(fù)合材料對隔膜進(jìn)行涂覆以后，可以在本身耐溫性不強(qiáng)的情況下，提升耐溫性以及部分提升強(qiáng)度。整體上提高對電解液的浸潤性，有效降低電池內(nèi)阻。使隔膜耐熱性能大幅提升，另外，芳綸涂覆隔膜優(yōu)異的抗氧化性，有助于實(shí)現(xiàn)高電位化，從而提高能量密度。
針對負(fù)極材料，蜂巢能源科技有限公司副總經(jīng)理馬忠龍表示，石墨作為較為成熟的負(fù)極材料，其能量密度已經(jīng)被充分發(fā)揮，業(yè)界普遍認(rèn)為硅碳負(fù)極是接替石墨的最佳負(fù)極材料，他認(rèn)為硅材料的問題也不少。首先，硅材料存在很嚴(yán)重的體積膨脹問題。在充放電過程中，硅的體積會(huì)膨脹100％～300％，不斷的收縮、膨脹會(huì)造成硅碳負(fù)極材料的粉末化，嚴(yán)重影響電池壽命；其次，硅的不斷膨脹，在電池內(nèi)部產(chǎn)生很大的應(yīng)力，這種應(yīng)力對極片造成擠壓，循環(huán)多次后可能出現(xiàn)極片斷裂的情況；再次，由于電池內(nèi)部應(yīng)力的原因，很有可能造成電池內(nèi)部孔隙率的降低，減少鋰離子移動(dòng)通道，造成鋰金屬的析出，影響電池安全性。馬忠龍同時(shí)還強(qiáng)調(diào)開發(fā)無鈷正極電芯很重要。他說，三元材料用到的是鎳、鈷、錳，這里面最高價(jià)格的是鈷，未來需求較高，鈷又是比較緊缺的。從材料成本的角度看，鈷用少一點(diǎn)，電池成本就會(huì)降下來。
論壇會(huì)上業(yè)內(nèi)專家還指出，正極材料中鎳的比例不斷提升以及硅碳負(fù)極的使用，給電解液的研發(fā)和生產(chǎn)帶來新的困擾，隨著動(dòng)力電池的能量密度的提升，電壓也會(huì)隨之升高，電壓越高，電解液的分解能力也越強(qiáng)。溶出的過渡金屬離子在負(fù)極被還原析出后，會(huì)破壞負(fù)極表面的SEI膜，另外提高電壓還會(huì)明顯增大漏電流。面對新的形式，如果企業(yè)沒有足夠的研發(fā)實(shí)力很難做好與高鎳材料相匹配的電解液產(chǎn)品。電解液就像人的血液，一個(gè)人是否健康，把血液化驗(yàn)一下就差不多知道了。所以電解液企業(yè)要像做血液一樣做電解液。但做企業(yè)的，要考慮成本，一定要把產(chǎn)品成本做得越來越低，滿足市場需要。
奇瑞新能源汽車技術(shù)有限公司副總經(jīng)理兼研究院院長倪紹勇分析說，目前有磷酸鐵鋰電池，有三元電池，也有即將大量使用的高鎳三元和硅碳負(fù)極鋰電池，未來還有一系列的固態(tài)鋰電池、固態(tài)鋰锍電池、燃料電池等等，對整車廠而言，未來到底用哪一個(gè)？未來到底用能量密度的電池還是用更便宜的電池還是用更容易獲得的電池，這對整車廠來講都是機(jī)會(huì)。首先三元走高能量的方向一定會(huì)走下去，因?yàn)檎嚴(yán)m(xù)航里程不足這個(gè)事情，無論如何這是需要解決的事情。磷酸鐵鋰未來肯定會(huì)成為我們的選擇。因?yàn)榱姿徼F鋰有它的特殊性，在小型代步用車上，很大程度能夠滿足需要，只是需要更合適的資源而已。因?yàn)檠a(bǔ)貼的原因，三元的產(chǎn)量越來越多，各家電池廠都把工藝調(diào)整為三元，好用的或者能批量供貨的鐵鋰資源就偏少了。在未來一到兩年里，有可能磷酸鐵鋰的用量也會(huì)加強(qiáng)。
浙江華友循環(huán)科技有限公司副總經(jīng)理高威喬則提出，隨著新能源電動(dòng)汽車的逐步產(chǎn)業(yè)化，車用動(dòng)力電池的產(chǎn)量將大幅提高。動(dòng)力電池含有各種可回收利用材料，一輛電動(dòng)汽車平均使用正極材料50公斤、負(fù)極材料40公斤、電解液40公斤。一旦廢棄動(dòng)力電池不能得到有效回收處理，不僅對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重，還造成資源的浪費(fèi)。他說，目前國家政策里面有非常明確的要求，要嚴(yán)格遵循先梯級(jí)利用后再生利用的原則。動(dòng)力電池回收有兩個(gè)途徑：梯級(jí)利用和再生循環(huán)利用。當(dāng)然，梯次利用的電池有一天用盡了還是要回到再生循環(huán)的部分。他強(qiáng)調(diào)廢舊動(dòng)力蓄電池的回收的重要性是關(guān)系到行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長、鋰電“達(dá)沃斯”組委會(huì)秘書長于清教做了總結(jié)性發(fā)言，他說我國鋰電池全產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌霾饺肓藙?dòng)力電池驅(qū)動(dòng)時(shí)代，已擁有從基礎(chǔ)材料、電池、電機(jī)、電控系統(tǒng)等比較完整的產(chǎn)業(yè)體系。作為全球最大新能源汽車及動(dòng)力電池產(chǎn)銷市場，我國在世界新能源汽車產(chǎn)業(yè)中的話語權(quán)日益增強(qiáng)，動(dòng)力電池領(lǐng)域形成了“中日韓”三國鼎立之勢，也構(gòu)建起多種技術(shù)路線與材料體系協(xié)同發(fā)展、互為補(bǔ)充的格局。
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