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動力電池企業(yè)須打好技術創(chuàng)新牌

   2023-05-15 中能網(wǎng)21991
核心提示:三元電池系統(tǒng)能量密度最大值提升至212Wh/kg

近年來,動力電池行業(yè)間競爭愈演愈烈,市場格局不斷變化。在激烈的競爭下,動力電池企業(yè)更加注重從多方面提升自身的綜合性能,從而驅(qū)動電池技術加速迭代、新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn),企業(yè)創(chuàng)新動力強勁。

作為新能源汽車的核心部分,我國動力電池的材料和新技術應用不斷取得突破,形成了從材料研發(fā)、電池生產(chǎn)、回收利用到設備支撐的全球產(chǎn)業(yè)鏈最全、規(guī)模最大的動力電池產(chǎn)業(yè)體系。

動力電池技術“百花齊放”

動力電池技術創(chuàng)新大致可分為兩個方向:一是材料創(chuàng)新,比如鈉離子電池、鉀離子電池、固態(tài)電池;二是工藝創(chuàng)新,比如通過改變動力電池結(jié)構(gòu)或形態(tài)來提升能量密度及安全性。

通過對空間的設計應用,各電池廠商推出一系列電池品牌,比如寧德時代的麒麟電池,中創(chuàng)新航的OS高錳鐵鋰電池,瑞浦蘭鈞的問頂電池,蜂巢能源的龍鱗甲電池……

2022年以來,在眾多廠商的“明爭暗斗”下,動力電池技術創(chuàng)新更是層出不窮,電池體積利用率不斷實現(xiàn)突破,系統(tǒng)能量密度接連獲得提升,安全性能進一步得以保障。

固態(tài)電池離我們還有多遠?

眾所周知,固態(tài)電池是未來電池技術發(fā)展的重要趨勢之一?!肮虘B(tài)電池普及之日,就是燃油車退出歷史舞臺之時?!倍嗄昵傲鱾饔谛履茉葱袠I(yè)的這句話始終激勵著動力電池企業(yè)不斷在該領域取得突破。

固態(tài)電池被視為下一代動力電池,是相對于傳統(tǒng)液態(tài)電池而言。如果按電解質(zhì)的形態(tài)對鋰離子電池進行分類,可以按照其中液體含量的多少分為液態(tài)電池與固態(tài)電池,而固態(tài)電池又被分為半固態(tài)電池、準固態(tài)電池與全固態(tài)電池。液態(tài)電池中的電解質(zhì)都是由液體組成,而半固態(tài)液體電解質(zhì)質(zhì)量百分比<10%,準固態(tài)液體電解質(zhì)質(zhì)量百分比<5%,全固態(tài)則不含任何液體電解質(zhì)。

固態(tài)電池的優(yōu)勢

能量密度更高:能量密度翻倍,續(xù)航里程達到1000km以上;固態(tài)電池的能量密度理論值有望突破500Wh/kg;

循環(huán)壽命更長:固態(tài)電池在充放電過程中幾乎沒有鋰離子的消耗,能讓固態(tài)電池的容量在很長一段時間內(nèi)保持穩(wěn)定;

安全性更高:液態(tài)電解質(zhì)熱分解溫度與隔膜融化溫度在160℃以下,而固態(tài)電解質(zhì)熱分解溫度超過500℃,幾乎不存在起火的安全隱患;固態(tài)電解質(zhì)的不可燃性、無腐蝕性、無揮發(fā)等特性,使其化學性質(zhì)更加穩(wěn)定,穿刺后無需擔心安全問題;

充電速度更快:充電速度可提高幾倍以上,且不受溫度限制。

面臨瓶頸及發(fā)展現(xiàn)狀

目前受限于一些技術原因,全固態(tài)電池還有很多問題有待解決,比如暫時無法攻克原材料、設備和工藝上的難題,充放電效率低、固態(tài)電解質(zhì)難以輕薄化,目前仍處于高成本階段,短期內(nèi)難以實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化。因而,固態(tài)電池在全球范圍仍未落實到量產(chǎn)階段,國內(nèi)大多數(shù)動力電池企業(yè)則采用半固態(tài)電池作為過渡方案。

從發(fā)展路線來看,從傳統(tǒng)液態(tài)電池到最終全固態(tài)電池的發(fā)展可以分為五大階段:傳統(tǒng)液態(tài)電池——凝膠態(tài)電池——半固態(tài)電池——準固態(tài)電池——全固態(tài)電池。

業(yè)內(nèi)普遍認為,作為過渡技術的半固態(tài)電池商用化即將來臨。半固態(tài)電池依賴于液態(tài)電解質(zhì)進行鋰離子交換,但其電解液含量已大幅減少。

日產(chǎn)、寶馬、寧德時代、蔚來、中創(chuàng)新航、上汽、廣汽、孚能科技等都已在固態(tài)電池技術方面有所布局。與國外相比,中國在固態(tài)電池技術上存在巨大機遇和挑戰(zhàn),仍然需要相關企業(yè)加快研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程。

專家觀點

中國工程院院士陳清泉:

汽車產(chǎn)業(yè)變革的上半場是電動化,主要核心技術是輕量化車體、高性能動力總成一體化、高性能安全電池包。下半場是智能化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化,主要核心技術是汽車芯片和操作系統(tǒng)。

中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中:

在電動汽車需求側(cè),應繼續(xù)提高動力電池效能,研制鈉電池、固態(tài)電池等新型高效電池;要攻克電池的技術難關,應看到鈉電池、固態(tài)電池等新型先進電池尚在實驗試產(chǎn)中,企業(yè)要加大研發(fā)投入并重視團隊建設。

中國電動汽車百人會副秘書長馬仿列:

從全球主要國家和地區(qū)發(fā)展規(guī)劃來看,預計2030年前后,固態(tài)電池、鋰硫電池等下一代電池都將大規(guī)模進入市場,我國企業(yè)應持續(xù)加大對下一代電池的研發(fā)投入,完善新技術產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié),并尋求適宜應用場景,以推動技術迭代和落地。

中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會執(zhí)行副會長路耀華:

動力電池企業(yè)要加強與下游車企之間的協(xié)同,形成發(fā)展合力;加強供應鏈管理,確保原材料供應穩(wěn)定、安全;加大對新材料新技術的研發(fā)投入,不斷提升電池的可靠性、安全性等,逐漸解決續(xù)航里程短、充電慢等難題;要在電池回收方面做好文章。

孚能科技董事長王瑀:

動力電池在技術層面依然存在較多問題:一方面是能量密度不夠高、續(xù)航里程不夠長,部分車輛有虛標趨勢;另一方面,電池包體積有限,難以大幅提升續(xù)航。此外,受成本壓制影響,動力電池逐漸向磷酸鐵鋰傾斜。鋰電池的演變從液態(tài)開始,但終極肯定是固態(tài)。

中創(chuàng)新航高級副總裁潘芳芳:

創(chuàng)新應該推動成本持續(xù)降低和用戶體驗持續(xù)提升。過去十幾年,材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、制造創(chuàng)新支持動力電池快速迭代。隨著TWh時代的到來,極簡制造是未來發(fā)展方向,通過極簡制造,簡化零部件數(shù)量和工序數(shù)量,降低成本。

結(jié)     語

《動力電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展行動方案白皮書(2023-2025)》顯示,2022年,我國動力電池技術創(chuàng)新能力不斷提高,三元電池系統(tǒng)能量密度最大值提升至212Wh/kg,磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)能量密度最大值提升至176.1Wh/kg;純電動乘用車單車平均帶電量提升至50.9kWh,續(xù)航400公里以上車型占比提升至70.7%。

從國家層面來講,不僅要加大動力電池技術創(chuàng)新方面的政策支持、資金投入,還應不斷加強與國內(nèi)外的相關合作,共同推動電池技術的進一步發(fā)展與應用。技術創(chuàng)新與供應鏈重構(gòu),將是動力電池企業(yè)長期發(fā)展過程中不會輕易變更的兩條路線。

對于動力電池企業(yè)而言,通過技術創(chuàng)新降低成本進而搶占市場份額已成普遍共識,技術創(chuàng)新論其本質(zhì)就是一場決定生死存亡的生存戰(zhàn),是破解動力電池行業(yè)桎梏的關鍵所在。想要改變現(xiàn)有的競爭格局,也只有技術創(chuàng)新這條路可走。


 
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