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比亚迪:高镍三元2020年目标300wh/kg
比亚迪电池技术开发部门经理江文锋介绍,在技术路线上,比亚迪三元电池方面希望在2018年做到500瓦时/升,重量能量密度大概达到240瓦时/公斤。磷酸铁锂方面希望做到150—160瓦时/公斤,到2020年希望达到600瓦时/升,大概是300瓦时/公斤这样的水平。
为了达到这个目标,在材料方面,比亚迪选用的正极材料是高镍三元材料。高镍体系首先要解决的是安全问题。控制热失控是我们现在主要做的工作。
负极材料上比亚迪在做硅负极,主要有两个路线:一个是氧化亚硅,一个是纳米硅。用这个材料需要解决两个前提,即首次效率、循环寿命。从目前的研究结果看,氧化亚硅应该比较好解决。用硅材料体系和石墨这个体系相差比较远,对于电池设计体系也要发生变化,在导电剂、连接剂、制备工艺、电解液体系等方面可能都要做大的调整,目前比亚迪做了一些工作,基本上做到500的循环大概90的水平,还在继续实验,进一步提高性能。
在隔膜质方面,很多安全隔膜质是至关重要的,目前常规的是PP、PE这种涂氧化铝的材料,现在日本已经有人开始在用包括纤维的材料。电解液方面,目前体系逐渐采用一些高电压电解液或者高纯度电解液,来提高耐高压性能。固体电解液方面,江文峰觉得短期内实现固态电解质难度比较大。
宁德时代:高镍三元+硅碳目标350wh/kg
目前,宁德时代的锂离子电池能量密度可以做到200-250瓦时/公斤。“十三五”期间,宁德将致力于高镍三元/硅碳电池研发,希望能实现350Wh/公斤的目标。
在电池材料上,宁德时代认为会逐步由磷酸铁锂/石墨、三元、高镍三元/硅碳再到固态锂空气金属演进。“下一代高能量密度电芯将超越国际上的竞争对手。”宁德时代电芯工程师姜玲燕博士表示。
据推算,当前采用的高电压层状过渡金属氧化物和石墨作为正负极活性材料所组成的液态锂离子动力电池的重量能量密度极限约为280Wh/kg左右。引入硅基合金替代纯石墨作为负极材料后,锂离子动力电池的能量密度有望做到300Wh/kg以上,其上限约为350Wh/kg。
对于更高能量密度目标的进一步达成,以金属锂为负极的锂金属电池已成为必然选择。目前,宁德时代正在加速开发EV用的全固态锂金属电池研发的步伐,在聚合物和硫化物基固态电池方向分别开展了相关的研发工作并取得了初步进展,针对材料体系特点和规模化生产的要求,宁德时代同步开展了全固态电池制造工艺路线的设计和探索,并着眼于全固态锂金属电池的基础科学问题,以及相关的工程技术问题的理解与突破,将继续推进和深化与学术界之间的联合开发,加快实现产业化应用。
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