搜索历史清空

  • 水处理
您的位置:电力碳管家碳排放节能增效市场正文

动力电池发展趋势分析

2022-01-25 10:35来源:舍得低碳关键词:动力电池绿色低碳碳达峰收藏点赞

投稿

我要投稿

动力电池发展趋势分析

动力电池产业发展符合国家战略

2021年10月24日,国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》,重点任务中明确,交通运输绿色低碳行动属于“碳达峰十大行动”之一,明确要求大力推广新能源汽车,逐步降低传统燃油车在产销和保有量中占比;动力电池作电动汽车核心部件,产业加快发展已成为大势所趋。

原油对外依存度从2011年的55%,增长至2020年的70%:

1.jpg

国内主要城市机动车排放占比:

2.jpg

按照材料体系划分,动力电池可以分为三元电池和磷酸铁锂电池两大主流体系。

1、三元电池:单体能量密度 240-3000Wh/kg,循环寿命超过2000次

2、磷酸铁锂电池:单体能量密度 160-190Wh/kg,循环寿命超过4000 次

3、系统集成层面:系统集成方面的创新技术不断涌现,大幅度提高了系统的集成度、轻量化程度和安全性能,市场应用系统能量密度已超200Wh/kg

近照产品细分,动力电池可以分为能量型、功率型和能量功率兼顾型。

1、能量型电池:主要用于纯电动车EV

三元正极-硅碳负极体系:能量密度达300Wh/kg,循环2000周

磷酸铁锂-石墨负极体系:能量密度达190Wh/kg,循环2000周

2、功率型电池:主要用于混合动力车HEV

三元高功率体系:质量功率密度4000W/kg,循环8000周

磷酸铁锂高功率体系:质量功率密度5600W/kg,循环20000周

3、能量-功率兼顾型电池:主要用于插电式混合动力车PHEV

国外:

能量密度:195Wh/kg,功率密度1600W/kg,循环3000周

国内:

1)能量密度:200Wh/kg,功率密度1500W/kg

2)130Wh/kg,6C充电不低于80%额定容量

按产品外形来划分,动力电池分为方形电池、圆柱电池、软包电池。

1、方形电池

宁德时代、比亚迪、中航锂电等头部电池企业,产品均以方形电池为主,刀片电池、CTP等结构创新技术,也在一定程度上促进了方形电池的应用。

2、圆柱电池

受特斯Model3等个别车型产量影响较大,正逐步由1860、2170规格向3320、4680大尺寸规格方向发展。

3、软包电池:主要应用于纯电动乘用车和混动乘用车,国外供应为LG化学、SKI,国内有孚能科技、捷威动力等,随着外资、合资车型持续导入,未来仍会有一定的增长空间。

三方面导致动力电池全产业链成本提升。

1、宏观金融环境调整

全球疫情期间多国政府采取了宽松的货币政策,美元超发等货币供给增加引发大宗物品通胀超预期,促使钴、锂等矿产原材料价格持续上涨。

2、市场供需结构失衡

下游锂电池市场需求提升速度加快,原材料企业扩产计划相对保守或扩产项目受“双高”政策管控,且产能建设周期较电池扩产长,难以满足市场新增需求,形成产业链间供需错配。

3、上游原材料供应稳定性差

受非洲暴乱、海外疫情、用工问题、矿产开发周期长且难度大、政府税收提升等因素影响,原材料产能提升慢,且产品供应具有较大不确定性,同时结合部分厂商恶意囤货、炒货,加剧市场采购焦虑,助推材料价格不断上涨。

3.png

大电芯技术是动力电池单体产品的重要发展方向

大电芯技术是目前动力电池产业关注的重要技术方向,例如,比亚迪的刀片电池、以及长度在0.5米左右的半刀片电池——通过增加电芯尺寸、增大电芯容量、优化电芯封装方式、减少电芯附属部件等,减少了电芯外壳以及外部安装结构,并在成组时实现超长尺寸电芯的紧密排列,提高了空间利用率,有利于降低电池系统的综合成本、提升电动汽车的续航里程。

3.jpg

高集成度成组技术是动力电池系统产品的重要发展方向

高集成度成组技术省去了电池模组组装环节,实现“单体直接成组电池包”,电池包重量成组效率从70%提升至80%,体积成组效率从56%提升至65%,零件数量减少25%,生产效率提高20%,已产业化的系统能量密度超过170Wh/kg,在研产品电池包能量密度可达到215Wh/kg。

4.jpg

固态电池是下一代动力电池产业的重要发展方向

世界各国均在积极布局发展固态电池技术:当前,我国在固液混合电池(半固态电池)技术方面处于领先地位,而日本、韩国和欧美等更重视全固态电池技术的发展。“十四五”期间,“固态电池技术研发及产业化”已列入国家重点研发计划“新能源汽车专项”。

5.jpg

正极材料的发展方向

正极材料是动力电池的核心关键材料之一,对动力电池的能量密度、循环寿命、安全性、成本等具有十分重要的影响。目前商品化的正极材料中,三元材料的比容量高,而磷酸铁锂材料短期内仍会具备成本、安全和循环寿命方面的优势;两类材料在动力电池领域目前处于二分天下的市场格局。

6.jpg

进一步开发更高性能、更低成本的高镍三元正极材料、镍锰正极材料,追求低钴/无钴化;另外,开发钠离子电池,减少对锂资源的依存度。

7.jpg

负极材料的发展方向

负极材料是动力电池的核心关键材料之一。目前,传统石墨负极材料,工业化产品的比容量已接近理论值、进一步提升空间不大;新的硅碳负极材料,工业化产品的比容量已做到400-600mAh/g,并将通过预锂化处理进一步提高首次效率、通过碳包覆改性处理进一步提高循环稳定性。

8.jpg

负极材料主要有天然石墨、人造石墨、中间相碳微球(MCMB)、硅碳复合材料四种。硅碳复合材料有望成为下一代大量使用的负极材料。硅碳复合材料技术的发展重点:一是通过预锂化提高首次效率,二是通过表面改性提高循环稳定性。

9.jpg

电解液和固态电解质的发展方向

当前,动力电池电解液的主成分配方趋于相同,溶剂是碳酸脂类混合溶剂,锂盐以六氟磷酸锂为主、辅以其它电解质盐类;不同之处在于,通过开发各种功能性添加剂,优化组合出不同的电解液体系,实现与不同材料体系动力电池的最佳匹配。

10.jpg

按照节能与新能源汽车技术路线图2.0的技术发展方向,结合产业发展的实际需求,未来加大电解液添加剂的开发力度,重点以不同电池设计要求为目标开发特色电解液,同步布局固态电解质开发。

11.jpg

动力电池隔膜的发展方向

动力电池用隔膜目前主要采用湿法和干法两种工艺生产,产品机械强度已经可达150MPa,180℃受热收缩率已经降至2%以下;未来,纳米陶瓷涂覆隔膜、耐高温聚合物/纳米陶瓷复合隔膜等将是重要发展方向。

12.png

在高性能湿法隔膜基础上,重点开发高安全性涂覆技术,提升隔膜的综合性能,尤其对电池的安全性能贡献度,提升动力电池产品整体性能。

13.jpg


原标题:动力电池发展趋势系列
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。

凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。

动力电池查看更多>绿色低碳查看更多>碳达峰查看更多>
最新热点企业风采