从目前现状来看,动力电池的研发主体是电池企业与车企,从“降低成本+提升能量密度+提升循环寿命与安全性”三个目标出发,在材料、工艺、电池体系上做出很多突破,主要发展趋势表现在正极减钴到无钴、负极加硅、电解液向固态方向发展。

刀片电池

近年来,锂电池技术处于快速发展中,锂电池研究主要集中在进一步提高使用寿命、提升安全性、降低成本,以及新的正负极材料等方面。

1. 动力电池技术发展路线与目标

动力电池技术发展方向符合《节能与新能源汽车技术路线图2.0》相关规划。

动力电池技术发展技术路线与目标展望

动力电池技术发展方向分析

动力电池比能量和成本目标

动力电池技术发展方向分析

正极减钴到无钴,负极加硅,电解质减有机溶剂并逐步向全固态方向发展:面向2025年发展目标,采用更高比容量的富锂材料,高容量的硅碳负极,逐步开始向固态电解质转型。到2030年,全固态电解质预计有望实现大规模商业化。

2. 技术升级方向

2.1 正极材料低钴/无钴化技术不断发展

近来,正极材料低钴/无钴化技术不断发展,继比亚迪“刀片电池”、宁德时代“CTP电池”之后,蜂巢能源、LG化学、三星SDI等近期都在电池无钴化方面展开布局。

2021年无钴化技术布局

动力电池技术发展方向分析

2.2 聚焦电芯,重点关注正负极材料选择提升能量密度

在动力电池领域,系统的能量密度与电动汽车的续航里程直接挂钩,高能量密度几乎成为市场衡量电池性能的绝对标准。从能量密度视角看,正负极选材是提升电芯能量密度的关键与核心。

多研发机构研究新型正负极材料提高能量密度:高性能特种材料制造商Unifrax开发硅纤维负极技术,可提高锂离子电池的能量密度;休斯顿大学卡伦工程学院教授Yan Yao、休斯顿大学博士后Jibo Zhang,与莱斯大学的研究人员共同研究证明,通过溶剂辅助过程来改变电极微结构,可以将有机基固态锂电池的能量密度提高至以前的两倍;日本国家工业科学技术研究所(AIST)的研究人员基于使用Li2O牺牲剂,开发出具有高能量密度和长寿命的新型无负极锂电池;SES发布全球单体容量最大锂金属电池,其容量高达107 Ah,也是世界上首次公开展示的超过100 Ah的单体锂金属电池。

2.3 重视安全性,不起火电池备受关注

2021年以来,长城大禹电池、国轩高科302Wh/kg三元电池等陆续推出。为提高动力电池安全水平,多家车企和动力电池厂商纷纷推出不起火电池方案,未来动力电池安全问题依然是企业关注重点。

为了提高动力电池的安全水平,多家车企和动力电池厂商推出不起火电池方案,未来动力电池安全问题依然是企业关注重点。

动力电池技术发展方向分析

2.4 新型电解液改善电池循环寿命,固态电池技术获发展空间

动力锂离子电池的失效直接影响电池的使用寿命与安全性。而失效的诱因通常是一连串的“反常”反应,而且多数难以避免。改善电芯使用寿命的主要方法是对电解液改性。

固态电池技术获发展空间,半固态电池量产在即,全固态还需5-10年。

3. 技术总体趋势:正极减钴到无钴、负极加硅、电解液向固态方向发展

从目前现状来看,动力电池的研发主体是电池企业与车企,从“降低成本+提升能量密度+提升循环寿命与安全性”三个目标出发,在材料、工艺、电池体系上做出很多突破,主要发展趋势表现在正极减钴到无钴、负极加硅、电解液向固态方向发展。

[责任编辑:张倩]

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