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新能源汽车动力电池新方向高镍三元电池衬板


2019年10月16日

当前,新能源汽车的动力电池普遍采用三元材料,即正极材料为镍、钴、锰组成,三元电池中,按照镍、钴、锰三者用量比例,具体可细分为111型、523型、622型和811型等,2017年动力电池主要是以三元111型、523型为主。

三元材料中钴必不可少,起到稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能的作用。但是,2017年以来钴价飙升,钴产品曾一度一货难求,而且相关人士表示,钴价上涨仍是主旋律。为解决原材料成本快速上涨问题,推广具有更高能量密度的高镍三元电池成为行业共识。

实际上,2017年国家发改委发布《增强制造业核心竞争力三年行动计划(2018-2020年)》就提出了“新材料关键技术产业化”内容,并给出明确方向。即加快锂离子电池用软包装膜、新一代锂离子电池用特种化学品等有机材料,以及高镍三元正极材料、磷酸铁锂正极材料、高安全高比能电池等高性能电池材料及产品。

受益于我国新能源汽车产业发展迅猛,作为关键零部件,我国动力电池的整体技术水平有较大程度的突破。动力电池材料和系统逐渐趋向高安全、高比能、高效率、可靠性等方向发展。其中,《行动计划》提出的高镍三元正极材料,由于高能量密度和低成本等特性,622和811技术备受行业青睐。

高镍正极配硅碳负极已经被行业内公认为高能量锂离子动力电池的技术路线,然而,高镍正极面临很多问题,其中原材料的保存、电池生产环境要求高是巨大的挑战。

材料与空气的反应会在原材料保存、电极制备、极片存储等整个过程进行,因此,对于高镍材料,从原材料到整个电池生产过程都需要严格的环境控制,特别是水分控制。如果高镍正极材料颗粒表面吸收空气中的水分,这就会对极片制造工艺过程产生严重的影响。

如果水分与材料已经发生了反应,通过常规的干燥过程根本无法再次去除水分的影响,电极浆料的制备、极片制造等环节都需要在干燥环境内进行,一般地,高镍正极电池的生产过程都需要露点-30℃环境。

专家表示,高能量密度要求将使三元电池市场进一步扩大,高镍三元材料将会迎来利润爆发,具有高镍三元量产能力的企业将会受益,同时惠及三元材料的前驱体供应商,因此解决高镍三元电池的技术难题势在必行。

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