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宁德时代领衔开发汽车用高镍三元锂离子电池开

时间:2018-08-25 19:57来源:未知 作者:秒速赛车 点击:
高镍三元电池技术以日韩系的深入研发逐步开始,从松下到LG化学,再到三星SDI,高镍三元正在逐步进入研发的深入阶段。而国内电池企业也在从NCM523到NCM622再到NCM811的转变。目标非常

  高镍三元电池技术以日韩系的深入研发逐步开始,从松下到LG化学,再到三星SDI,高镍三元正在逐步进入研发的深入阶段。而国内电池企业也在从NCM523到NCM622再到NCM811的转变。目标非常明确,但是过程还是相当曲折和艰辛的。

  在绘出一个综合的,原子间相接的正极图像之后,Wolverton的团队发现了材料具备高性能背后的原因:它驱使氧参与到反应过程中来。通过使用氧及过渡金属来储存与释放电能,电池具有了更大的容量来储存及利用更多的锂。

  电池正极结构示意图,红色为锂,绿色为氧,紫色为锰,深蓝色为铬,浅蓝色为钒。(来源:美国西北大学)

  一个法国研究团队于2016年首次鉴别出大容量锂锰氧化物的性能。通过使用成本更低的锰替代传统用的钴,研究人员开发出一个成本更低廉且具有之前两倍容量的电极。但它也并非完美无瑕。由于电池性能在头两个循环过程中会大大削减,科学家们认为它无法应用于市场。与此同时,他们并未完全理解电池性能衰退及其拥有大容量的化学根源。

  而国内电池企业进行高镍三元研发的宁德时代走在了行业发展的前端。而明年宁德时代也将推出采用NCM811(镍钴锰三元锂)技术的新型电池,如果这一计划顺利落地,率先推出NCM811电池的宁德时代将影响中国乃至全球新能源汽车动力电池行业格局,而对比亚迪等国内新能源汽车动力电池主流企业造成的冲击会更大。

  锂离子电池以在正负极间往复迁移锂离子的方式而工作。正极使用含有锂离子、过渡金属和氧的化合物制取。过渡金属,通常为钴,当锂离子在正负极间来回迁移时有效地储存和释放电能。正极容量因而受到参与反应的过渡金属中的电子数量的限制。

  “这一电池电极已达到某一有记载最高的过渡金属氧化物基电极的容量。它的容量已超过你现用手机或电脑的两倍。

  在许多人看来,测土配方施肥原理简单、操作方便,无非是科技人员对土壤和作物“望闻问切、开出药方”,企业“照方配药”,农民“按方用药”。其实,要让测土配方施肥技术的效用真正落地并实现最大化,并不是一件简单的事情。

  到“2020年新能源汽车动力电池单体比能量达到300Wh/Kg以上,力争实现350Wh/Kg,系统比能量力争达到260Wh/Kg、成本降至1元/Wh以下”的目标。作为纯电动汽车来说,电池的能量密度决定性因素还是正极材料。作为国内电池厂商来说,NCM(镍钴锰酸锂离子电池)更加适合我国发展国情,而且正极材料的温度以及活性更加便于控制,材料成本更低,所以目前国内普遍采用NCM技术路线Wh/Kg,NCM811可以达到280Wh/Kg以上,所以如果需要依靠三元电池实现上述目标,只有NCM811才能够胜任。但是日韩企业多以NCA811为开发目标,这样国内的NCM811量产上市的话更具市场价值和产品推广的市场空间。

  一边,龙头电池企业的布局风生水起,近期消息频频:宁德时代与上汽集团联手建电池工厂、比亚迪拆分动力电池业务传闻又起、国轩高科青岛基地开建高比能三元电池项目、孚能科技年产20GWh动力电池项目落户镇江……6月11日,宁德时代实现了上市,目前市值近1500亿元。

  “这电动嘛感觉只是在市区作代步还算可以,但要是跨区域大的还是燃油的好,要是像我的还是燃油的好,一天跑个百多公里,有时也要跑个二三百公里,而已是不定时的用车,如果是电动的是不是要每天想着充电,出门是不是总担心电量够不够,这新能源我还是不买了,在技术成熟之前,我还是继续观望。”

  虽然市场空间巨大,但是在技术难度上却是非常不容易。由于镍元素的在电的容量方面很大,而且极不容易控制,所以在生产过程中,如果自动化率低的话容易出现循环性能减弱、安全性能降低、充电效率降低等现象出现,而且在循环过程当中更容易出现发热,如果不解决这些难题,高镍动力电池很难有突破。

  其次,存储和生产工艺难度巨大,比如高镍三元材料在存储使用过程中容易吸潮成果冻状,不易调浆和极片涂布,因此正极材料企业对窑炉设备等生产设备的各项性能要求非常高,另外高镍材料必须在纯氧环境中,且必须用氢氧化锂做锂源进行高温合成,所以正极材料企业采用的窑炉材质必须耐氧气腐蚀,耐碱腐蚀,但国内的制备技术鲜有能够达到标准的。正是源于这些困难,此前一度宣称将大规模生产NCM811电池的LG化学和SKI均已推迟量产NCM811电池的相关计划。

  宁德时代在NCM811的研发以及量产方面将会面临太多的问题需要解决。虽然目前宁德时代的三元电池组多以NCM523为主,但是在能量密度方面并不是太高,而实现NCM811也确实存在诸多的技术问题需要解决。那么明年宁德时代是否真的能够量产高镍三元动力电池呢?以目前透露的新闻来看,我认为宁德时代应该进入了产品深度研发阶段,以目前的技术水准来看,更多的在进行技术融合和降低成本阶段,以期待能够达到量产的标准。如果实现了量产,那么宁德时代在动力电池组方面将会拉大与国内其他电池企业的技术高度,实现行业的技术领先,具体的结果如何,让我们拭目以待。

  “这种电极的高容量表明其在用于电动车辆锂离子电池的目标上有了巨大提升。”Christopher补充道。

  计算鉴别出两种可能有效的元素:钒和铬。研究团队预估将锂锰氧化物与其中的一种混合将会产生可维持正极无与伦比高性能的稳定化合物。随后,Wolverton和他的搭档将在研究室中对这些理论上的化合物进行实验检测。

  另一边,去年还位居全国动力电池装机量第三的沃特玛,一下陷入资金链断裂的困境,于6月发布通知,公司因资金量问题近500名职工放假半年;而今年以来,银隆集团接连遭遇动力电池技术路线引争议、订单下滑、裁员等问题,7月,南京银隆被爆遭查封后又被解封……

  美国西北大学的研究人员发现了可稳定创纪录高储电量电池性能的新方法。

  在锂锰氧化物正极基础之上,这一创新可以使智能手机和电动汽车的电量增加至两倍以上。

  随后,西北大学的团队将他们的研发重点转向如何稳定电池性能并阻止它的迅速衰减。

  “通过充电过程理论的辅助,我们运用高速计算彻底检索元素周期表,以寻找合金化该含有其它元素化合物的方法,从而去增强电池的性能。

(责任编辑:秒速赛车)
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