從目前現狀來看,動力電池的研發主體是電池企業與車企,從“降低成本+提升能量密度+提升循環壽命與安全性”三個目標出發,在材料、工藝、電池體系上做出很多突破,主要發展趨勢表現在正極減鈷到無鈷、負極加硅、電解液向固態方向發展。

刀片電池

近年來,鋰電池技術處于快速發展中,鋰電池研究主要集中在進一步提高使用壽命、提升安全性、降低成本,以及新的正負極材料等方面。

1. 動力電池技術發展路線與目標

動力電池技術發展方向符合《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》相關規劃。

動力電池技術發展技術路線與目標展望

動力電池技術發展方向分析

動力電池比能量和成本目標

動力電池技術發展方向分析

正極減鈷到無鈷,負極加硅,電解質減有機溶劑并逐步向全固態方向發展:面向2025年發展目標,采用更高比容量的富鋰材料,高容量的硅碳負極,逐步開始向固態電解質轉型。到2030年,全固態電解質預計有望實現大規模商業化。

2. 技術升級方向

2.1 正極材料低鈷/無鈷化技術不斷發展

近來,正極材料低鈷/無鈷化技術不斷發展,繼比亞迪“刀片電池”、寧德時代“CTP電池”之后,蜂巢能源、LG化學、三星SDI等近期都在電池無鈷化方面展開布局。

2021年無鈷化技術布局

動力電池技術發展方向分析

2.2 聚焦電芯,重點關注正負極材料選擇提升能量密度

在動力電池領域,系統的能量密度與電動汽車的續航里程直接掛鉤,高能量密度幾乎成為市場衡量電池性能的絕對標準。從能量密度視角看,正負極選材是提升電芯能量密度的關鍵與核心。

多研發機構研究新型正負極材料提高能量密度:高性能特種材料制造商Unifrax開發硅纖維負極技術,可提高鋰離子電池的能量密度;休斯頓大學卡倫工程學院教授Yan Yao、休斯頓大學博士后Jibo Zhang,與萊斯大學的研究人員共同研究證明,通過溶劑輔助過程來改變電極微結構,可以將有機基固態鋰電池的能量密度提高至以前的兩倍;日本國家工業科學技術研究所(AIST)的研究人員基于使用Li2O犧牲劑,開發出具有高能量密度和長壽命的新型無負極鋰電池;SES發布全球單體容量最大鋰金屬電池,其容量高達107 Ah,也是世界上首次公開展示的超過100 Ah的單體鋰金屬電池。

2.3 重視安全性,不起火電池備受關注

2021年以來,長城大禹電池、國軒高科302Wh/kg三元電池等陸續推出。為提高動力電池安全水平,多家車企和動力電池廠商紛紛推出不起火電池方案,未來動力電池安全問題依然是企業關注重點。

為了提高動力電池的安全水平,多家車企和動力電池廠商推出不起火電池方案,未來動力電池安全問題依然是企業關注重點。

動力電池技術發展方向分析

2.4 新型電解液改善電池循環壽命,固態電池技術獲發展空間

動力鋰離子電池的失效直接影響電池的使用壽命與安全性。而失效的誘因通常是一連串的“反?!狈磻?,而且多數難以避免。改善電芯使用壽命的主要方法是對電解液改性。

固態電池技術獲發展空間,半固態電池量產在即,全固態還需5-10年。

3. 技術總體趨勢:正極減鈷到無鈷、負極加硅、電解液向固態方向發展

從目前現狀來看,動力電池的研發主體是電池企業與車企,從“降低成本+提升能量密度+提升循環壽命與安全性”三個目標出發,在材料、工藝、電池體系上做出很多突破,主要發展趨勢表現在正極減鈷到無鈷、負極加硅、電解液向固態方向發展。

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