正極材料是制約鋰電池發(fā)展的最大障礙

摘要

隨著整車(chē)?yán)m(xù)航里程的不斷攀升，對(duì)電池能量密度要求越來(lái)越高，屆時(shí)基本上將達(dá)到層狀化合物的極限，要想滿足更高能量密度，必須研發(fā)新型高比能正極材料。

正極材料是制約鋰電池發(fā)展的最大障礙。無(wú)論是電池中能量密度的提升以及成本的降低，正極材料起著關(guān)鍵性作用。

過(guò)去十年，鎳基正極材料（NCM/NCA）正不斷取代LMO/LFP的市場(chǎng)，已經(jīng)成為電動(dòng)乘用車(chē)用鋰離子電池化學(xué)體系的主流選擇。

以CATL為代表NCM811化學(xué)體系的軟包電池以及松下NCA化學(xué)體系的圓柱電池（21700）能量密度均已超過(guò)了300Wh/Kg，領(lǐng)先的LFP電池能量密度在180-190Wh/Kg，LFP電池的價(jià)格在80-135美元/KWh，NCM/NCA電池的價(jià)格在100-175美元/KWh。

產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為，要使電動(dòng)汽車(chē)性?xún)r(jià)比達(dá)到最佳，電池Pack能量密度應(yīng)達(dá)到235Wh/Kg及500Wh/L，價(jià)格為100美元/KWh，屆時(shí)單體電池能量密度將達(dá)到350Wh/Kg/750 Wh/L，價(jià)格為75美元/KWh。

為了達(dá)到這一目標(biāo)，除了依賴(lài)于電池系統(tǒng)組裝技術(shù)進(jìn)步、電池控制系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)的進(jìn)步之外，電池化學(xué)體系的技術(shù)進(jìn)步將顯得更為關(guān)鍵，通過(guò)化學(xué)體系的改變，能夠直接提高電池的能量密度、通過(guò)使用廉價(jià)元素降低電池成本。

只有通過(guò)高能量電池材料的發(fā)展，電池層面2025年或者在2025年之前，能量密度才能達(dá)到350Wh/Kg的要求。

隨著整車(chē)?yán)m(xù)航里程的不斷攀升，對(duì)電池能量密度要求越來(lái)越高，屆時(shí)基本上將達(dá)到層狀化合物的極限，要想滿足更高能量密度，必須研發(fā)新型高比能正極材料。

除能量密度之外，還需要考慮功率、安全、安全以及壽命等因素，想要在這些點(diǎn)保持平衡也是未來(lái)電池設(shè)計(jì)的重大挑戰(zhàn)。不僅需要精細(xì)的調(diào)整電池材料的組分、微觀形貌、結(jié)構(gòu)以及表面特征，還需要考慮電極厚度以及電極孔隙率等多方面因素。

2020先進(jìn)電池材料集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇將于8月26-27日在深圳機(jī)場(chǎng)凱悅酒店舉行，此次會(huì)議由深圳先進(jìn)電池材料產(chǎn)業(yè)集群主辦，深圳市清新電源研究院、高工鋰電、高工氫電聯(lián)合承辦。

下一代正極材料研究及產(chǎn)業(yè)化是此次論壇的重要議題，屆時(shí)，中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰將做題為“高比能正極材料發(fā)展趨勢(shì)及制造技術(shù)”演講，介紹高性能正極材料的最新進(jìn)展及趨勢(shì)。