探討正極材料的發(fā)展趨勢

隨著電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程的增加以及國家補(bǔ)貼的逐漸降低，對(duì)動(dòng)力電池的能量密度要求也越來越高，正極材料也從最初的NCM111向NCM523、NCM622，甚至是NCM811、NCA逐漸過渡，材料的形貌也從二次顆粒向大單晶顆粒過渡，從而提高了能量密度，負(fù)極也從人造石墨向復(fù)合、高壓實(shí)石墨、硅碳負(fù)極過渡，本文將從各個(gè)企業(yè)的目前的研發(fā)現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展趨勢的角度去探討正極材料的發(fā)展趨勢。

上圖為萬向A123動(dòng)力電池的規(guī)劃以及目前現(xiàn)狀，公司計(jì)劃今年年底完成230Wh/kg動(dòng)力電池的量產(chǎn)，但目前還沒有具體量產(chǎn)的消息，最新的消息稱下個(gè)月量產(chǎn)，就讓我們拭目以待吧，230Wh/kg選擇的是高電壓NCM523搭配高電壓的體系，從展示的數(shù)據(jù)來看循環(huán)以及安全性能都是不錯(cuò)的，但由于單體電壓過高，其搭載的系統(tǒng)也必須是高電壓，這可能會(huì)給系統(tǒng)的布局帶來一定的困難。

對(duì)于230Wh/kg以上的體系，萬向也給出了自己的布局NCM622-硅碳負(fù)極以及NCM811-高能量密度石墨，這符合國內(nèi)大多數(shù)電池廠家的體系選擇，至于300Wh/kg的項(xiàng)目，估計(jì)要全行業(yè)的努力才能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。

對(duì)于鋁塑軟包裝電池而言，沒有了金屬外殼的保護(hù)，安全性主要靠整個(gè)材料體系的選擇上下功夫，不燃電解液，高強(qiáng)度隔膜，正極表面包覆技術(shù)等等在下一代技術(shù)上都會(huì)的得到應(yīng)用。

下面來看一下行業(yè)巨頭CATL的技術(shù)發(fā)展，這兩張PPT主要講了正極材料設(shè)計(jì)上的一些理念和思路，通過表面的包覆、納米化的處理來保證材料在長循環(huán)過程中的穩(wěn)定性，同時(shí)通過模擬表明通過包覆以后，在高電壓下NCA的活性氧含量是降低的，這樣就顯著提高了循環(huán)性能以及安全性。

對(duì)于負(fù)極而言，CATL很早就開始研究硅材料的應(yīng)用了，上面兩張主要展示了人造SEI膜對(duì)于循環(huán)過程中材料表面的保護(hù)，將破裂和粉化控制在一定范圍內(nèi)，從而提高了硅碳負(fù)極的循環(huán)性能。

下面介紹一下BSAF在高能量密度電池上的進(jìn)展，通過增加Ni含量以及提高充電的截止電壓都能達(dá)到提升電池能量密度的目的。

通過控制前驅(qū)體的粒徑大小，粒徑分布等參數(shù)實(shí)現(xiàn)材料的電化學(xué)性能，從測試數(shù)據(jù)也可以看出，寬分布粒徑的材料的壓實(shí)密度優(yōu)于窄粒徑分布的材料，從而可以實(shí)現(xiàn)材料的高壓實(shí)密度。

從上面兩張圖中可以看出，相同粒徑下，粒徑分布越窄，循環(huán)越好，相同粒徑分布下，粒徑越大，循環(huán)越好，同時(shí)也說明了材料的選擇上需要平衡Ni含量和截止電壓，根據(jù)需要去選擇材料。







審核編輯：劉清