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三元高镍电池成动力电池发展趋势发热快问题待解决

来源:深圳管热水冷板厂家  发布时间:2018-05-11   点击量:2425

随着新能源汽车的发展加速,对于动力电池的需求量也在加大,这样引起了电池材料的价格增速加快,其中钴为代表的电池主要材料价格增速最快。动力电池散热专家称钴价格的快速上涨除了受到用量的加大,还受制于钴矿资源的供不应求。

三元高镍电池成动力电池发展趋势发热快问题待解决

能量密度要求越来越高 高镍成为必然

钴在整个电池成本中仅占10%左右,但随着钴元素供需失衡,电池产能扩大,使许多企业对成本难以负担。而从能量密度来看,NCM523(镍钴锰比例为5:2:3)能量密度最高为200Wh/Kg,而NCM622和NCA811最高分别可达230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。可见高镍正极材料在能量密度上有明显的优势。随着能量密度要求的提升以及消费者对续航里程的延长,三元正极材料技术路线在不久的将来必然会向NCM622和NCM811转移。

受到国家政策要求2020年能量密度300Wh/kg目标的影响,国内主流动力电池企业纷纷抛出了自己的三元电池研发目标规划,其中电池中用高镍三元正极材料占比较大。国内电池巨头比亚迪旗下三元电池希望在2018年可以做到240Wh/kg,2020年可以做到300Wh/kg,正极会采用高镍三元材料。国轩高科2020年能量密度目标是300-350Wh/kg,同样采用高镍三元正极材料。亿纬锂能负责人表示,高镍型NCA(镍钴铝)、NCM622和NCM811是三元动力电池是公司最主要的发展方向,公司已完成NCM622型三元动力电池规划。

而据动力电池散热专家了解到,宁德时代在材料上也会逐步由磷酸铁锂/石墨到三元、再到高镍三元/硅碳、最后到固态锂和空气金属电池演进,宁德时代在未来将致力于高镍三元/硅碳电池研发,努力在2020前实现350Wh/kg的目标。

动力电池散热

高镍电池安全性问题还有待解决 散热技术有待突破

动力电池散热专家称,从材料的特性来看,三元材料中镍含量越高,则电池能量密度越高,但是稳定性越差,安全性也越差,业内人士指出,高镍三元材料电池对制造环境、生产设备、电芯制造工艺等方面也提出了更高的要求,虽然业内发展高镍电池材料的“调子”已定,为了在保持其高比能量的同时,兼顾循环寿命和安全性,国内材料和电池企业还在苦心钻研。

另外三元高镍正极材料容易发热,可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决,动力电池包散热设计、工艺上都要配合高镍电池容易发热的特。解决发热问题还可以从材料性方面进行,在三元材料晶格中掺杂一些金属离子和非金属离子,如添加21号元素“钪”,包括日亚化学等企业,通过这种方式解决了高镍电池的发热问题。

在材料表面包覆技术上也需要进行技术改进,使用厚度合适的金属化合物、锂盐或者某些单质,也能够使活性物质与电解液有物理隔离,减少副反应的发生,抑制过渡金属离子在电解液中的溶解,具有一定机械强度的非活性包覆层,还可在长期循环过程中减缓电极材料结构的坍塌,有效提高三元材料结构的稳定性。

动力电池散热技术人员还认为,采取添加剂优化电解液,可以有效地促进电极材料表面上形成高质量的表面保护膜,同时可抑制电解液的氧化分解,据了解,比亚迪目前正加强这方面的研发。其实除了安全性以外,高镍电池还有包括稳定性、热管理系统、供应体系重塑等问题需要解决,目前,国内有企业已经开发出NCM811材料,但距实际应用还有不少差距。

“在电池之外电池包之内加强散热,也不失为解决动力电池散热的一种可行方式。也对于提升动力电池的安全性有很好辅助作用。”管热热能的动力电池热管理技术人员称。


热门标签:三元高镍电池

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