钜大LARGE | 点击量：629次 | 2019年04月30日
补贴退坡 动力电池技术路线咋走
３月２６日，财政部等四部委联合发布了《关于进一步完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》，明确提出分阶段释放压力，下调补贴标准，与２０１８年相比，本次补贴平均退坡超过５０％。同时，《通知》还提高了技术门槛，提出稳步提高新能源汽车动力电池系统能量密度门槛要求，适度提高新能源汽车整车能耗要求，提高纯电动乘用车续驶里程门槛要求。
补贴退坡和技术门槛的提高，给动力电池行业的发展带来了更高挑战。近日在由寻材问料及新材料在线主办的２０１９中国动力电池产业春季高峰论坛上，遨优动力研究院副院长艾群就表示：“补贴大幅退坡的背景下，动力电池势必将面临较大的降本压力。”
那么，在此背景下，动力电池行业的技术路线到底该如何走？
铝塑膜电池更能达成能力密度要求
《通知》提到在动力电池系统能量密度方面，纯电动乘用车动力电池系统的质量能量密度不低于１２５Ｗｈ／ｋｇ，非快充类纯电动客车电池系统能量密度不低于１３５Ｗｈ／ｋｇ，纯电动货车装载动力电池系统能量密度不低于１２５Ｗｈ／ｋｇ。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
寻材问料公司相关负责人表示，在当前电池材料技术体系下，软包电池凭借外包装材料的轻量化，成为最有希望达成国家动力电池能力密度要求的产品体系之一，而铝塑膜是软包电池最为关键的核心材料。
不过，由于在阻隔性、冷冲压性、耐穿刺性、化学稳定性和绝缘性方面有严格要求，铝塑膜的生产技术壁垒很高，其技术难度超过正极、负极、隔膜、电解液，被誉为锂电行业三大技术难题之一。
“铝塑膜对材料的外观上要求极其严格。”新纶科技战略发展部主任肖志宏介绍，软包电池用铝塑膜不能出现破裂、皱纹、污迹、气泡针孔等，并且要求断面的平整度要小于１ｍｍ以内。其次，铝塑膜对横向和纵向的拉伸性能、剥离力、热封强度、冲压性能、穿刺强度、摩擦系数和耐电解液性能等方面都有明确的限定。
事实上，近年来，国产铝塑膜在设备、技术工业、材料等方面都在持续更新和完善，产品一致性、质量和耐电解液性能都取得了较大发展。
虽然如此，肖志宏坦言，国内铝塑膜冲深性能不过关的短板仍然较为明显。可喜的是，新纶科技已经突破了这些技术短板，目前需要做的是提升产能，在动力电池用铝塑膜方面尽快实现国产化替代。
肖志宏认为，软包电池铝塑膜有一套完整的技术评价标准，随着技术的进步和产能的释放，未来将加快国产化替代。
据悉，新纶科技在动力电池领域已经拓展了包括孚能科技、微宏动力、捷威动力、中信盟固利、钱江锂电等国内主流动力电池厂商，并最终应用于北汽、长安、奇瑞、金龙、众泰等国内主要新能源汽车企业各车型中。
发展富锂锰材料动力电池势在必行
在更高能量密度的追求之下，具备高电压、高容量优势的富锂锰基材料一直是锂电行业研究的热点。
“从动力电池能量密度提升的路径上来看，动力电池由液态电解液开始逐渐向凝胶态电解液和固态电解质过渡，但在后补贴时代，甚至当补贴完全退出后，技术的经济性将被摆在更为关键的位置。”艾群认为，发展低成本、高能量密度及高安全性能的富锂锰材料动力电池势在必行。
富锂锰的诞生是在对锰系材料的研究过程中，随着Ｌｉ２ＭｎＯ３的发现而发展起来的，相比于常规的磷酸铁锂和三元材料，富锂锰基电池具有能量密度高和价格低的优势。
但是，富锂锰基电池的量产也面临着诸多的产业化难题，例如，首次充电效率低；不可逆脱氧及电解液分解；导电性差和配套电解液高于目前常见电解液电化学窗口等都影响富锂锰基电池的实际性能等。
在艾群看来，氧化物包覆是改进富锂锰基材料性能的有效途径。她透露，遨优动力研发团队经过８年的潜心研发，采用材料掺杂改性和高电压电解液中应用特殊添加剂等多种界面保护方案，通过材料纳米化和碳层包覆技术，在电池制作过程中使用多种复合导电剂（如石墨烯、碳纳米管等高导电性物质）提高材料倍率性能。
据了解，遨优动力的富锂锰基动力电池已经上了两款公告，并且在纯电动物流车上运行，营运里程超过２万公里。
“就正极材料方向而言，富锂锰基材料同时具备工作电压高和克容量高，且成本比三元材料低的相对优势。”艾群认为，随着未来高电压电解液技术的成熟，富锂锰基动力电池必将成为未来高比能锂动力电池的主流产品。
不断升级正极材料
如何在有效控制成本的前提下，追求更高能量密度，提升续航里程？在当升科技研究院副院长张学全看来，要不断升级正极材料。
据悉，提升电动汽车续航里程，动力电池的正极材料是亟待突破的核心难点之一。由于目前负极材料的能量密度远大于正极，正极材料就成为了“木桶的短板”——锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料，所以提高能量密度就要不断升级正极材料。
张学全认为，从正极材料方面提升动力电池能量密度主要有三大途径。
第一，提升高镍三元材料中镍的含量，这关系到高镍材料的开发，从成熟应用的５２３和６２２系高镍材料到小批量生产的８１１系高镍材料，能量密度提升的路径主要是通过增加镍含量。
第二，通过高电压的开发，实现能量密度的提升。
第三，就是使用高密度的前驱体材料来提升动力电池的能量密度。配合这种高密度的正极材料的烧解技术来进一步提升材料的能量密度。
当然，在提升能量密度的同时还要照顾到对动力电池其它性能指标的影响，特别是循环寿命和安全性能。
“当镍保持不变的情况下，适当的降低钴含量，提升锰含量能有效提升热稳定性和降低成本。”张学全分析，正极材料的掺杂技术能有效改善高镍材料的热稳定性，通过不同价态，不同元素的掺杂起稳定材料的结构，进而产生耐高温、耐高压的性能。此外，制备单晶化的三元材料，也能有效提高材料的压实密度，降低材料的比表面积，改善电池的能量密度、高温储存、循环和安全寿命。
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