大咖聊：中國(guó)本土企業(yè)能造出如特斯拉般續(xù)航強(qiáng)勁的三元鋰電池嗎？

時(shí)間:2018-05-25 10:39來源:科技日?qǐng)?bào) 作者:綜合報(bào)道
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        特斯拉這兩天再度賺足眼球。外媒報(bào)道，特斯拉近日在股東郵件中提供了特斯拉Model 3的電池技術(shù)明細(xì)，其中包括目前其電池所采用的原材料配比。
 
        早前，馬斯克宣稱率先被使用到Model 3中的21700鋰電池單體能量密度接近300瓦時(shí)／公斤，幾乎是世界上能量密度最高的量產(chǎn)鋰離子電池。特斯拉是否又創(chuàng)下一個(gè)世界之最，我們拭目以待。
 
        據(jù)參考消息網(wǎng)5月14日?qǐng)?bào)道，美媒稱，2018年一季度，中國(guó)貢獻(xiàn)了全球新能源汽車總銷量的一半左右。特斯拉宣稱，其最新推出的電池能20分鐘充滿電、續(xù)航350公里。中國(guó)擁有如此龐大的市場(chǎng)，是否能造出類似的超級(jí)電池？我國(guó)新能源汽車使用的電池目前尚未稱雄世界，究竟是受限于制造材料還是關(guān)鍵技術(shù)？或者是因?yàn)檫x擇了不同的技術(shù)路線？
 
         中國(guó)本土企業(yè)能造出如特斯拉般續(xù)航強(qiáng)勁的三元鋰電池嗎？
 
         挑戰(zhàn)無極限 追逐能量密度比有風(fēng)險(xiǎn)
 
         “特斯拉宣稱電池單體能量密度最高為300瓦時(shí)／公斤，電池能量密度越高，出現(xiàn)燃燒爆炸的事故幾率就越高。”中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)秘書長(zhǎng)張雨說，電池的核心在電池管理系統(tǒng)，雖然特斯拉通過電池系統(tǒng)管理技術(shù)較好地解決了能量密度提升帶來的熱失控問題，而且通過汽車設(shè)計(jì)成功地規(guī)避了三元鋰電池循環(huán)壽命短的難題。但如果要進(jìn)一步提升能量密度，會(huì)對(duì)電池安全管理提出更大挑戰(zhàn)。
 
        特斯拉宣稱的能量密度最高的鋰離子電池，在業(yè)界專家眼里也并非盡善盡美。
 
        中國(guó)工程院院士楊裕生在多個(gè)場(chǎng)合強(qiáng)調(diào)，不斷地提高電池的比能量是一條非常危險(xiǎn)的路。
 
        此前，中國(guó)科協(xié)主席萬鋼曾公開表示，從市場(chǎng)上看，續(xù)駛里程確實(shí)是電動(dòng)汽車技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志，但它的實(shí)現(xiàn)并非是簡(jiǎn)單增加車載電池量就能解決。
 
        “電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲(chǔ)的電量就越大，電池能量密度和裝載量決定電動(dòng)汽車的續(xù)航。過去十幾年間，電池能量密度的提升，主要就是靠電池材料本身的技術(shù)進(jìn)步及電池中活性物質(zhì)占比的提升來實(shí)現(xiàn)。”合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司工程研究院副院長(zhǎng)楊續(xù)來表示，通過增大電池尺寸降低殼體等輔材的重量，也能達(dá)到電池能量密度提升的效果。
 
        對(duì)擔(dān)負(fù)著國(guó)家彎道超車使命的新能源產(chǎn)業(yè)而言，動(dòng)力電池的重要性不言而喻。不少業(yè)內(nèi)人士坦承，動(dòng)力電池是新能源汽車的心臟，新能源汽車能走多遠(yuǎn)，主要取決于動(dòng)力電池。
 
        值得注意的是，根據(jù)《中國(guó)制造2025》動(dòng)力電池發(fā)展規(guī)劃：到2020年，國(guó)產(chǎn)電池能量密度將達(dá)到300瓦時(shí)／公斤。專家認(rèn)為，我國(guó)在積極推動(dòng)高比能量電池的發(fā)展，但電池的安全和比能量的關(guān)系問題依然值得研究。

        技術(shù)雖有難題本土企業(yè)也能生產(chǎn)
 
        業(yè)內(nèi)專家表示，不僅是特斯拉的電池系統(tǒng)控制能力，整車設(shè)計(jì)也并非大多數(shù)中國(guó)車企短期內(nèi)能模仿和超越的。那么，中國(guó)本土企業(yè)能造出如特斯拉般續(xù)航強(qiáng)勁的三元鋰電池嗎？
 
        在電池的四大主材——正極材料、負(fù)極材料、電解液和隔膜中，正極材料不但占到成本的40％，且直接決定電芯的能量密度。根據(jù)正極材料技術(shù)路線，動(dòng)力電池可主要分為磷酸鐵鋰、三元鋰（NCA／NCM）和錳酸鋰電池三類。
 
        根據(jù)正極材料的構(gòu)成，三元鋰電池分為NCA和NCM兩類。NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成，而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成。特斯拉此次宣稱的強(qiáng)勁續(xù)航電池屬于三元鋰NCA電池。
 
        中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)研究部主任周波表示，NCA的生產(chǎn)工藝條件更為苛刻，制作工藝存在門檻。更重要的是，NCA材料的技術(shù)壁壘也很高，目前產(chǎn)能主要集中在日韓，我國(guó)量產(chǎn)較少。
 
         “NCA電池在國(guó)內(nèi)也可以做，去年國(guó)內(nèi)某重點(diǎn)材料企業(yè)給日本松下供貨1000多噸。”張雨說。
 
         但據(jù)記者了解，國(guó)內(nèi)NCA材料及其電池的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)起步較晚，目前有多家企業(yè)開始中試和小批量試產(chǎn)，還有一些技術(shù)問題需要解決，并沒有形成批量生產(chǎn)及銷售。同時(shí)，生產(chǎn)材料受限，國(guó)外NCA材料市場(chǎng)主要為住友金屬、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社等壟斷。
 
         張雨分析說，NCA電池在中國(guó)未能大量生產(chǎn)的深層次原因還在于，由于熱穩(wěn)定性較差導(dǎo)致電池的安全性下降，電池生產(chǎn)企業(yè)和終端產(chǎn)品用戶對(duì)NCA電池的安全性心存顧慮，這需要從電芯設(shè)計(jì)、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計(jì)。而從加工角度來說，NCA電池需要純氧環(huán)境、加工成本較高，在電池生產(chǎn)全過程均要控制濕度在10％以下，這些對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)都存在很大挑戰(zhàn)。
 
        基于技術(shù)、成本和補(bǔ)貼的因素，中國(guó)主要選擇了NCM路線，但這也并不代表NCA路線沒有新機(jī)會(huì)。
    
        成本影響市場(chǎng)特斯拉未必是標(biāo)桿
 
        盡管中國(guó)本土企業(yè)并不是造不出三元鋰電池，但特斯拉挑戰(zhàn)極限的三元鋰電池，并不一定是我國(guó)新能源汽車電池研究、生產(chǎn)的唯一目標(biāo)。
 
        來自中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)的數(shù)據(jù)顯示，從不同電池材料類型來看，2017年1—12月三元鋰電池裝機(jī)量為16.04千兆瓦時(shí)，占比為44.01％；磷酸鐵鋰電池裝機(jī)量為17.97千兆瓦時(shí)，占比為49.29％；錳酸鋰電池裝機(jī)量為1.48千兆瓦時(shí)，占比為4.06％……
 
        業(yè)內(nèi)人士告訴記者，在國(guó)家政策主導(dǎo)和市場(chǎng)環(huán)境加持下，我國(guó)鋰電池技術(shù)路線為磷酸鐵鋰和三元鋰電池并重。然而，即便在三元鋰電池的技術(shù)路線發(fā)展上，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池制造廠家的選擇也有側(cè)重，選擇NCM路線者眾，而鮮有選擇特斯拉使用的NCA路線者。
 
        NCA電池已經(jīng)大規(guī)模、成熟量產(chǎn)，且得到商業(yè)上的驗(yàn)證；而高能量密度的NCM電池，目前還未大規(guī)模量產(chǎn)。業(yè)界專家表示，兩者性能上比較接近，但高能量密度的NCM價(jià)格略便宜。所以，從性價(jià)比而言，NCM更符合我國(guó)市場(chǎng)。
 
         “從某種意義上來說，其實(shí)是磷酸鐵鋰成就了中國(guó)的新能源汽車。從成本角度來說，磷酸鐵鋰更占優(yōu)勢(shì)，我們預(yù)測(cè)將來磷酸鐵鋰電池市場(chǎng)空間應(yīng)該比三元鋰電池更大。”楊續(xù)來告訴科技日?qǐng)?bào)記者，現(xiàn)階段三元鋰電池的發(fā)展趨勢(shì)，得益于國(guó)家政策導(dǎo)向?qū)Ω弑饶芰侩姵氐囊�，要求電池能量密度高、續(xù)航里程遠(yuǎn)。當(dāng)然，三元鋰電池?fù)碛懈叩谋饶芰亢捅裙β剩铣擞密嚨男枨�，但將來未必一定是市�?chǎng)主流。
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池
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