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固态电池行业报告:下一代锂电技术(38页)

行业报告下载 2020-05-14 57 管理员

动力电池市场是锂电的重要应用领域,对长续航动力电池的追求不断推动锂 电市场发展。在全球范围内,汽车电动化的趋势已不可避免,而新能源车近 几年在我国快速发展,也将逐步成为我国未来重要的支柱产业,为锂电池的 发展提供了重要的基础。此外,对长续航、高安全性动力电池的追求将推动 研发的持续投入和技术的不断革新。依靠现有动力电池体系,2025 年后电池能量密度难以达到国家要求。目前, 我国动力电池采用的正极材料已由磷酸铁锂转向三元体系,逐渐向高镍三元 发展,负极材料当前产业化仍集中于石墨、硅基等材料领域。据一些电池供 应商推测,未来五年锂离子动力电池的单体能量密度有望提高至 300Wh/kg 以上,但依靠已有的三元体系难以实现电池单体能量密度高于 350Wh/kg 的 目标。

固态电池或将被上升至国家战略层面,核心技术研发进程将加速。2019 年 12 月,工信部发布《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》(征求意见 稿),在“实施电池技术突破行动”中,加快固态动力电池技术研发及产业 化被列为“新能源汽车核心技术攻关工程”。(1)正负极之间电势差越大,工作电压越高,电池能量密度越高。目前基 于液态锂离子电池的材料和使用安全性的需要,实际使用的正负极之间的电 势差不能超过 4.2V。 (2)电极材料克容量越大,电池能量密度越高。正极材料克容量提升有限, 传统的石墨负极材料也远远无法满足新一代高能量密度电池的设计需求,硅 材料虽然比容量高,但是嵌锂过程中体积膨胀大,导致循环寿命较差;因此 负极材料改进的空间较大,金属锂负极克容量约为石墨的 10 倍,理论能量 密度可大幅提升。 (3)提升能量密度时,同时要考虑安全性。磷酸铁锂电池安全性好、成本 低,但能量密度不高,耐低温性能差,目前比亚迪采用刀片电池改进;三元 电池能量密度高,耐低温,但存在安全性差,成本高的缺点。由于对能量和 续航的更高要求,在小型乘用车领域,目前三元电池已占据过半市场份额, 但三元电池带来的安全隐患不容忽视。

液态锂离子电池存在安全隐患,矛头指向液态电解质。据不完全统计,截至 2019 年 10 月,我国一共发生了 79 起电动汽车的安全事故,涉及车辆达到 了 96 辆。引发电动汽车安全事故的主要原因是热失控导致电池爆炸或自燃。 电池自燃的原因是在过充电、低温或高温环境下动力电池发生短路,短时间 内电池释放大量热量,点燃电池内部的液态电解质,最终导致电池起火。

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标签: 新能源|电力|电池|储能

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