鋰電池原材料的困局
時間:2018-10-15 10:02來源:鋰電研究 作者:秩名
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進入2018年以來，政策的調(diào)整和市場的方向都在推動電動汽車向更高續(xù)航、更快充電效率、更低價格的大趨勢發(fā)展，要達到這“三更”目標(biāo)，動力電芯材料的創(chuàng)新導(dǎo)入應(yīng)用就是其中一個最重要、最根本的實現(xiàn)路徑。
以四大關(guān)鍵材料為例，高鎳系三元材料、硅碳系負極、薄型化的干濕法隔膜、高電壓的電解液等等，都是目前動力電池企業(yè)試圖滿足新能源車企而實際應(yīng)用或正在導(dǎo)入的新材料。這些新材料的應(yīng)用，有的切實提升了動力電芯的能量密度，有的則因為導(dǎo)入過程中遇到的難題尚未攻克暫且放緩，有的則還在研發(fā)的路上。
正極材料：高鎳、富鋰錳基導(dǎo)入命途不同
從提升動力電芯比容量最為直接的正極材料來看，動力電池企業(yè)導(dǎo)入NCM811、NCA、富鋰錳基材料效果顯著。比如比克、力神、遠東福斯特、卓能、創(chuàng)明、天鵬電源等圓柱企業(yè)在電池容量上就有極大地提升，已經(jīng)有企業(yè)將3.0Ah的18650電芯配套A0級SUV車型。遨優(yōu)動力富鋰錳基電池已經(jīng)配套車企上榜推薦目錄。
但并非所有的新材料都像高鎳材料在圓柱電芯企業(yè)中導(dǎo)入這么順利。
事實上，軟包企業(yè)在導(dǎo)入高鎳材料，包括遨優(yōu)動力、天勁股份在內(nèi)的NCM811軟包電池已經(jīng)通過國家強檢認證，單體電芯比能量達260wh/kg。但高鎳材料在軟包應(yīng)用中的熱失控、脹氣等依然是困擾不少軟包企業(yè)是否規(guī)模化量產(chǎn)的攔路虎。
硅碳負極應(yīng)用不如預(yù)期補鋰設(shè)備來“湊”
到今年9月份為止，硅碳負極的應(yīng)用情況就不如預(yù)期，多家動力電芯企業(yè)從7、8月開始減緩采購需求甚至干脆停止采購。
有業(yè)內(nèi)人士表示，硅碳負極在動力電芯應(yīng)用中就存在鋰源不足的問題，這是因為與人造石墨可達到90%的首效相比，硅碳負極的首次庫倫效率較低，一般在80%左右。但目前人造石墨對動力電芯能量密度的提升已經(jīng)接近理論值，硅碳的導(dǎo)入極為必要，這就需要加大補鋰工藝在應(yīng)用硅碳負極動力電池企業(yè)中的推廣。
已經(jīng)有多家設(shè)備供應(yīng)商向高工鋰電表示，目前已經(jīng)有動力電池客戶在談自動補鋰設(shè)備方案，由于各家工藝有所出入因此需要做不同程度的調(diào)整，整個設(shè)備還處于樣機制作階段。
一位知情人透露：“國內(nèi)某知名動力電池企業(yè)的負極補鋰工藝已經(jīng)成熟應(yīng)用，隨著該條產(chǎn)線電池的市場起量，其他電池企業(yè)將更加重視及跟進，預(yù)計今年年底或明年年初會是負極補鋰設(shè)備及補鋰工藝邁向產(chǎn)業(yè)化的重要時期。”
高壓電解液需要添加劑配合
為了配合高鎳系正極材料的應(yīng)用節(jié)奏，動力電池企業(yè)還需要從電解液方面進行適配。因為隨著能量密度提升，一般正負極的壓實密度都比較大，常規(guī)碳酸酯和六氟磷酸鋰體系，在4.5V以上電壓電池中會發(fā)生分解，循環(huán)性能差，高溫性能差等電池性能的下降，電解液浸潤性變差，保液量降低，已不能完全滿足高電壓鋰離子電池的要求。目前，新宙邦、天賜等電解液領(lǐng)軍企業(yè)都在試圖從高鎳電解液添加劑方面著手。
隔膜薄型化有極限
在四大關(guān)鍵材料中，隔膜同樣免不了新的挑戰(zhàn)。從技術(shù)來看，干濕法隔膜薄型化已經(jīng)成為一種趨勢。在保證動力電池安全和提升能量密度等性能的前提下，干法單拉隔膜正在和濕法隔膜悄然展開一場拉鋸戰(zhàn)。
從隔膜和動力電池企業(yè)處獲悉，目前已經(jīng)有電池企業(yè)在試圖導(dǎo)入基膜厚度在16-18μm的干法隔膜。為配合動力電池客戶的產(chǎn)品升級，濕法隔膜也不斷在開發(fā)低于12μm的基膜產(chǎn)品。
一個需要警惕的問題是，隔膜并不是越薄越好，干濕法隔膜在動力電池的應(yīng)用中都有一個厚度的極限值。對于電池企業(yè)來說，擺在首位的還是產(chǎn)品安全。
鋁塑膜實現(xiàn)數(shù)碼鋰電池應(yīng)用本土化
可以說，在動力電池技術(shù)路線中，相比圓柱、方形，軟包比較能夠平衡高能量密度和安全，但這其中面臨的規(guī)模化量產(chǎn)難題也非常多。其中關(guān)鍵的一道就是鋁塑膜材料的攻關(guān)，這也成為國內(nèi)最后實現(xiàn)本土化量產(chǎn)的一款材料。
國內(nèi)本土鋁塑膜企業(yè)一直都在努力，目前包括新綸科技、道明光電、蘇達匯誠等本土企業(yè)已經(jīng)能夠在數(shù)碼鋰電池上實現(xiàn)應(yīng)用替代。
多樣化輔材的不同命運
要配合正負極、電解液、隔膜等四大關(guān)鍵材料導(dǎo)入的新趨勢，銅箔鋁箔、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等鋰電池輔材也需要不斷進階、升級。
鋰電銅箔方面，盡管8微米產(chǎn)品依然是動力電池企業(yè)應(yīng)用的主流產(chǎn)品，但6微米已經(jīng)成為銅箔企業(yè)規(guī)模化量產(chǎn)的熱點，不少動力電池企業(yè)今年能量密度的提升也是應(yīng)用了6微米的產(chǎn)品。在接下來的銅箔競爭中，為了拉開差距，6微米微孔銅箔將成為銅箔企業(yè)和電池企業(yè)追逐的下一個熱點。
導(dǎo)電劑方面，隨著動力電池規(guī)模化需求的爆發(fā)，碳納米管導(dǎo)電劑替代傳統(tǒng)導(dǎo)電炭黑的進程在加快。同時，石墨烯導(dǎo)電劑也在占據(jù)一席之地。目前，國內(nèi)主流動力電池企業(yè)比亞迪、寧德時代、國軒高科、億緯鋰能、比克、力神、中航鋰電等都已在使用碳納米管導(dǎo)電劑，部分電池企業(yè)也選擇了石墨烯導(dǎo)電劑。
粘結(jié)劑方面，長期以來，這款細分輔材的技術(shù)還掌握在國外企業(yè)手中，國內(nèi)雖然有不少企業(yè)都嘗試撬動這一塊市場蛋糕，卻屢屢敗下陣來，成為國產(chǎn)粘結(jié)劑無法言語的傷痛。
總結(jié)來看，上述鋰電池原材料在產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用過程中，囿于各自材料性能和動力電池企業(yè)應(yīng)用的成效等不同，出現(xiàn)了截然相反的命運。
文章標(biāo)簽：
鋰電池 原材料
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