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中天和自动化:锂离子动力电池深度报告之格局重构,龙头崛起(八)

文章来源: 深圳市中天和自动化设备有限企业 人气:1627发表时间:2017-11-27 17:43:06【】

中天和自动化:锂离子动力电池深度报告之格局重构,龙头崛起(八)

4.2、化学方法:提升正极材料性能为关键

  大家认为,相比物理改进,动力电池的关键性突破仍然大概率要从提升电池电热化学性能着手,通过新型的电池材料以及相互间的搭配、工艺的改进实现能量密度的进一步提升。而本土企业在未来几年内研发与产业化的路径也非常清晰,就是三元高镍NCM电池与NCA电池。

  本土三元正在加速实现高比能三元电池量产。以本土高比能电池的代表企业比克电池为例,其16年三元出货量0.9GWh,在本土企业中位列第2,仅次于CATL,其商业规划具备一定代表性。

  根据其规划,比克的NCMNCA电池量产计划齐头并进,目前能量密度达248WH/KGNCA电池已实现量产,而下一代285WH/KGNCA电池将于年内量产。就能量密度来看,已经达到特斯拉与松下水准。

  4.2.1 正极材料:高镍NCM材料与NCA材料

  正极材料是电池能量的短板,提高正极材料比容量是提高电池能量密度的佳方式,未来高比容量的NCA和高镍NCM是大势所趋。

  正极材料的比容量一般为100-200mAh/g,而石墨负极材料的比容量高达400mAh/g,所以电池中负极和电解液等一般采用冗余配置,电池的终能量密度由正极材料决定。

  采用高容量的正极材料,能够带来负极、隔膜、电解液用量的大幅减少,电池终能量密度的提升幅度远大于正极材料比容量提高的幅度。所以采用高容量的正极材料对于减轻电池重量,提高电动车的续航性能具有重要意义。

  本土正极材料正在加速实现高镍三元正极材料量产。目前国内NCM111NCM 523型三元正极材料产品相对成熟,而622NCM2016年开始逐步在部分动力电池企业中推广,未来将逐步拓展至811NCM以及NCA材料。

  以材料龙头杉杉股份为例,企业现有三元材料以NCM532NCM523NCM622为主,目前正在积极推进高镍三元产线,在建产能包括宁乡二期1万吨NCM622产能,预计2017年年底投产,以及宁夏5000NCM811产能,预计2018年投产。

  4.2.2 负极材料:硅碳负极

  硅负极的理论能量密度超其10倍,高达4200mAh/g,通过在石墨材料加入硅来提升电池能量密度已是业界公认的方向之一,但其也有技术难点,主要在于在充放电过程中会引起硅体积膨胀100%~300%

  据报道特斯拉将在Model3中采用了电池新材料,特斯拉采用的松下18650电池此次在传统石墨负极材料中加入了10%的硅,其能量密度至少在550mAh/g以上

  本土进展方面,国内前几大负极材料生产厂商陆续对硅碳负极材料进行布局,深圳贝特瑞和江西紫宸已率先推出多款硅碳负极材料产品,上海杉杉正处于硅碳负极材料产业化进程中,星城石墨已将硅碳新型负极材料作为未来产品研发方向。

  贝特瑞研发的S1000型号硅碳负极材料的比容量更是高达1050mAh/g,尽管离硅的理论比容量4200 mAh/g仍有较大差距,但已经是人造石墨负极材料比容量的3倍,性能大幅度地提高。

  4.2.3 隔膜:薄型化隔膜

  隔膜工艺主要分干法与湿法两类。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

  隔膜技术路线主要分为干法与湿法两种,干法成本较低但不适合大功率电池,湿法更薄能够满足大功率的要求,但是成本较贵。早的主流是干法;2015年三元产量上升后湿法使用较多,预计2020年干湿法占比50%,分别应用于中低端与高端领域。

  国产隔膜距离海外一线龙头仍有差距。日本的旭化成是隔膜行业的龙头,市占率在50%以上。过去1-2年,中国还有不少企业进入市场,但无法对龙头地位构成撼动。旭化成干法现在可量产出货的是12微米,湿法还是6-7微米。由于原料、技术、工艺与制备设备的差距,目前国产隔膜一致性较差,且厚度无法达到要求,干法20-40微米仍为主流。

  未来发展:薄型化隔膜。随着动力电池比能量快速提升,16微米、12微米甚至8微米的隔膜开始应用,而湿法工艺制成的隔膜能够达到要求。而干法隔膜随着工艺的逐步改进近几年也能够应用于低比能量的三元电池中。

 

 

 

此文关键词:锂离子动力电池,动力电池,高镍三元正极材料

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