動力電池能量密度“混戰(zhàn)”已經(jīng)開始

眾所周知，提升產(chǎn)品能量密度是動力電池企業(yè)贏得新能源汽車市場的一把“利劍”。為此，當(dāng)前全球知名動力電池企業(yè)都在大力投入研發(fā)，通過改進正負極材料、隔膜、電解液等原材料體系及優(yōu)化PACK結(jié)構(gòu)等，希望盡可能快地提升電芯及電池系統(tǒng)能量密度。

事實上，憑借深厚的技術(shù)沉淀及強大的研發(fā)實力，一些全球知名動力電池企業(yè)在提升能量密度方面已取得了不錯成績，代表著動力電池技術(shù)發(fā)展的最高水平，同時推動著整個行業(yè)技術(shù)水平的進步。

2017年以來，媒體陸續(xù)公布了特斯拉、LG化學(xué)、三星SDI、寧德時代、國軒高科、天津力神、桑頓新能源等國內(nèi)外知名動力電池企業(yè)在高能量密度電池技術(shù)方面的新進展、新成果、相關(guān)研究項目及未來規(guī)劃。這讓一場不見硝煙的動力電池能量密度“競技賽”愈演愈烈。

特斯拉/LG化學(xué)/三星SDI

近日特斯拉獲得了金屬空氣電池充電技術(shù)的新專利。據(jù)了解，特斯拉首次于2010年申請金屬空氣電池方面的專利;在2013年，當(dāng)特斯拉開始獲得該技術(shù)的部分專利時，特斯拉進行了充電技術(shù)的部分修正;在兩周前，特斯拉最終獲得了金屬空氣電池充電技術(shù)的專利。

與鋰離子電池一樣，金屬空氣電池使用了金屬材料作為正極，但使用環(huán)境中吸取的氧氣作為負極。這樣的話，電池的重量更輕，使得電池能夠獲得更大的能量密度。而放到電動汽車上，這意味著更遠的續(xù)航里程。

值得注意的是，雖然特斯拉獲得了金屬空氣電池的新專利，但這不意味著特斯拉可以馬上將該技術(shù)應(yīng)用于批量生產(chǎn)的車型之中。在金屬空氣電池真正應(yīng)用于電動汽車之前，這種電池技術(shù)還急需解決幾個問題，尤其是生命周期以及成本方面的問題。

不過，對于金屬空氣電池技術(shù)的未來，外界還沒有達成一致?？赡茉摷夹g(shù)會獲得突破性進展，而專利將會發(fā)揮巨大裨益;但也有可能鋰離子電池的能量密度也將大幅增加，進而淘汰金屬空氣電池。

1月底，我們宣布開發(fā)的“下一代”電池產(chǎn)品，能夠為電動車提供600公里的續(xù)航里程，而且新電池擁有的“快速充電”能力，充電20分鐘便可充滿80%的電量。

除了宣布上述電池產(chǎn)品外，三星SDI公司還在北美地區(qū)2017國際汽車展(NAIAS)上確認，已經(jīng)成功開發(fā)出改進后的21700圓柱形電池。這種外形像子彈殼的電池及其電池模塊，在能量密度、功率輸出和性能表現(xiàn)方面取得了很大進步。“這種電池將會在2021年時進入規(guī)?；a(chǎn)階段?！比浅兄Z道。

相比較而言，特斯拉公司的2170系列電池已經(jīng)進入規(guī)?；a(chǎn)階段，預(yù)期能夠讓電動車續(xù)航里程和充電時間達到類似的參數(shù)，而三星似乎依然處于追趕階段中。

LG化學(xué)的軟包電芯應(yīng)用于2016年上市的Chevrolet Bolt EV，成為通用在電氣化時代具有決定性意義的產(chǎn)品。其承載60度電可達238英里的電池包技術(shù)令人贊嘆。

Bolt電池包的額定電壓350V，總電量為60kwh，總重量為435kg，285L，比能為138wh/kg;電池包的最大輸出功率為150kw。Bolt的電池包總共有288個電芯組成，成組方式3P96S。電池包的質(zhì)保為8年/10萬公里，電池的衰減官方給出的范圍為10~40%(8年)。不過，40%一般極少發(fā)生，GM的熱管理做得很好。

寧德時代/國軒高科/天津力神/桑頓新能源

寧德時代：1月消息，寧德時代“新一代鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)”項目在寧德啟動。該項目由省科技廳重點推動，寧德時代與中科院物理研究所等單位聯(lián)合申報，研發(fā)以高鎳三元材料為正極、硅碳復(fù)合物為負極的鋰離子動力電池，可將鋰離子動力電池的比能量從目前的150-180Wh/kg大幅提高至300Wh/kg以上，成本也將顯著降低。

我們了解到，該項目將在2020年產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，屆時開發(fā)的高比能動力電池，將把電動車續(xù)航里程提升一倍，達到450-500公里。該項目的實施將有效提升動力蓄電池產(chǎn)業(yè)國際競爭力，對中國在新能源汽車純電驅(qū)動技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)彎道超車，大力提升電動汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平具有顯著推動作用。

國軒高科：1月，在接受特定對象調(diào)研后，國軒高科透露，公司正加快產(chǎn)品技術(shù)升級，磷酸鐵鋰單體電芯電池能量密度將能達到150-160wh/kg，滿足成組后電池系統(tǒng)大于115wh/kg的技術(shù)標準;公司新一代三元正極材料產(chǎn)線已開工建設(shè)，預(yù)計2017年度投產(chǎn)，屆時公司將完成高比能量三元正極材料的自給。公司三元電池能量密度將進一步提升10%達到195-200wh/kg。

國軒高科還表示，根據(jù)公司入圍科技部2016年第一批國家重點研發(fā)計劃項目，公司將緊抓新能源汽車新一輪技術(shù)變革機遇，超前部署研發(fā)下一代技術(shù)。到2020年，實現(xiàn)下一代高比能動力電池量產(chǎn)，單體電芯能量密度大于300Wh/kg，循環(huán)壽命超過1500次，并在快充、倍率性、一致性等多項性能指標上實現(xiàn)技術(shù)突破。

2016年以來，為滿足歐美高端整車技術(shù)要求以及國內(nèi)整車量產(chǎn)配套需求，公司通過對新的材料新工藝的研究，不斷優(yōu)化電池尺寸設(shè)計和配方設(shè)計，引入石墨烯等新型導(dǎo)電劑，將電池容量提升了20%。

在快充電池技術(shù)方面，相繼完成系列滿足3C、5C、10C連續(xù)充電的快充、高容量動力電池產(chǎn)品。目前，公司磷酸鐵鋰電池能量密度達到150Wh/kg，三元體系電池達到180wh/kg,為公司2017年全面高質(zhì)實現(xiàn)產(chǎn)能提升打下了扎實基礎(chǔ)。

天津力神還表示，在“十三五”期間，公司面向國內(nèi)外重點大客戶，通過對正極材料、負極材料的創(chuàng)新應(yīng)用持續(xù)提升電池容量、能量密度。2017年將開發(fā)出符合VDA標準、比能量200Wh/kg以上產(chǎn)品，到2018年進一步將動力電池能量密度提升到300Wh/kg，2020年開發(fā)出350Wh/kg動力電池產(chǎn)品，技術(shù)水平處于國際一流水平。