動力電池將迎來鋰電350時代

一味地強調動力電池的能量密度，忽視安全則有失偏頗。如果動力電池的能量密度不能突破瓶頸，電動汽車的使用窘境也難改變。研發出安全可靠，能量密度高的動力電池，成爲大家的共同目標。

2016年，中國汽車動力電池產業創新聯盟成立，工信部隨即下達了研發高比能量密度電池的任務。聯盟聯合各大高校與科研機構，大家共同努力，終於取得了成果。4月30日，中國汽車動力電池產業創新聯盟2021年年度會議在北京召開，國聯研究院創新事業部總經理王建濤向大家介紹了350Wh/Kg鋰電池成果。“隨着350Wh/Kg鋰電池被廣泛推廣，動力電池將迎來鋰電350時代。”

2016年以來，創新中心高能量密度動力電池的研發工作穩步前進，從最初的260Wh/Kg到280Wh/Kg，再到300Wh/Kg，到如今350Wh/Kg的動力電池取得了成果，一步一個腳印。據介紹，350Wh/Kg的電池容量達到80Ah，循環500周後容量保持率大於90%，3C放電倍率大於97%，-40℃容量保持率大於85%，而在安全方面，350Wh/Kg鋰電池滿足法規性檢測要求。

“300Wh/Kg鋰電池正極材料具有高比容高熱穩定的特點。” 王建濤表示 。據介紹，正極材料採用了高溫固相合成、表面摻雜、組分梯度的設計和工藝技術，開發了不同鎳含量的系列三元材料，並且實現了工程化製備，已經完成2000噸試產和客戶批量驗證。“通過技術授權轉讓，形成了材料設計，產品設計和製造設計的技術體系。在四川建立了年產4000噸的示範生產線。”

針對高比容量高鎳三元正極材料穩定性差的這個難題，創新中心開展了“基體摻雜+表面包覆改性”研究，改善其微觀結構和表面穩定性，提升材料的釋氧分解溫度和循環穩定性。“通過一系列改進，我們取得了210mAh/g材料的穩定性試製。” 王建濤說。

關鍵材料研發取得進展是350Wh/Kg鋰電池取得成果的重要因素。創新中心的研究人員發展了不同Li2MO3組分的系列富錳材料及工程化技術，230～260mAh/g富錳材料實現工程化穩定試製，基本上解決了這種材料在新型鋰離子電池設計應用中的關鍵技術，並初步完成客戶驗證。“富錳材料相比高鎳材料的BOM成本降低約30%。聯合產學研各方力量正在開發比容量300Ah/g的富鋰錳基材料，有望將鋰離子電池比能量提升至400Wh/Kg以上。” 王建濤說。

動力電池的負極也非常關鍵。350Wh/Kg鋰電池負極採用機械納米化和熔鹽電解法兩種技術路線，開發了納米硅碳複合、原位生長、表面包覆技術 ，並且發展了多維納米硅材料，碳載納米硅以及納米硅碳複合材料等系列新材料。“這些新材料新技術都是實現了工程化的工藝技術。高比容量負極材料已被申請了50多項專利。”王建濤表示。

高低溫性能是動力電池的重要指標，350Wh/Kg鋰電池的低溫性能也很出色，工作溫度從-20℃擴展至-40℃，在-40℃溫度時，1C放電容量爲常溫25℃時1C放電容量的89.36%。在45℃時循環性能可以達到700周。“我們開發了低溫溶劑體系+低溫抗成膜添加劑的低溫電解液技術，使得350Wh/Kg鋰電池的低溫性能表現良好。” 王建濤說。

如果不計成本，動力電池的許多性能指標會亮瞎人們的眼睛，但是商業化的動力電池必須考慮成本因素。350Wh/Kg鋰電池的成本優勢也很明顯，電池容量72Ah的電池，能量密度達到354Wh/Kg，BOM成本比高鎳體系降低14%。350Wh/Kg鋰電池推廣開之後，更有利於電動汽車的普及。

創新中心作爲我國動力電池創新平臺，並不滿足於現有的成果，也在着手研發高比能量、高安全的全固態電池。目前，創新中心聯合加拿大西安大略大學、加拿大固態電池公司，在國際上率先開發出高離子導鹵化物基固體電解質。王建濤說：“我們將堅持固態電池的研究，目前的工作重點是完善350Wh/Kg鋰電池的系列工作，讓這項科研成果早日惠及廣大消費者。動力電池進入350時代，里程焦慮、充電難題都將有所緩解。”