动力电池行业的技术方向究竟会驶向何方?
2月24-25日,以“浙锂看江山·蓄能共启航”为主题的2023中国新能源电池产业江山峰会在浙江省江山市成功举办。
深圳市研一新材料有限责任公司董事长兼总裁岳敏指出,锂电池行业当下拼的是成本,但是长期一定是靠创新。
新能源汽车市场的多样性和复杂性正在驱动锂电池技术路线的多元化发展,目前来看,电池技术的创新要从材料和结构两个层面优化升级,驱动锂电材料技术迭代与产品创新。
面向未来巨大的市场空间,下一代动力电池发展方向是锂电升级还是钠电池、固态电池或是其他?在会上,不少动力电池产业链企业专家就此议题进行了热烈的探讨。
“材料发展方向仍然要看性价比”
对于锂离子动力电池的材料创新,华友钴业新能源研究院常务副院长徐宁认为综合性价比才是当前影响材料发展方向的关键。
徐宁表示,对于下一代的正极材料体系来说,就目前来言,到底是磷酸盐的材料体系还是三元的材料体系,到现在还没有定论,因为最终还是看市场的综合的性价比。
在国内来说,磷酸盐材料会占到主流,国外短期之内乃至于长期整体的三元材料仍然是主流。
他认为,从长远来看如果能够形成回收的循环链,矿产资源不应该成为一个长期的成本。但短期成本的时间周期有可能是十年或十五年,因为乘用车动力电池有一个梯次利用的时间。
而从碳排放角度来说的话,由于三元材料的碳排放比磷酸铁锂碳排放要低一些,因此未来这也可能成为一个重要的影响因素。
“大家做固态电池都还是在做自己擅长的东西”
目前液态电池技术相对成熟,但能量密度即将达到上限(350Wh/kg)以及电池起火问题未能得到有效解决,因此固态电池一度被认为是未来极具发展潜力的电池技术路线。
中科院上海硅酸盐能源中心副主任张涛认为,就固态电池而言,目前行业内还没有一个明确的或者大家公认的技术路线,大家都是在做一些自己擅长的东西。
他指出,从液态电池到全固态电池的过程中有一个固液混合的长期过程,比如把电解液量从20%降到10%以下,达到一个半固态的状态,再逐步向全固态过渡。因此固态电池的发展并不是要不要做的问题,而是其实已经在路上。
但从材料的角度来说,材料产业化的路线则比较明确。
张涛认为,氧化物应该是目前比较适合于首先实现产业化的路线。因为硫化物存在材料的合成时候对水的稳定性的问题,并且其原材料的价格也相对比较高。
相比之下,氧化物现在已经实现了吨级、10吨级甚至百吨级的生产,所以不存在技术难题。
总结来看,张涛的观点是,固态电池的材料技术路线已经很明确地指向了氧化物;而电池层面目前的技术路线还不确定,但是从液态到全固态发展过程中,固液混合是一个长期的过程,也能够逐步提高动力电池的安全性。
江淮汽车电池系统部技术总监秦李伟则表示,安全是主机厂们对于开发的底线,因而从这个角度来说,固态电池作为解决这一安全问题的重要利器,是非常有价值的技术方向。
他认为,从目前掌握的情况来看,就国内外的科研院所、企业的研究进度,乐观估计到2030年将会看到固态电池装车。
“钠离子电池三年内还起不来,将会大大影响产业化的步伐”
除了上述提及的固态电池,钠离子电池亦是当前颇受关注的一个领域。
蜂巢能源技术中心副主任高飞表示:“为什么要做钠电池?因为根据我们国家碳中和的目标,到2030年要碳达峰,需要130GWh的储能,需要880GWh新能源车,对碳酸锂需求超过200万吨。从资源安全、降低成本方面,钠离子电池都是应运而生。”
钠离子电池具有价格低廉、性能好等这些优势,但是核心就是体积能量密度太低,高飞认为它应该在网格储能和轻型动力上作为核心发展方向。
当前蜂巢能源将推出135~140Wh/kg的第一代钠离子电池产品,并且有希望做到180~200Wh/kg斤。
南法恩莱特新能源科技有限公司副总经理孔东波也表示,整个钠离子电池的发展跟锂离子电池发展的思路是一样的,也分为几个路线:层状氧化物、普鲁士白。
孔东波认为,钠离子电池批量化生产以后,成本是非常具有优势的——有可能降低到30%~40%。
其次,钠离子电池的化学稳定性非常好,安全性能也非常高,并且现在的锂电设备不用很大的调整就可以生产钠电池,调整起来非常方便,这就是很多的锂电池生产厂家、研究机构都在研究钠电池的一个重要因素。
但钠离子电池有很多的问题挑战,首先整个钠离子电池离子半径要比锂离子电池的离子半径大很多,从而造成动力学非常缓慢,电极材料体积变化大,循环性比较差,整个系统所有组件包括电极材料、隔膜都需要达到进行大的开发力度,我们不能完全沿用之前的锂离子电池的方式来。
因此钠离子电池的主要应用场景预计是在两轮电动车、A00级乘用车上,因为其主要的问题不是重量能量密度低,而是体积能量密度低,在有限的体积内装的电池太少了,这也是业界需要突破的一个问题。
负极材料方面,现在业界的困扰比较大,因为硬碳是目前钠离子电池唯一的负极材料。如果采用石墨作为负极,那么钠离子体积将会更大。
深圳市研一新材料有限责任公司董事长兼总裁岳敏则表示,现在钠离子电池非常热,钠离子电池会是锂电之后率先产业化的电池,有其应用的空间,但其应用不会像我们期待的这么乐观。
他直言,如果钠离子电池三年内还起不来,将会大大影响整个新能源电池产业化的步伐。因为现在锂价涨到这么高,如果还起不来,以后的发展还是会受影响。