中國儲能網訊：動力電池單體達300wh/kg的目標已經實現，但想要量產應用還需克服諸多困難。
近期，由中信國安盟固利動力科技有限公司牽頭承擔的北京市科技重大專項——“電動汽車用300Wh/kg級三元系高比能量鋰離子電池研制”項目通過了北京市科學技術委員會專家組驗收。
據了解，該項目于2017年1月由北京市科委立項，旨在帶動新能源汽車高比能量動力電池的研發(fā)推廣。項目組此次所開發(fā)的單體電池質量比能量達310.3Wh/kg，體積比能量達659.3Wh/L，電池循環(huán)壽命可達到1000次。
項目同時還開發(fā)出了高比能量動力鋰電正極材料，新型高安全、耐高壓電解液等匹配鋰電池材料，對推動300Wh/kg級以上高比能量單體電池的產業(yè)化有積極作用。
而在此之前，包括國軒高科、力神電池、寧德時代等多家電池企業(yè)也開發(fā)出了300wh/kg高比能電池樣品。
具體來看，上述電池企業(yè)都幾乎都采用了高鎳正極+硅碳負極的材料體系，匹配研發(fā)新型高壓電解液解決電池內部膨脹循環(huán)壽命低等問題，采用軟包技術路線，從而開發(fā)出了300wh/kg的單體電芯。
事實上，在補貼政策的導向作用下，國產動力電池的能量密度在近兩年出現快速上升。磷酸鐵鋰電池單體比能量平均達到160wh/kg，系統140wh/kg左右；三元電池單體比能量在220-240wh/kg左右，系統能量密度在140-160wh/kg左右。
2019年，動力電池能量密度有進一步上升趨勢。量產的磷酸鐵鋰電池有望達到190wh/kg，系統160wh/kg；高比能三元電池單體達260wh/kg，系統達180wh/kg以上。
從當前動力電池能量密度上升趨勢來看，單體300wh/kg的動力電池有望在2020年實現產業(yè)化應用，但規(guī)模不會太大。由于高鎳電池還面臨著高鎳材料不成熟、制造工藝待提升、產業(yè)鏈配合不完善等問題，因此距離大規(guī)模量產應用還存在一定距離。
與此同時，由于動力電池能量密度持續(xù)提升，電池的安全性和一致性可靠程度出現了松動。能量密度提升若是犧牲了電池的安全性和循環(huán)壽命，屆時或將引發(fā)一系列的安全事故，進而對新能源汽車產業(yè)產生致命打擊。
因此，當前包括主機廠和電池廠都在圍繞2019年動力電池能量密度水平而討論，普遍認為不宜盲目提升。而是要在保證電池安全的基礎上進行多元化開發(fā)設計，充分發(fā)揮磷酸鐵鋰和三元電池的性能優(yōu)勢，提升電動汽車的產品競爭力。
下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術和大事件吧。
1、美國破壞性創(chuàng)新助力鋰電池技術突破
德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會發(fā)布的一份全球鋰電產業(yè)發(fā)展的報告中，特別提及了美國在研發(fā)和產業(yè)領域的破壞性創(chuàng)新，即實現至少一種性能參數，如能量密度比現有的鋰離子電池有顯著改進的技術。
從今年開始，包括SilaNanotechnologies、Solid Power、Quantum Scape等幾家初創(chuàng)企業(yè)將把他們的電池推向商業(yè)市場。
SilaNanotechnologies的首席執(zhí)行官GeneBerdichevsky說：“我們花了8年時間，大概進行了3.5萬次材料合成，才有了商業(yè)化的東西?！?
SilaNanotechnologies公司此前獲得了來自西門子等全球知名公司7000萬美元的D輪融資，用于繼續(xù)調整電池技術以及建設其第一條硅負極電池商業(yè)生產線。Sila目前的汽車合作伙伴之一是寶馬。
點評：實驗室里面從不缺乏創(chuàng)新性的鋰電池技術，例如鋰空氣電池、石墨烯電池和全固態(tài)電池等。但從現有的技術來看，上述新型電池技術的產業(yè)化時間還遙遙無期，主要是原材料的制備技術還不成熟以及電池制造成本難以降低，鋰離子電池依然是當前比較成熟可靠的解決方案。
2、動力電池將納入電動汽車“三包”
3月14日，《家用汽車產品修理、更換、退貨責任規(guī)定(修訂征求意見稿)》(以下簡稱“汽車三包”修訂稿)在司法部中國政府法制信息網和市場監(jiān)管總局網站同時發(fā)布，向全社會公開征求意見。任何單位和個人均可在4月13日前，通過網絡、電子郵件、信件等方式將意見建議反饋給市場監(jiān)管總局。
此次“汽車三包”修訂稿對家用電動汽車的“三包”責任進行補充完善：
1）將動力蓄電池、行駛驅動電機作為與發(fā)動機、變速器并列的家用汽車主要系統，納入免費更換總成的規(guī)定范圍；
2）將動力蓄電池、行駛驅動電機與其主要零件反復發(fā)生的質量問題納入退換車條款；
3）要求生產者將動力蓄電池放電容量衰減限值和對應的測試方法明示在“三包”憑證上；在退換車條款中補充了家用電動汽車動力蓄電池起火的故障。
4）油電混合動力汽車中的動力蓄電池、行駛驅動電機適用于本規(guī)章。氫能源等其他新能源汽車目前尚未批量上市，本次修訂暫不涉及相關內容。
同時，“汽車三包”修訂稿進一步加大對消費者合法權益的保護力度。針對當前消費者退換車支付使用補償費用偏高的問題，通過對比研究國外類似法規(guī)和測算，將使用補償系數n從現行《汽車三包規(guī)定》中的0.5%至0.8%調整到上限不超過0.7%、下限不封底。
考慮到目前“三包”起算日期按開具購車發(fā)票之日起計算，而實際銷售活動中存在向消費者交付產品晚于開具發(fā)票日期的情況，為此增加按照實際交付日期起計算“三包”期限的規(guī)定。
點評：當前因為鋰電池技術、三電系統以及充電網絡等一系列不成熟、不完善的原因，導致電動汽車存在一系列質量問題，動力電池的質量問題尤其突出。而此次將動力電池納入電動汽車“三包”范圍，給消費者提供了一個保障，同時也給主機廠和電池廠上了一道箍，避免消費者的權益遭到侵害。
3、寧德時代采用界面膜包覆解決硅碳硬傷
硅基材料就被看做替代石墨的下一代材料，據測算，硅基負極材料的比容量可達石墨負極的10倍，被看作是后者的“替代者”。
傳統硅基材料的應用，主要采用碳包覆技術，即在硅材料表面復合一層碳材料。但由于硅材料充放電過程中體積變化高達300％，多次循環(huán)后表面包覆的碳材料會破碎、脫落，對硅材料的保護作用大幅減弱，從而導致電池循環(huán)性能不佳。
寧德時代首席科學家吳凱介紹，寧德時代摒棄了傳統碳包覆技術，轉向研究人造電解質界面膜包覆技術。歷時2年多，將這一技術應用到硅材料制備，開發(fā)出具有自主知識產權的新型人造電解質界面膜包覆的硅碳復合負極材料，其循環(huán)性能表現顯著優(yōu)于國外產品。
“與碳材料相比，人造電解質界面膜與硅材料的結合作用力更強、彈性更好、不易破碎或粉化，對硅材料起到很好的保護作用，因此能夠在循環(huán)中大幅提高硅材料的界面穩(wěn)定性，從而提升電池的循環(huán)壽命?！?
點評：基于該技術，寧德時代已經率先開發(fā)出比能量(質量能量密度)達304Wh/kg的電池樣品，這表明其采用的人造電解質界面膜包覆技術在一定程度上解決了硅碳材料的膨脹問題。此舉將促進國內充分掌握材料改性、前驅體合成等多方面的核心技術，實現關鍵材料技術的國產化，為硅碳復合負極的逐步商業(yè)化推廣應用提供了重要保障。
