动力电池一直是制约新能源汽车发展的“命门”。各大动力电池企业、整车厂都在奋力突破技术瓶颈。动力电池将有哪些发展趋势呢?我们一起来盘点!
动力电池发展趋势
趋势一:正极材料朝高镍化发展,
逐步降低钴、锰含量
三元锂电池的正极材料通常由镍钴锰或镍钴铝组成。在镍、钴、锰(铝)等金属原材料中,钴资源较为稀缺且分布不均,目前中国已探明钴储量约8万吨,仅占全球总储量约1%,高度依赖进口。随着新能源汽车的爆发,钴价也随之水涨船高。因此,降低三元材料中钴的含量对正极厂商整体成本控制至关重要。
钴在三元电池中起到稳定结构的作用,并不参与电化学反应;镍的作用在于提高材料的体积能量密度。所以在高镍的同时,降低钴含量,是提升电池能量密度和降低成本的好方法。主流动力电池企业都把低钴及无钴化电池作为下一代动力电池研发方向。但三元电池真正去钴后的安全性、电解液匹配等技术难题仍有待突破。目前NCM811(镍钴锰的含量比例为8:1:1)是已实现量产的钴含量最低的镍钴锰三元电池。
NCM811电池
趋势二:硅基等负极材料是未来发展方向,
硅碳与硅氧为主要技术路线
负极材料是锂离子电池的核心材料之一,锂离子电池性能提高一定程度上取决于对负极材料性能的改善。锂电池负极主要分为碳材料和非碳材料两大类。目前负极材料市场依旧保持以人造石墨为主,天然石墨为辅的产品结构。
从技术层面来看,石墨负极材料的容量上限已无法满足电动汽车更高能量密度的需求,硅是提升动力电池能量密度的关键。目前,硅基材料的主要发展方向是硅碳复合材料与硅氧复合材料。
随着动力电池能量密度要求的提高,硅碳负极搭配高镍三元材料的体系成为发展趋势。电池企业均在4680电池技术上有产能规划。4680大圆柱和快充技术也有望加速硅基负极的应用。
4680电池
趋势三:动力电池结构向大模组、
无模组方向创新
除材料迭代以外,结构革新是动力电池另一条重要的技术发展路径。传统新能源汽车动力电池系统一般是“电芯-模组-电池包”三级装配模式。但模组配置方式的空间利用率只有40%,很大程度限制了其它部件的空间。因此各大厂商在电芯、模组、封装方式等方面进行结构上的改进和精简,以提升电池的系统性能。电池一体化(CTP、CTC、CTB)的发展逐渐成为行业的重点研究、应用方向。
图片来源于网络
趋势四:动力电池技术路线呈多元化发展
全球锂资源的储量有限,且我国的钴、镍等资源探明储量全球占比低,锂离子电池发展远期将受锂资源短缺限制。2021年,国家发改委、国家能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》指出,新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备。意见提出,要坚持储能技术多元化发展。
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