作者:科信 来源:中国科协网 发布时间:2020/9/29 21:18:11
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新能源汽车动力转型,电池技术创新是关键

 

“动力电池是新能源汽车的核心部件,也是新能源汽车动力转型的关键支撑。”近日,在2020世界新能源汽车大会的“先进动力电池技术创新”主题峰会上,中国电子科技集团公司第十八研究所研究员肖成伟说。

他强调,新能源汽车要求动力电池具有高能量密度、高功率密度、高安全等特性,先进动力电池技术的创新对新能源汽车的发展至关重要。

肖成伟表示,“未来,刀片电池技术、CTP(Cell To Pack)和大模组技术、无钴电池技术、锂离子电池干法工艺技术是当前的几个技术创新热点。”在这场精彩纷呈的主题峰会上,来自学界和业界的专家对这些技术创新点进行了细致、深入的分享,为线上线下的观众奉上了一场动力电池新技术的思想盛宴。

动力电池新要求:高能量密度、高功率密度、高安全性

2019年,全球主要国家新能源汽车销量超过210万辆,中国销量达到120.6万辆,占中国新车销售比例达4.68%。截至2019年底,全球新能源汽车累计销量突破720万辆,中国占比50%以上。

中国新能源汽车的市场目标是:2020年销量达到500万车辆,2025年达到3000万辆,2030年达到7500万辆,2035年达到12000一14000万辆。

新能源汽车蓬勃的市场发展也对动力电池提出了更高的要求,如何实现高能量密度、高功率密度和高安全性是学界和业界着力探索的方向。

“在国家的支持下,动力电池能量密度的指标逐年提升。高比动力电池是国家支持研究的重点方向,技术与产业化进展都很快,已经实现产业化电池的体系。”肖成伟说。

谈及动力电池技术的进展与趋势,他介绍,中国锂离子动力电池技术路线的变化趋势呈现混合动力和纯电动汽车领域应用并重,纯电驱动汽车领域应用为主,兼顾混合动力汽车领域。300Wh/kg高比能锂离子电池成为当前产业化热点。

“未来,需要重视能量密度、功率密度、安全、循环耐久和成本之间的平衡,智能制造和数字化工厂设计,动力电池系统的设计开发及产业化水平,标准化(单体、模块及系统)及全生命周期的测试验证(尤其是安全可靠性),新材料及新体系电池前瞻技术的研发(固态电池、锂硫、锂空气电池盒锂离子电池等)等五大方面的问题。”肖成伟说。

先进动力电池技术:齐头并进、各有千秋

上海大学教授张久俊介绍,目前锂离子电池的应用广泛,主要有车用锂离子电池、锂硫电池、锂空气电池三种类型。“就锂离子电池在汽车领域的应用来说,目前我们强调续航里程要达到400公里,到2030年就要达到700公里。未来还需要进一步的增加能量密度、功率密度和寿命,提高安全性。”张久俊说。

中科院物理研究所研究员黄学杰就动力电池无钴正极材料的技术研究做了分享,他介绍,第一代无钴材料是锰酸锂,第二代无钴材料是碳酸铁锂,目前主要是锂、镍、钴三元电池。随着材料技术进步,大家正在不断努力降低钴的含量,目前可以做到钴占10%,今后可能降至5%,接着降至3%。

厦门大学特聘教授董全峰认为,未来社会能源支持系统需要可再生能源和高效电化学储能的结合。先进动力电池的发展目标是构建高比能量和高比功率的新型电化学储能系统。

“电化学储能途径一般有两种,一类是典型的氧化还原反应(传统电池),再一类是界面上的电荷的存储和释放的过程(超级电容器)。我们团队提出了一个新的模型,经过对材料的表面调控,能够实现既具有高的表面面积,表面上又具有和大量离子电化学吸附的能力,填补前两类的空白。”董全峰说。

宁德时代新能源科技股份有限公司研发联席总裁梁成都认为,以CTP为代表的动力电池系统高效成组技术是未来创新趋势。其优点众多,零件数量降低40%,能量密度增加10%-15%,同时,寿命延长10%,成本降低10%,产品系统也可靠安全。

比亚迪股份有限公司深圳开发中心副总监鲁志佩介绍了比亚迪在高集成刀片动力电池方面的技术创新。他提到,刀片电池可使零部件数量减少40%,VCTP增加50%,整个电池系统成本下降30%。“我们在刀片电池上投入了大量的研发,期望实现更高的集成效率、更高能量密度,让刀片电池具有更大的竞争力。2025年预期可以达到73%的集成效率,体积能量密度达到300Wh/kg。”他说。

 
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