富鋰錳基動力電池將有望成為未來鋰電必然趨勢

2020-12-05 電子發燒友

富鋰錳基動力電池將有望成為未來鋰電必然趨勢

發表於 2018-01-09 15:38:33

道路曲折的富鋰錳基動力電池終於也將迎來前途光明的的未來，新一代300-400Wh/kg動力鋰電池，是未來鋰電的發展主流，行業對於新一代高容量正極材料的需求顯得尤為迫切。

相較於目前業內趨之若鶩的高鎳三元電池和全固態鋰電池，被寄予厚望的富鋰錳基電池領域則一直顯得不溫不火。


 

前途光明的富鋰錳基正極材料

電動汽車是解決能源和環境問題的新型戰略產品，但目前電動汽車仍面臨續航裡程短、成本偏高和安全性有所欠缺等問題，嚴重製約了電動汽車的大規模推廣應用。因而，研究開發新一代300-400Wh/kg動力鋰電池，是未來鋰電材料及技術發展的必然趨勢。

同時，從目前的技術來看，通過降低電芯中非活性物質的質量比來提高電池的能量密度，幾乎已經達到了技術的極限，採用具有更高能量密度的正負極材料是提高電池能量密度更為有效的技術途徑。

我們知道，設計電池的第一準則是容量匹配，也就是正負極的容量要匹配。而目前鋰離子電池的正極比容量很低，在電池中的質量非常大（1克石墨負極材料要匹配2克以上正極材料）;如果用矽碳負極，正極材料的匹配量更大。因此，行業對於新一代高容量正極材料的需求顯得尤為迫切。

在已知正極材料中，富鋰錳基正極材料放電比容量達250毫安時/克以上，幾乎是目前已商業化正極材料實際容量的兩倍左右;同時這種材料以較便宜的錳元素為主，貴重金屬含量少，與常用的鈷酸鋰和鎳鈷錳三元系正極材料相比，不僅成本低，而且安全性好。因此，富鋰錳基正極材料被視為下一代鋰動力電池的理想之選，是鋰電池突破400瓦時/公斤，甚至500瓦時/公斤的技術關鍵。

日前，中國科學院院士、中國電動汽車百人會執行副理事長歐陽明高在一場「熱點問題交流會」上表示，就國內動力電池主要技術的進展來看，2020年動力電池單體300瓦時/公斤的目標是可以做到的。「到2025年，我們希望衝擊400瓦時/公斤的目標，這時候要改變的是正極材料。可選的正極材料有好幾種，目前新能源汽車重點專項取得突破性進展的是高容量富鋰錳基正極材料。」歐陽明高說道。

道路曲折的富鋰錳基動力電池

雖然富鋰錳基正極材料具有放電比容量的絕對優勢，但要將其實際應用於鋰動力電池，必須解決以下幾個關鍵技術問題：一是降低首次不可逆容量損失;二是提高倍率性能和循環壽命;三是抑制循環過程的電壓衰減。目前解決這種材料問題的手段很多：包覆、酸處理、摻雜、預循環、熱處理等方法，但是這些方法只能在某些方面提升材料的性能，還沒有萬全之策。也因此，有業內人士甚至預測，實現富鋰錳基動力電池的產業化應用並不現實。

可以看見，前景雖美好，但是富鋰錳基動力電池距離實際應用還有很遠的路要走。但電池中國網也了解到，國內對富鋰錳基材料的研究自2010年開始升溫以來，一些科研單位及電池企業的探索就從未停止。

目前有兩個科研單位承擔了該前沿基礎項目。一個是物理所，通過表面改性使得富鋰錳基正極的電壓衰減問題得到了較好的解決，充放循環100周後衰減控制在2%以內，應該說這是一個重大的進展。另外一個是北京大學的團隊，首次研製出了克容量400毫安時/克的富鋰錳基正極材料，這對於實現400瓦時/公斤甚至更高的電池能量密度目標是大有裨益的，但目前循環性還不是很好。

在企業方面，從中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會2017年調研情況來看，包括遨優動力、中航鋰電等多家企業均有富鋰錳基動力電池領域的規劃布局。

當升科技的「一種鋰離子電池富鋰Mn基正極材料前驅體的製備方法」於2017年9月獲得國家發明專利。據了解，該發明通過共沉澱法製備出密度和球形度高、流動性好的富鋰錳基正極材料前驅體，且產量高，工藝簡單，環境友好，有助於實現富鋰錳基正極材料的大批量生產。但該發明專利目前尚未應用於當升科技的實際生產中。

此外，江特電機量產富鋰錳基正極材料，技術水平已達國際先進，製造工藝已申請專利;國軒高科也有一項富鋰錳基正極材料的製備方法發明專利。

而遨優動力已經走在了行業前列。2017年12月，遨優動力宣布，公司研發團隊經過8年的潛心研發，通過材料納米化和碳層包覆技術，在電池製作過程中使用多種複合導電劑（如石墨烯、碳納米管等高導電性物質）提高材料倍率性能，成功研發製備出富鋰錳基軟包裝動力電池。據遨優動力總經理陳光森博士介紹，目前已經可以穩定量產的富鋰錳基動力電池能量密度達200-220Wh/kg，預計2020年可達350Wh/kg。

筆者認為，從正極材料發展方向而言，富鋰錳基材料同時具備高電壓、高容量優勢，且成本比三元材料低，隨著未來富鋰錳基正極材料的成熟，以及高電壓電解液等配套關鍵材料技術的突破，富鋰錳基動力電池成為未來高比能鋰動力電池的主流產品也未可知。需要注意的是，全產業鏈的緊密合作才能讓富鋰錳基動力電池產業化走得更快、更穩。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴

相關焦點

  • 對話新能源|富鋰錳基電池會是未來鋰電的發展主流嗎?
    因此，研發出新一代高能量密度的動力電池，是動力電池未來技術發展的必然要求和趨勢。在這種情況下，富鋰錳基材料電池就應運而生。然而，富鋰錳基電池會是未來鋰電池的發展主流嗎？而目前鋰離子電池的正極比容量很低，在電池中的質量非常大。而在已知正極材料中，富鋰錳基正極材料放電比容量達250毫安時/克以上，幾乎是目前已商業化正極材料實際容量的兩倍左右。同時，這種材料以較便宜的錳元素為主，貴重金屬含量少，與常用的鈷酸鋰和鎳鈷錳三元系正極材料相比，不僅成本低，而且安全性好。因此，富鋰錳基正極材料被視為下一代鋰動力電池的理想之選。
  • 【SNEC峰會】江特鋰電常務副總胡偉:富鋰錳基正極材料產業化現狀及...
    在峰會上，江特鋰電常務副總胡偉發表了《富鋰錳基正極材料產業化現狀及應用前景分析》的演講。我來自江特鋰電。陳博士前面講到富鋰錳基電池的應用情況，我今天的匯報題目是《富鋰錳基正極材料的產業化現狀及應用前景分析》。今天的匯報內容分四個層面展開。第一方面是富鋰錳基正極材料的概況，第二是富鋰錳基正極材料產業化現狀，第三是富鋰錳基正極材料應用前景分析，第四是公司情況。
  • 青島能源所開發出高性能無鈷富鋰錳基正極材料體系
    隨著電動汽車的持續發展，對於長續航動力鋰電池的需求日益增加。富鋰錳基鋰電池正極材料因其高比容量、高工作電壓、熱穩定性好、低成本等優點一直備受關注，是一種非常有潛力的動力型正極材料。但是其本身在循環中首效低、循環性能和倍率性能差、電壓衰降嚴重、無相匹配的高壓電解液等缺點阻礙了其進一步商業化和產業化的發展。
  • 我科研團隊自主開發出高性能無鈷富鋰錳基正極材料體系
    富鋰錳基鋰電池正極材料因其高比容量、高工作電壓、熱穩定性好、低成本等優點一直備受關注，是一種非常有潛力的動力型正極材料。但是其本身在循環中首效低、循環性能和倍率性能差、電壓衰降嚴重、無相匹配的高壓電解液等缺點阻礙了其進一步商業化和產業化的發展。作為動力電池正極材料中的重要元素之一，鈷起到穩定材料結構和提高循環、倍率性能的重要作用。
  • 新一代動力鋰電池富鋰錳基正極材料研究獲進展
    富鋰錳基正極材料改性前後的電化學性能 目前，電動汽車面臨續航裡程短和安全性不足等問題，制約了其大規模推廣。如果電動汽車擁有與燃油車相當的續航裡程（~500公裡），消費者駕駛電動汽車時將不再有裡程焦慮，有利於實現電動汽車的大規模推廣。目前商業化的動力鋰電池能量密度一般在150Wh/kg上下，要實現續航裡程翻倍，動力鋰離子電池的能量密度必須翻倍至300-400Wh/kg。
  • 胡健:固態電池、富鋰錳基電池等將引領動力電池新方向
    上證報中國證券網訊 第五屆中國國際鎳鈷鋰高峰論壇暨中國國際新能源鋰電材料大會7月13日在寧波開幕。上海有色網信息科技股份有限公司副總裁胡健在論壇上表示，國內新能源行業應從粗放式發展走向謹慎性投資。謹慎性投資包含成本優勢、技術驅動、順勢布局等方向。
  • 諾德股份將見證中國鋰電行業的創新與發展
    摘要 諾德股份作為高工鋰電十周年慶典暨高工金球獎頒獎典禮冠名贊助商，將見證中國鋰電行業的創新與發展。 2019年，動力電池產業跌宕起伏，面對產業的暗流湧動與市場的寒潮驟雨，鋰電企業仍然保持逆流勇進的勇氣，砥礪前行，向世界展示著鋰電行業向上的「中國力量」。 2020年，在新冠疫情打擊下，鋰電企業整體面臨更大的競爭壓力和生存挑戰，但逐步走出疫情影響之後，下半年國內鋰電市場恢復增長，細分領域頭部企業加速出海布局，進一步顯示了中國鋰電產業鏈的競爭實力。
  • 曹餘良&夏定國:表面質子化和包覆雙功能粘結劑抑制富鋰錳基正極...
    目前商業化的正極材料如鈷酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等，它們的比容量都不超過200mAh g-1，因此，發展高比容量的正極材料是打破鋰離子電池能量密度瓶頸的首要任務。富鋰錳基正極材料（LRMO）可釋放出250mAh g-1以上的比容量，因而被視為構建新一代高比能鋰離子電池的最佳正極材料選擇。
  • 鋰電設備企業深度綁定動力電池龍頭
    汽車業，新能源汽車持續滲透，動力電池廠商紛紛擴產。業內人士表示，鋰電池企業擴產將為鋰電設備行業帶來發展機遇，深度配套全球頭部動力電池企業的鋰電設備公司將獲得更大發展。景氣度提升寧德時代日前發布不超過390億元的投資計劃，建設福鼎基地鋰離子電池生產項目、江蘇時代動力及儲能鋰電池研發與生產項目（四期）、動力電池宜賓製造基地擴建項目，以進一步完善產能布局。中原證券指出，參考寧德時代等頭部動力電池供應商的產能規劃，未來幾年鋰電設備將大幅受益本輪動力電池擴產。
  • 動力電池市場未來的演化趨勢
    動力電池市場未來的演化趨勢 高工鋰電 發表於 2020-12-03 16:16:05 全球能源體系變革以及汽車電動化浪潮下，2020年國際車企對於動力電池的需求表現得更加
  • 鋰電前瞻:迎接TWh時代的技術、需求機遇,把握產業鏈龍頭與結構性...
    整體而言，目前刀片、CTP等新工藝逐步量產，無鈷、四元、富鋰錳基、半固態電池等新技術呼之欲出，未來仍需關注產業鏈技術與工藝的研究、量產、與對應帶來的供需格局演化。1）高鎳：安全性問題逐步完善，容百科技預期2025、2030年全球高鎳需求有望分別達到約125、360萬噸，分別佔正極種類比例45%、57%，未來10年CAGR高達39%。
  • 盤點未來10大最具潛力的鋰電池新材料
    盤點未來10大最具潛力的鋰電池新材料發表於：2017-08-01 00:00:00     來源：革新納米的發展正處於一個瓶頸期，能量密度已經接近其物理極限。我們需要新的材料或者技術去實現鋰電池的突破，以下幾種電池材料被業內人士一直看好，或將成為打破鋰電池障礙的突破口。
  • 鋰硫、鋰空氣都不靠譜,革新型鋰離子電池可能才是王道
    9月26日，百人會產業培訓新能源汽車產業高級研修班(華東班)在上海開班，聚焦電動汽車核心技術突破與創新，多位知名學者專家和行業專業人士就動力電池發展趨勢與前沿技術表達了自己的觀點。核心總結根據黃學傑和艾新平兩位老師的講課內容，動力電池的發展趨勢和前沿技術可以總結為以下四點：1、鋰離子電池仍是動力電池發展的重點
  • 2019年將是價值回歸年?內含近三年國內新增鋰鹽項目!
    昨日公布的《汽車產業投資管理規定（徵求意見稿）》（以下簡稱《意見稿》）相比，《規定》在動力電池投資方面取消了「能量型車用動力電池單體比能量應不低於300Wh/kg，系統比能量應不低於220Wh/kg」的要求。
  • 鋰電池未來何去何從?石墨烯/碳納米管最具潛力材料藏大招
    我們需要新的材料或者技術去實現鋰電池的突破，以下幾種電池材料被業內人士一直看好，或將成為打破鋰電池障礙的突破口。 1、矽碳複合負極材料 數碼終端產品的大屏幕化、功能多樣化後，對電池的續航提出了新的要求。當前鋰電材料克容量較低，不能滿足終端對電池日益增長的需求。
  • 未來10大最具潛力的鋰電池新材料
    我們需要新的材料或者技術去實現鋰電池的突破，以下幾種電池材料被業內人士一直看好，或將成為打破鋰電池障礙的突破口。1、矽碳複合負極材料數碼終端產品的大屏幕化、功能多樣化後，對電池的續航提出了新的要求。當前鋰電材料克容量較低，不能滿足終端對電池日益增長的需求。
  • 10大鋰電材料將決定行業發展方向
    塗覆隔膜的作用是：1、提高隔膜耐熱收縮性，防止隔膜收縮造成大面積短路；2、塗覆材料熱傳導率低，防止電池中的某些熱失控點擴大形成整體熱失控。　　隨著高電壓鋰電芯的發展及對鋰電池安全性的日益重視，高端數碼產品將廣泛使用採用一面塗陶瓷一面塗膠的溼法塗層隔膜，高端動力電池則採用溼法陶瓷隔膜。
  • 電動汽車的「發動機」:如何攻關動力電池正負極難題?
    出品：「科學與中國」院士專家巡講團製作：中國科普博覽監製：中國科學院部工作局 中國科學院計算機網絡信息中心近中期，我們涉及到的動力電池正極材料包括NCM、NCA和富鋰錳基，負極材料包括石墨與矽，NCM、NCA與石墨相對而言應用較為成熟，因此需要重點攻關的材料為富鋰錳基和矽基負極
  • 光大證券:固態電池有望成為下一代鋰電技術制高點,可關注龍頭企業...
    固態電池有望成為下一代高性能鋰離子電池。在全球範圍內，汽車電動化的趨勢已不可避免，而新能源車近幾年在我國快速發展，也將逐步成為我國未來重要的支柱產業，為鋰電池的發展提供了重要的基礎。此外，對長續航、高安全性動力電池的追求將推動研發的持續投入和技術的不斷革新。
  • 船舶鋰電化趨勢明顯 磷酸鐵鋰電池市場將迎新增長
    該船採用億緯鋰能配套的磷酸鐵鋰電池，相比同尺度燃油動力船舶每年可省油近百噸，無碳、硫等廢棄汙染物排放。01船舶電動化趨勢日趨明顯船舶電動化已是未來發展的必然趨勢。電動船舶能夠大幅降低船舶汙染物氣體排放，部分甚至可以實現零排放。