近年來,受新能源汽車飛速發展的影響,整個鋰電產業都發生了由量變到質變的飛躍式發展。在下游終端市場的強勁需求拉動下,鋰電四大材料產業在迎來新一輪市場擴張機遇的同時,也加快了在新技術方面的推進速度。
正極材料:石墨烯、新制備方法助力
鋰電池產業鏈由正極材料、負極材料、電解液、隔膜四大部分組成。其中,正極材料性能直接影響著鋰離子電池的多項性能。近年來,國內外眾多科研機構及企業在鋰電正極材料技術水平和質量控制能力上都下了很大功夫,成果卓著。
日本東麗于2016年11月25日宣布,其將多層石墨烯用于正極導電助劑可使電池能量密度提高20%。據東麗介紹,當碳黑與多層石墨烯的比例為1:1時,輸出功率提高了約1倍,導電助劑全部采用多層石墨烯時,能量密度提高了約20%。
近日,中國科學院青島生物能源與過程研究所研究員梁漢璞帶領的能源材料與納米催化團隊利用熱重-紅外聯用技術,成功大規模可控地制備出高純度釩氧化物(V6O13)無鋰正極材料。該技術成功地證明了商用V6O13正極材料中含有雜質,這些殘留物會影響其電化學性能,從而為鋰金屬聚合物電池釩氧化物正極材料的可控制備提供了技術保障。
負極材料:高標準石墨材料比肩國外
負極材料作為鋰電池的四大關鍵材料之一,決定了鋰電池充放電效率、循環壽命等性能。目前負極材料以碳素材料為主,占鋰電池成本較低,在國內基本全面實現產業化。近年來我國在高性能鋰電負極材料領域已取得系列進展,北京理工大學鋰電負極材料的相關研究人員基于介孔碳技術開發了一種高性能石墨負極材料中空碳微球,該材料不僅具有高容量特性,并且具有良好的循環性能。
西北大學石墨烯制備技術與產業應用課題組完成了批產量500公斤的石墨烯改性石墨鋰電負極材料的工業化放大試驗,產品性能達到了國際高性能石墨負極材料指標。同時,實驗室制備出多種超過1000mAh/g石墨烯鋰電池負極材料,與國際研究同步。
隔膜:材料復合化、結構復雜化是趨勢
隨著動力電池對能量密度要求的不斷提高,以鎳鈷錳(NCM)三元正極材料為代表的動力鋰電池路線逐漸興起。全球汽車動力鋰電池使用的隔膜以三層PP/PE/PP、PE+陶瓷涂覆等產品為主。與此同時,其他一些新型隔膜材料產品也在不斷涌現并開始實現應用,濕法+涂覆將成為未來趨勢。濕法隔膜在經過陶瓷涂覆后能大幅提高電池的安全性能。
對于隔膜材料的未來,業內人士認為,我國隔膜產業應當在引進和吸收中發展,應該說沒有哪種隔膜適應于所有的電池產品,隔膜產品應該多樣化;另外,隔膜材料的復合化、結構復雜化將是必然趨勢。
電解液:進一步延長鋰電池的壽命和續航里程
電解液作為帶動鋰離子流動的載體,對電池的比容量、工作溫度范圍、循環效率和安全性能等至關重要,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能的保證,同時對鋰電池的運行和安全性具有舉足輕重的作用。近日,繼“防燃電解液” 、常溫溶融水合物電解液兩種全新電解液技術研發問世之后,豐田在電解液方面開發出了一種聽上去“高大上”的新技術。
豐田的新技術就是結合高強度X射線和含重元素的電解液,利用層疊電池將鋰離子在電解液中的狀態可視化。這種觀察方法能夠對鋰離子失衡的情況進行實時觀察,從而為提升外插充電式混合動力車(PHEV)和電動車(EV)的續航里程以及電池的壽命等明確研發方向。
電池中國網認為,近年來,全球鋰電池產業發展迅速,成為鋰電四大材料科研技術不斷推陳出新的巨大推動力,而四大材料的進步也將帶動鋰電產業的進一步發展。同時,我國鋰電四大材料產業正在逐步走出低價競爭、技術落后、品牌缺失的低端競爭領域,與國外產業間的差距正在不斷縮小。
可以預見,隨著科研院所與材料企業不斷加強研發,提升材料產業技術水平,以及新能源汽車市場的帶動,我國鋰電四大材科產業將迎來長足發展。
可以預見,隨著科研院所與材料企業不斷加強研發,提升材料產業技術水平,以及新能源汽車市場的帶動,我國鋰電四大材科產業將迎來長足發展。(來源:電池中國網)