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动力电池用三元材料蓄势待发

更新时间:2014-03-31 17:23:15 点击: 编辑:锂辉电池

    三元材料的热稳定性和安全性虽不如磷酸铁锂(LiFePO4)材料,但显著优于LiCoO2,所以三元材料同样可以作为动力电池正极材料,应用在新能源汽车领域。既能用于3C电子产品,也可用于新能源汽车动力电池,这也是镍钴锰三元材料的突出特点。但3C产品和动力电池对正极材料的要求相去甚远,针对这2种不同的应用领域,开发不同的三元材料,才能满足不同类型电池的个性化需求。

    动力电池领域,三元材料的优势在于其能量密度较LiFePO4高。国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》明确提出“电池模块的能量密度大于150Wh/kg”的要求,而磷酸铁锂(LiFePO4)电池难以满足该指标。2012年,科技部、工信部、财政部联合组织实施了新能源汽车产业技术创新工程,明确要求车用动力电池单体的能量密度,应达到180Wh/kg以上。在此目标下,高能量密度、高安全性的三元材料成为正极材料的首选。该创新工程极大地刺激了国内动力电池用三元材料的开发,目前国内已有部分电池厂商开始了三元素动力电池的生产销售。

    尽管三元材料在能量密度方面具有优势,但其在安全性及长循环性能方面可改善的空间还很大。LiFePO4材料由于晶体结构上固有的稳定性,电池的安全性能显著优于三元素动力电池。三元材料最终能否把磷酸铁锂(LiFePO4)材料挤下动力电池首选正极材料的“宝座”,除了提升自身稳定性外,还需要电解液、负极等其它电池组分针对安全性做出成功的协同优化。

    在动力电池材料领域,锂电材料生产公司制定了分阶段发展策略:
 第1阶段,持续优化磷酸铁锂(LiFePO4)材料,将电池能量密度优化到150Wh/kg左右,使新能源汽车实用化,进而采用动力型三元材料,可使电池能量密度提升到180Wh/kg以上;
 第2阶段,优化出实用的富锂锰基、高镍材料,结合硅系负极,将电池能量密度提到200~300Wh/kg ;
 第3阶段,探索可实用的锂硫、锂空等电池体系,可能实现能量密度500Wh/kg的中长期目标。
 目前动力用磷酸铁锂和三元材料都已进入到产业化应用阶段,如何从成本、性能方面实现真正意义上的市场化应用将是近期面临的挑战;而第2、3阶段的目标要在动力电池领域产业化实施还有相当长的路要走。

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