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嘉宾演讲摘录|赵世玺:锂离子动力电池正极材料产业发展现状

锂离子动力电池正极材料产业发展现状(摘录)

——清华大学深圳国际研究生院研究员赵世玺

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锂离子电池由“正极(阴极)、负极(阳极)、隔膜、电解液”四大原材料组成。锂电池的能量密度、循环性能、倍率性等电性能主要取决于正极材料,正极材料占电芯成本的比重最大,大概在35%-40%。

锂离子电池具备较优异的综合性能,但不同类型的锂电池,其性能差异依然存在。主要原因在于构成锂电池的主要材料范围广、差异大,尤其是在正极、负极、隔膜、电解质的选择与匹配上,因应用需求不同而需要选择不同的类型,最终的产品性能可能差距较大。电池安全是商用电池首要考量的“红线”。影响电池安全性能的关键因素包括内部因素与外部因素,内部因素指构成电池的各部分材料的性能,外部因素指电池使用过程中因操作不当带来的过充过放等现象。

锂离子电池的发展史是正极材料的发展史。锂离子电池经过30年的发展,电池工业正在迅速向更高能量密度和更低成本的电池技术努力,以达成零碳排放的目标,比能量已由 1991 年的 80Wh/kg 提升至当下的 300Wh/kg。技术方向包括硅负极的研发,固态电池的探索,以及磷酸铁锂,钠离子电池等领域的拓展。主要的趋势包括电池和车企构建合资企业,大规模的清洁能源资本投资,以及车企对未来电动汽车的投资。

如今,无钴正极成了行业趋势,高镍正极兴起。正极是电池发挥性能的基石之一,针对正极材料的开发十分关键,但材料的研制方向相对繁杂,有必要进行开发策略的梳理。能量密度为主要性能提升点的正极材料开发路径是主线。正极“无钴化”是高镍的终极演进目标,“代钴”元素的引入是关键。正极材料发展趋势体现在,短期 1-2 年,高镍正极是较明确的开发及应用方向;中期 3-5 年,富锂锰基、高电压正极等更满足比能要求;长期8-10年,无锂正极的应用将使体系发生较大革新。

作者:记者 李紫英 整理 编辑:滕娟