行業(yè)趨勢

　　1、高能量密度和快充是未來技術(shù)趨勢

　　2、政策和市場需要高能快充技術(shù)方案

　　國家政策方面，工信部等四部委在《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》中明確提出:2020年，鋰離子電池單體比能量>300Wh/kg，系統(tǒng)比能量爭取達(dá)到260Wh/kg。

　　石墨負(fù)極材料的性能已接近其理論極限，以石墨材料為負(fù)極的技術(shù)方案無法達(dá)到這一要求。

　　2018年《關(guān)于調(diào)整新能源汽車推廣應(yīng)用財政補貼的通知》中的財政補貼對應(yīng)的電池單體比能量、續(xù)航里程等性能要求向上遷移，對電池性能要求升高，鼓勵行業(yè)發(fā)展高能量密度的電池解決方案。市場客戶需求方面，鋰電池的充電便利性和續(xù)航里程是影響客戶體驗的重要因素。

　　《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄(2018年第3批)》中的純電動乘用車車型平均續(xù)航里程已經(jīng)超過350km。但是，一般的新能源汽車充電時間在5-8個小時左右，快充時間在1-2個小時左右。

　　相比傳統(tǒng)能源車型，新能源汽車在使用便利性，尤其是在電池的高能量密度和快充性能上還有很大提升空間。

　　鈦酸鋰仍占一席，快充性能優(yōu)異

　　鈦酸鋰快充性能優(yōu)異。鈦酸鋰具有尖晶石結(jié)構(gòu)所特有的三維鋰離子擴(kuò)散通道，因此功率特性優(yōu)異。鋰離子在鈦酸鋰晶體中的擴(kuò)散系數(shù)是2x10-8cm2/s,比石墨負(fù)極高了一個數(shù)量級。鈦酸鋰電池充電倍率可以達(dá)到10-20C，而普通石墨負(fù)極材料的充電倍率僅有2-4C。

　　鈦酸鋰在電動大巴和儲能領(lǐng)域應(yīng)用普及。鈦酸鋰電池安全性高、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍廣、可快速充放電，因此在電動商用車(巴士、軌道交通等)、儲能市場(調(diào)頻、電網(wǎng)質(zhì)量、風(fēng)場等)及工業(yè)領(lǐng)域(港口機械、叉車等)應(yīng)用較為廣泛。

　　國內(nèi)的新能源整車廠家珠海銀隆，采用的也是鈦酸鋰作為負(fù)極的電池技術(shù)方案。

　　硅碳復(fù)合材料能量密度高，將成負(fù)極材料未來方向

　　硅材料比容量高，可快充，最具發(fā)展前景。石墨的理論能量密度是372mAh/g，而硅的理論能量密度超過其10倍，高達(dá)4200mAh/g。使用硅材料作電池負(fù)極來提升電池能量密度，已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的方向之一。

　　我國負(fù)極材料生產(chǎn)企業(yè)貝特瑞的硅碳復(fù)合負(fù)極材料已經(jīng)量產(chǎn)，客戶為韓國三星。

　　硅材料量產(chǎn)尚有瓶頸，硅碳復(fù)合大勢所趨。

　　硅材料使用的瓶頸在于其循環(huán)性能較差:硅顆粒在脫嵌鋰時的高膨脹率(硅負(fù)極充放電膨脹可達(dá)360%，而普通石墨僅為10%)導(dǎo)致負(fù)極在循環(huán)過程中快速衰減;硅顆粒表面SEI膜持續(xù)生長會對電解液和鋰離子造成不可逆消耗。

　　目前，相對較為成熟的技術(shù)方案是，采用體積效應(yīng)小、循環(huán)穩(wěn)定性好的碳材料作為載體，摻入高比容量的硅材料作為主要活性體，以此合成硅碳復(fù)合材料。硅碳復(fù)合材料能夠有降低硅材料在充放電過程中體積膨脹造成的負(fù)面影響。

　　硅碳復(fù)合的工藝方式有包覆、摻雜和嵌入。特斯拉使用了碳包覆氧化亞硅的技術(shù)方案，通過在人造石墨中加入10%的硅基材料，已將硅碳復(fù)及材料應(yīng)用到量產(chǎn)車型Model3。其電池能量密度達(dá)到300wh/kg，電池容量達(dá)到了550mAh/g以上。