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    解讀技術路線圖:動力鋰離子電池篇

    2021-03-08 ryder

    十月二十六日,我國汽車工程學會在其年會上公布了《節能與新能源汽車技術路線圖》,包括節能汽車、純電動和插電式混合動力汽車、燃料動力電池汽車、智能網聯汽車、汽車制造技術、汽車輕量化技術及動力鋰離子電池技術等七大范疇將來15年的發展路線制定。工業和信息化部裝備工業司副司長瞿國春強調,路線圖為汽車產業發展指明了發展方向,明晰了重點和路徑,希望成為行業一致的行動指南。


    為了具體解讀這份關乎我國汽車產業發展的七大路線圖,我們將結合《節能與新能源汽車技術路線圖》完整版,分七篇逐一解析七大技術路線圖的制定背景以及具體的發展規劃。此文為第二篇:動力鋰離子電池技術路線圖,第一篇為:《深度解讀七大技術路線圖:純電與插混篇》。


    其性能的優劣筆直影響電動車的市場使用和一般消費者的接受度,如安全性、能量密度、功率密度、壽命以及成本等。目前世界范圍內動力鋰離子電池的研發和產業化緊要聚集在三個區域,分別位于德國、美國,及中日韓所在的東亞地區,鋰離子動力鋰離子電池的加工目前也緊要聚集在中日韓三個國家。


    從技術及產業的角度綜合來看,日本在技術方面依舊領先,韓國在市場份額上超越日本占據第一位,我國的電池公司數量最多,產量最大。我國動力鋰離子電池產業化集中區域緊要有四個:珠江三角洲、長江三角洲、中原地區和京津冀區域。超過100家動力鋰離子電池公司開展動力鋰離子電池及電池系統的研發及產業化工作,超過了1000億產業資金投入,形成了超過400億瓦時的年加工量力,技術研發及產業化進展顯著。


    在技術方面,動力鋰離子電池單體和模塊通過了GB/T31485安全性的要求,但電池系統的安全性有待進一步驗證和提升。關鍵材料基本實現了國產化,單體技術水平與國外基本處于同一水平。已形成了較為完善的鋰離子動力鋰離子電池產業鏈體系,掌握了動力鋰離子電池的配方設計、結構設計和制造工藝技術,加工線逐漸從半自動中試向全自動大規模制造過度。產品平均一致性、系統集成技術、加工自動化程度,需加緊追趕。


    動力鋰離子電池的發展與需求


    研發新型鋰電池和新體系電池、提升動力鋰離子電池智能制造水平、完善驗證探測辦法和標準體系,既是我國節能與新能源汽車的發展需求,也是我國動力鋰離子電池發簪的關鍵任務,具有緊迫性。


    在此背景下,將我國動力鋰離子電池發展分為三個階段:2020年,技術提升階段。新型鋰電池實現產業化,能量型鋰電池單體比能量達到350Wh/kg,能量功率兼顧型動力鋰離子電池單體比能量達到200Wh/kg。動力鋰離子電池實現智能化制造,產品性能、質量大幅度提升,成本顯著降低,純電動車的經濟性與傳統汽油車基本相當,插電式混合動力汽車步入普及使用階段。


    2025年,產業發展階段。新型動力鋰離子電池技術取得顯著進展。動力鋰離子電池產業發展與國際先進水平接軌,形成2-3家具有較強國際競爭力的大型動力鋰離子電池公司,國際市場占有率達到30%。固態電池、鋰硫電池、金屬空氣電池等新體系電池技術不斷取得沖破,比能量達到400Wh/kg以上。2030年,產業成熟階段。新體系電池實實際用化,電池單體比能量達到500Wh/kg以上,成本進一步下降;動力鋰離子電池技術及產業發展處于國際領先水平。


    技術路線圖——EV電池


    技術路線圖——EV之新體系電池


    固態電池:2020年,逐步實現固態電解質、高比能正極材料合成及三維骨架結構鋰合金構建技術,實現300Wh/kg小容量單體電池樣本制造。2025年,固態電池界面調控技術,實現400Wh/kg大容量單體電池樣品及成組技術。2030年,固態電池推廣使用。


    鋰硫電池:2020年,實現鋰電池粉化抑制技術,碳硫電極微觀結構調控,單體電池制備技術。2025年,大容量動力鋰離子電池示范使用。2030年,鋰硫電池推廣使用。


    金屬空氣電池:2020年-2030年,廉價氧催化材料技術開發;水系金屬空氣電池技術開發。在氧環境下研究有機鋰電池空氣電池,明確反應機理;鋰電極界面保護技術開發。2020年,廉價氧催化材料技術和水系金屬空氣電池技術實實際用化;同時,空氣環境研究鋰空氣電池、選擇性防水隔膜技術開發、大容量單體電池制備工藝研究取得進展。

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