新形势下 汽车动力锂电池材料咋突围？

日前锂电材料产业与技术发展论坛上众专家热议了新能源汽车对于锂电池新的发展需求新形势下锂电池隔膜电极材料电解液等如何适应新的发展趋势以及动力锂电池材料产业如何抓住投资机会来自新能源汽车企业科研院所行业协会的专家学者为与会代表带来了视听盛宴

动力电池市场年增未来需四高一降

成都雅俊新能源汽车科技股份有限公司储能部副部长陈柯宇指出新能源汽车动力电池在使用过程中面临电池价格偏高充电时间过长续航里程较短环境通用性较差使用寿命短等问题因此新能源汽车对锂电池提出了新的发展需求一是提高高温低温充电放电的一致性二是通过电池设计以及材料改进实现高充电倍率三是提高能量密度主要通过基于现有高容量材料体系优化电极结构提高活性物质负载量应用新型材料体系提高电池工作电压优化新型材料体系使用新型电池结构等途径来实现四是提高安全性特别是在极端条件下的安全性五是降低成本六是注重电池二次回收利用

中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙表示未来五年新能源汽车用锂离子电池市场年平均增长率在左右锂离子电池技术进步主要来自关键电池材料创新研究与应用进展通过新材料的开发进一步提高电池性能提高质量降低成本改善安全性

刘彥龙指出锂离子电池电解液和隔膜对提升电池性能与安全越来越凸显出重要性电解液添加剂和隔膜涂层是配合锂离子电池提升电压提升能量密度维持寿命和保障安全的重要措施在电池电解液领域应重点围绕着功能电解液展开对添加剂的选择是当今电解液研究发展的焦点所在尤其以新型电解质体系含溶剂溶质与添加剂适用于高镍NCM动力电池的功能电解质含添加剂适用于储能电池中的电解质特别包含添加剂低温型电解质高温型摄氏度与阻燃型电解质为重点涂覆或复合隔膜则是当今隔膜应用发展的焦点所在隔膜表面采用涂覆层一是可以提高隔膜的热稳定性二是可以提高隔膜对电解液的浸润性有利于电池内阻降低放电功率提升三是涂覆可阻止或降低隔膜氧化有利于配合高电压正极的操作以及延长电池循环寿命等

替代进口将出现高潮国产膜呼唤国产料

中国塑料加工工业协会副秘书长中国塑协电池隔膜专委会秘书长孙冬泉指出作为世界上最大的锂电池生产国中国对隔膜的需求日益增加近几年国内隔膜市场需求的增长率总体低于国产隔膜的增长率说明国产隔膜所占市场份额不断上升隔膜国产化是大势所趋

然而当前我国锂电隔膜低端市场产能过剩产品价格不断下降账期加长但新的投资项目仍在源源不断地上马无序竞争加剧虽然高端产品进口在缩小但国内隔膜企业与国外领先企业差距还很大预计年国内高端市场的国产化替代将出现高潮年除少量进口外以上的隔膜将实现国产化孙冬泉指出PP或PE树脂等原料的性能指标对隔膜性能影响巨大国内隔膜企业在材料方面还缺乏真正能够满足需求的稳定隔膜专用料供应来源产品开发任重道远干法专用料方面中石化北京化工研究院开发出国产锂电池隔膜专用料已经在隔膜企业投入应用湿法专用料方面中石化上海石油化工研究院正在开发湿法锂电池隔膜专用料今后也将进行推广试用

在改进隔膜性能方面目前有三种思路一是在PP膜和PE膜的基础上增加功能性涂层以满足对高温特性等特殊需求二是开发无机或有机材料共混PEPP膜三是彻底改变基体材料如采用聚酰亚胺等材料代替传统的PP和PE材料

中国石化化工销售有限公司华中分公司客户经理曾松军指出中国PP膜料年需求总量约万吨电工膜与包装膜相比虽然数量不大但是对于一种高技术含量产品来说却十分可观国内许多企业曾研发和生产低端电工膜原料但随着下游用户对电池电容等的要求越来越高低端产品的需求量已降至左右很多企业因技术和市场容量等原因逐步放弃了对聚丙烯电容膜原料的研发和生产湿法隔膜一直以来由于采用超高分子量聚乙烯作为原料厚度更薄已可低至微米强度更高更适用于高能量密度电池但实际上相关企业也可在PP原料方面进行考虑使干法隔膜也可在保证较高强度的同时更轻更薄更安全

电极材料设计考虑综合因素

中南大学冶金与环境学院轻金属及工业电化学研究所所长胡国荣教授指出正极材料的研发成为制约该类材料大规模推广应用的关键年以前钴酸锂独领风骚几乎占市场的年以后锰酸锂三元磷酸铁锂正极材料开始发展目前钴酸锂约占市场的三元系约占其余是锰酸锂磷酸铁锂和二元系NCA未来需要进一步开发的材料主要有富锂锰基固溶体材料磷酸锰锂磷酸锰铁锂磷酸铁锂石墨烯复合材料

锰酸锂与磷酸铁锂主要应用于大型储能与动力电池领域由于锂电池制造的安全技术得到提升以及锂电池对能量密度的要求三元材料目前开始应用于动力电池领域因此三元材料在未来两大市场均有好的应用其市场前景看好将占领正极材料最大的市场份额但由于三元系NCANCM受镍钴资源限制必须解决三元材料电池中的镍钴回收问题

电解质重点解决五大问题

中国石油大学北京新能源研究院孙晖博士指出锂离子电池电解质未来发展需要重点解决以下问题

一是电解液和电池的安全性可以通过离子液体氟代碳酸酯加入过充添加剂阻燃剂采用高稳定性锂盐来解决

二是提高电解液的工作电压可以通过提纯溶剂采用离子液体氟代碳酸酯添加正极表面膜添加剂等来解决

三是拓宽工作温度范围低温电解质体系需要采用熔点较低的醚腈类体系高温需要采用离子液体熔融盐新锂盐氟代酯醚来提高

四是延长电池寿命需要精确调控固体电解质界面膜SEI膜的组成与结构主要通过SEI膜成膜添加剂游离过渡金属离子捕获剂等来实现

五是降低成本需要降低锂盐和溶剂的成本解决锂盐和溶剂纯度较低时如何提高电池性能的技术问题这方面目前仍需要深入研究