隨著新能源汽車的發(fā)展加速，對于動(dòng)力電池的需求量也在加大，這樣引起了電池材料的價(jià)格增速加快，其中鈷為代表的電池主要材料價(jià)格增速最快。動(dòng)力電池散熱專家稱鈷價(jià)格的快速上漲除了受到用量的加大，還受制于鈷礦資源的供不應(yīng)求。
能量密度要求越來越高 高鎳成為必然
鈷在整個(gè)電池成本中僅占10%左右，但隨著鈷元素供需失衡，電池產(chǎn)能擴(kuò)大，使許多企業(yè)對成本難以負(fù)擔(dān)。而從能量密度來看，NCM523(鎳鈷錳比例為5:2:3)能量密度最高為200Wh/Kg，而NCM622和NCA811最高分別可達(dá)230Wh/Kg和280Wh/Kg以上?？梢姼哝囌龢O材料在能量密度上有明顯的優(yōu)勢。隨著能量密度要求的提升以及消費(fèi)者對續(xù)航里程的延長，三元正極材料技術(shù)路線在不久的將來必然會(huì)向NCM622和NCM811轉(zhuǎn)移。
受到國家政策要求2020年能量密度300Wh/kg目標(biāo)的影響，國內(nèi)主流動(dòng)力電池企業(yè)紛紛拋出了自己的三元電池研發(fā)目標(biāo)規(guī)劃，其中電池中用高鎳三元正極材料占比較大。國內(nèi)電池巨頭比亞迪旗下三元電池希望在2018年可以做到240Wh/kg，2020年可以做到300Wh/kg，正極會(huì)采用高鎳三元材料。國軒高科2020年能量密度目標(biāo)是300-350Wh/kg，同樣采用高鎳三元正極材料。億緯鋰能負(fù)責(zé)人表示，高鎳型NCA(鎳鈷鋁)、NCM622和NCM811是三元?jiǎng)恿﹄姵厥枪咀钪饕陌l(fā)展方向，公司已完成NCM622型三元?jiǎng)恿﹄姵匾?guī)劃。
而據(jù)動(dòng)力電池散熱專家了解到，寧德時(shí)代在材料上也會(huì)逐步由磷酸鐵鋰/石墨到三元、再到高鎳三元/硅碳、最后到固態(tài)鋰和空氣金屬電池演進(jìn)，寧德時(shí)代在未來將致力于高鎳三元/硅碳電池研發(fā)，努力在2020前實(shí)現(xiàn)350Wh/kg的目標(biāo)。
動(dòng)力電池散熱
高鎳電池安全性問題還有待解決 散熱技術(shù)有待突破
動(dòng)力電池散熱專家稱，從材料的特性來看，三元材料中鎳含量越高，則電池能量密度越高，但是穩(wěn)定性越差，安全性也越差，業(yè)內(nèi)人士指出，高鎳三元材料電池對制造環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、電芯制造工藝等方面也提出了更高的要求，雖然業(yè)內(nèi)發(fā)展高鎳電池材料的“調(diào)子”已定，為了在保持其高比能量的同時(shí)，兼顧循環(huán)壽命和安全性，國內(nèi)材料和電池企業(yè)還在苦心鉆研。
另外三元高鎳正極材料容易發(fā)熱，可以通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負(fù)極材料等方式來逐步解決，動(dòng)力電池包散熱設(shè)計(jì)、工藝上都要配合高鎳電池容易發(fā)熱的特。解決發(fā)熱問題還可以從材料性方面進(jìn)行，在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子，如添加21號(hào)元素“鈧”，包括日亞化學(xué)等企業(yè)，通過這種方式解決了高鎳電池的發(fā)熱問題。
在材料表面包覆技術(shù)上也需要進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，使用厚度合適的金屬化合物、鋰鹽或者某些單質(zhì)，也能夠使活性物質(zhì)與電解液有物理隔離，減少副反應(yīng)的發(fā)生，抑制過渡金屬離子在電解液中的溶解，具有一定機(jī)械強(qiáng)度的非活性包覆層，還可在長期循環(huán)過程中減緩電極材料結(jié)構(gòu)的坍塌，有效提高三元材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
動(dòng)力電池散熱技術(shù)人員還認(rèn)為，采取添加劑優(yōu)化電解液，可以有效地促進(jìn)電極材料表面上形成高質(zhì)量的表面保護(hù)膜，同時(shí)可抑制電解液的氧化分解，據(jù)了解，比亞迪目前正加強(qiáng)這方面的研發(fā)。其實(shí)除了安全性以外，高鎳電池還有包括穩(wěn)定性、熱管理系統(tǒng)、供應(yīng)體系重塑等問題需要解決，目前，國內(nèi)有企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出NCM811材料，但距實(shí)際應(yīng)用還有不少差距。
“在電池之外電池包之內(nèi)加強(qiáng)散熱，也不失為解決動(dòng)力電池散熱的一種可行方式。也對于提升動(dòng)力電池的安全性有很好輔助作用?！惫軣釤崮艿膭?dòng)力電池?zé)峁芾砑夹g(shù)人員稱。
