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2020年动力电池七大技术预测

   日期:2020-04-07     来源:高工锂电    浏览:2    评论:0    
核心提示:时光不知不觉开启了2020年的闸门。在过去的2019年,新能源补贴退坡和市场竞争惨烈,动力电池行业步入寒冬
        中国综合能源服务网讯:时光不知不觉开启了2020年的闸门。在过去的2019年,新能源补贴退坡和市场竞争惨烈,动力电池行业步入寒冬。不过在政策、市场、资本等多重因素带动下,动力电池的未来前景依然远大。

(本文来源:微信公众号 高工锂电 ID:weixin-gg-lb 作者:左伟峰)

对动力电池技术研发而言,寒冬时节正是沉淀,厚积薄发的时刻。高工锂电根据2019年动力电池技术发展情况,就2020年动力电池行业的技术,进行七大预测。

预测一:标准模组590技术投入会进一步加强,但355模组主流地位不变

虽然德国大众基于MEB平台,推出标准590模组,以更高成组效率受到市场热捧,但相关锂电产业链尤其是设备制造技术,还尚未完全突破。

其中标准590模组对应的单体电芯尺寸长约550mm,用对应的锂电设备制造,尤其是叠片技术突破还有一定难度。

一方面韩国本土的DA、NS、APRo设备厂商,在国内售卖的叠片设备是Z字叠,而不是热复合叠片机。它们供给LG化学的叠片设备主要分卷叠和堆叠。卷叠针对小型电池,堆叠针对大电池。

另外LG的卷绕式叠片电池专利应该还有一年才到期,这依旧对国内电池厂在这方面的技术形成制约。

不过像先导智能积极推进整线制造工艺、赢合科技选择跟德国曼兹合作开发叠片相关设备等,这些国内头部锂电设备企业的努力,都会给590标准模组提供新的技术投入。

预测二:宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池技术会进一步发展

2019年宁德时代的CTP技术和比亚迪的刀片电池是国内最耀眼的动力电池创新。这两种方式均是基于电池系统整体安全性和能量密度,进行提升和优化,减少冗余。

从整车厂的角度看,动力电池企业开始更深入的以终端需求为主进行创新,非常有利于动力电池产业链上下游的资源充分利用,加快行业发展进程。

同时也暗示着未来动力电池技术发展有可能从cell to pack 到cell to vehicle,按照整车需求进行集成,进一步优化中间工序。

预测三:在保证高能量密度的情况下高功率快充技术更高充电倍率努力

动力电池的快充技术,将持续以高功率充电为主。尤其是对当前的新能源汽车市场而言,快充商业模式大部分情况下,依然优于换电模式。

一方面换电模式需要在动力电池标准化和新能源汽车集中的情况下,规模普及速度才会加快。另一方面快充就像燃油车加油,在投入产出比上,比换电的收益相对更有保障。

预测四:固态电池的商业化速度不会在2020年大规模普及

从氧化物固态电池来看,生产过程成本仍然占比超过50%,相比于锂离子电池(过程成本仅为20-30%)仍然明显偏高。

同时固态电池还存在露点管理和粘合方面的技术问题,暂时还很难解决。还有在制造方面,还没有比较大的突破。因此要想实现大规模量产,估计还需要3-5年时间。

预测五:动力电池的补锂技术会更进一步发展

应用于电动汽车和大型储能装置的锂电池,在能量密度方面的要求,日益提升。然而通用的锂电负极石墨材料,其理论比容量372mAh/g,已无法满足。

目前技术发展趋势是负极选用硅碳材料,其比容量4200mAh/g。不过负极硅碳有首次充放电效率较低、膨胀大、长循环会粉化等问题。对应的补锂技术能有效规避硅碳负极不足,提升能量密度,作用机理主要分两方面。

一方面增加活性锂离子含量,补偿首周充放电过程中的活性锂损失,提升电池首周可逆容量。

另一方面实现负极材料体积的预膨胀,减少材料颗粒在嵌锂过程中的破裂和极化,提升负极的机械稳定性和循环性。

预测六:动力电池能量密度将进一步提升,磷酸铁锂材料可能回归

新能源汽车起火的安全事故发生,让市场和政策对动力电池安全性的关注度提升。不过新能源汽车销量依旧受续航里程制约,提升动力电池能量密度仍迫在眉睫。

这虽然意味着安全性排在第一位,但动力电池能量密度会进一步提升,尤其是随着高镍三元正极材料逐步渗透,将不断提高。

关于磷酸铁锂,比亚迪将于2020年5-6月份推出的全新一代磷酸铁锂电池,体积比能量密度将提升50%,寿命长达8年120万公里,成本节约30%。

还有合肥国轩最新消息,宣布单体电芯能量密度已提升至190Wh/kg,并配套续航里程400km以上的车型。同时表示明后年磷酸铁锂的单体电芯能量密度有望达到200Wh/kg,实现160Wh/kg系统能量密度。

这均意味着磷酸铁锂动力电池性能方面,依旧有改进空间。

再加上低成本,高安全的优势,随着国内头部动力电池企业加大投入,磷酸铁锂电池相应的能量密度和系统能量密度提升后,有望回归,抢占一部分市场。

预测七:动力电池安全性大幅提升

动力电池的安全性,主要是动力电池热失控。其意味着电化学化合健构成的能量势垒遭到破坏。就像大坝决堤,膨胀起火燃烧爆炸是个由内往外的过程,一般的灭火剂根本起不了作用。

这时通过BMS实时监控电压电流温度以及其他直接或间接手段获得电池参数信息,包括SOC,电压电流温度内阻变化趋势。

然后通过一定算法,实现提前评估预测风险,尽早采取措施,避免电池过度使用和滥用,防止热失控发生。

再加上2019年高工锂电年会,参会嘉宾分别从设备、制造工艺、电芯层面、PACK层面、系统层面的提前预防,以及发生安全事故的控制和处理等环节,围绕动力电池安全性进行的演讲。

由此可看出2020年,动力电池的安全性会成为重中之重,将大幅提升。

原标题:2020年动力电池七大技术预测

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