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与政策无关 三元材料是2015年动力电池的发展趋势

2015-03-13 02:02
夜隼008
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  2015年2月16日,科技部发布了《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》,其中明确要求了2015年底轿车动力电池能量密度要达到200Wh/kg。一时间,让无数人将目光投向了三元材料。

  在锂离子电池当中,由于正负极容量的差异,正极材料往往是影响电池能量密度的瓶颈所在。因此,采用不同正极材料的锂离子电池之间,其特性也存在着或多或少的区别。常见的正极材料有四种,分别是片装的钴酸锂和镍酸锂;尖晶石结构的锰酸锂;橄榄石结构的磷酸铁锂;以及三元材料。

  那么到底什么是三元材料?顾名思义,三元材料,就是三种电极材料共融而成的复合电极材料。理论上兼具每种电极材料的特性和优势。目前最常见的是NCA和NCM。

  NCA指的是镍钴铝酸锂()三元材料。它源自于镍酸锂()材料的发现。这种电池容量较高,相应的稳定性较差,此时,掺杂了一些铝,以稳定其结构。常见的分子式为()。严格意义上说,NCA可能并不属于三元材料,而改性的二元材料。特斯拉ModelS上使用的就是这种电池。

  NCM是目前最主流的三元材料,也被认为是未来的发展趋势。NCM指的是镍钴锰酸锂()三元材料。通过调配镍、钴、锰三者的比例,得到不同的电极特性。

  目前国内的路线仍以磷酸铁锂为主。磷酸铁锂有较好的循环稳定性能,成本也比较低。其理论能量密度大概在160Wh/kg。目前,比亚迪的单体电池,能量密度已经达到了130Wh/kg。几乎到达了能量密度的天花板。当然研究工作者在对进一步提高磷酸铁锂电池的性能做着许多的工作。比如掺杂一元或者多元的离子之后,获得了更高的容量,1C放电比容量超过120mAh/g。但是要注意到提高比能量不一定能同比提高电池的能量密度,另外材料的稳定性、安全性、材料成本、加工工艺的复杂化等一些列的问题,也仍待解决。因此,这些振奋人心的实验室数据,要想变成产品参数,仍有相当长的一段路要走。

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