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磷酸铁锂材料体系还有挖掘空间吗?能量密度到达“天花板”了吗?

2021-01-31 09:30:05 【东智精密】   来源: 电池中国网     阅读

克日,在全球新能源汽车大会上,宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁项延火向外界先容了宁德时代在化学质料系统、系统集成、电池残值、低温性能、快充以及智能化电池治理系统等方面的研发思绪及门路计划。

其中,在电化学质料系统中,项延火先容了宁德时代在磷酸铁锂、中镍三元、高镍三元、无钴电池,以及更为久远的全固态电池、锂金属电池、锂空气电池等质料系统的研发偏向。作为全球动力电池龙头,宁德时代的每次“汇报”现实上对业界都有很好的参考意义。在这次陈诉中,我们也得以一窥,宁德时代对于种种化学质料系统应用周期和节点的预判。

从宁德时代的手艺研判看电池质料生长偏向

01

磷酸铁锂:仍有提升空间主流应用会连续一段时间

电池化学质料系统的迭代升级是提升能量密度的一个焦点,这种质料系统的迭代既有差别质料系统的迭代,如正极质料从磷酸铁锂到三元,又有统一质料系统内部自身的迭代,如三元质料从333到523,再到811,未来另有镍9系等。

现阶段,主流的磷酸铁锂质料系统电芯能量密度已经做到165Wh/kg,系统能量密度能做到140Wh/kg四周。由于磷酸铁经济性、宁静性和循环性能都比力高,现在在经济性车型中应用比力多。

未来磷酸铁锂质料系统另有没有挖掘空间,能量密度是否已经到达“天花板”?

据项延火透露,宁德时代企图通过对磷酸铁锂质料系统的设计与挖掘,未来将其能量密度进一步提升,到达200Wh/kg- 230Wh/kg,“这样在下一代产物应用时,就可以在续航里程和成本优化方面有更佳的体现。”

事实上,近几年海内其它几家涉及磷酸铁锂的头部企业也在继续深挖磷酸铁锂质料的潜力。如国轩高科在今年年头透露,通过开发高性能磷酸铁锂正极质料、负极接纳石墨掺硅和预锂化手艺,已经研发出单体能量密度到达210Wh/kg的磷酸铁池。

比亚迪也以为磷酸铁锂电池质料仍有提升空间,在单体能量密度上也会通过质料系统和工艺的优化,继续提升。

另外,这两年电池系统集成手艺的创新,也使得磷酸铁锂在电池包中的能量密度有显着提升,让其重新焕发“第二春”。

不外,在项延火看来,随着电池手艺、质料的创新,预计到2028年,磷酸铁锂的成本、宁静优势在乘用车领域会被其它质料系统取代。未来磷酸铁锂电的应用场景和手艺研发仍需要视察。

02

中镍三元、无钴电池将成性能车市场主流

针对中端车市场,项延火预计,未来几年仍将以中镍高压三元系统动力电池手艺为主。电芯能量密度预计会提升到240Wh/kg~260Wh/kg。

据电池中国相识,在2020年,宁德时代已经最先大量在新能源主流车型中推广应用单晶高电压5系电池。好比与荣威、吉祥、蔚来汽车互助的电池产物,都是接纳的中镍单晶5系电池。这类电池相较于镍8系产物具有更好的经济性和宁静性,同时能量密度也不错。

除了宁德时代,据相识,欣旺达、瑞浦能源、领湃新能源等不少动力电池企业也在规模化应用单晶中镍质料。

据项延火先容,在这一领域,宁德时代将通过在产物循环寿命和快充能力上的不停挖掘与开发,以知足更多的市场需求。

同时针对中端车市场,宁德时代也在鼎力大举开发无钴质料系统,进一步实现高能量密度(电芯能量密度做到250Wh/kg以上)、高性能与综合成本最优。从门路计划图上看,宁德时代预计到2024年左右,公司将会推出无钴电池。

03

高端市场:主打高镍、超高镍系统产物

针对高端车型市场,项延火先容说,宁德时代将重点推广高镍质料系统,“从现有的高镍811系统,到下一步高镍+硅系统工业化的应用,有望实现300Wh/kg能量密度,且瞄准350Wh/kg的目的。”

从宁德时代的质料系统门路图来看,其超高镍+硅系统未来也有希望打击400Wh/kg的能量密度高度。

关于下一代电池手艺门路,尤其是今年以来业界关注度较高的固态电池,预计宁德时代也会在2024年左右推出,而能量密度有望做到400Wh/kg。

从宁德时代的手艺研判看电池质料生长偏向

“经由了近10年的攻关研究,以为接纳锂金属为负极质料的全固态锂金属电池是固态电池最优的生长偏向,这个手艺可以从本质上提升我们电池的宁静性和能量密度。”项延火指出,虽然现在仍然面临一些要害手艺和工艺等科学问题需要行业配合来攻克,但一旦在手艺上实现了突破,350Wh/kg甚至400Wh/kg的宁静电芯也将成为现实。

从更久远的生长来看,宁德时代还将连续投入无金属正极质料、锂空气等新质料电池手艺的研究。届时,电芯能量密度将突破500Wh/kg甚至600Wh/kg。

04

2022年左右推出第二代CTP集成方案

电化学质料系统的手艺创新和迭代是一方面,系统集成的创新和不停优化也是提升整车电量、使用体验和降本的主要攻关偏向。

宁德时代在2019年首次推出了应用于乘用车的第一代CTP(Cell To Pack,将电芯集成到电池包)电池集成手艺,凭据项延火先容,宁德时代现在正在开发第二代平台化的CTP电池系统,企图于2022年-2023年投放市场,后面还将针对从A00级到D级全系列车型推出第三代系列化的CTP电池系统平台。

为了更进一步降低成本、提升续航、优化使用体验、降低能耗,宁德时代还将加速CTC(Cell To Chassis,将电芯集成到底盘)手艺的研究。“宁德时代企图于2025年前后推出第四代高度集成化的CTC电池系统;更久远来看,宁德时代将于2028年前后有望升级为第五代智能化的CTC电动底盘系统。”项延火透露。

凭据宁德时代董事长曾毓群此前先容,CTC手艺不仅会重新部署电池,还会将三电系统纳入进来,包罗电机、电控、整车高压如DC/DC、OBC等,而这种高度集成的电池系统,将可轻松使得车辆续航里程大幅提升。

事实上,从宁德时代对于电池化学质料系统的迭代升级偏向来看,与业内整体的研判趋势基本一致,未来五到十年,仍然是电池化学质料系统快速更迭、创新的要害期,而随着电池化学质料系统、系统集成等手艺的不停成熟,锂电池未来替换燃油,推动汽车大规模电动化的时间也会准期到来。

撰稿丨采编部

泉源丨电池中国网


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