鋰電池原材料的困局
時間:2018-10-15 10:02來源:鋰電研究 作者:秩名
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進入2018年以來，政策的調整和市場的方向都在推動電動汽車向更高續航、更快充電效率、更低價格的大趨勢發展，要達到這“三更”目標，動力電芯材料的創新導入應用就是其中一個最重要、最根本的實現路徑。
以四大關鍵材料為例，高鎳系三元材料、硅碳系負極、薄型化的干濕法隔膜、高電壓的電解液等等，都是目前動力電池企業試圖滿足新能源車企而實際應用或正在導入的新材料。這些新材料的應用，有的切實提升了動力電芯的能量密度，有的則因為導入過程中遇到的難題尚未攻克暫且放緩，有的則還在研發的路上。
正極材料：高鎳、富鋰錳基導入命途不同
從提升動力電芯比容量最為直接的正極材料來看，動力電池企業導入NCM811、NCA、富鋰錳基材料效果顯著。比如比克、力神、遠東福斯特、卓能、創明、天鵬電源等圓柱企業在電池容量上就有極大地提升，已經有企業將3.0Ah的18650電芯配套A0級SUV車型。遨優動力富鋰錳基電池已經配套車企上榜推薦目錄。
但并非所有的新材料都像高鎳材料在圓柱電芯企業中導入這么順利。
事實上，軟包企業在導入高鎳材料，包括遨優動力、天勁股份在內的NCM811軟包電池已經通過國家強檢認證，單體電芯比能量達260wh/kg。但高鎳材料在軟包應用中的熱失控、脹氣等依然是困擾不少軟包企業是否規模化量產的攔路虎。
硅碳負極應用不如預期補鋰設備來“湊”
到今年9月份為止，硅碳負極的應用情況就不如預期，多家動力電芯企業從7、8月開始減緩采購需求甚至干脆停止采購。
有業內人士表示，硅碳負極在動力電芯應用中就存在鋰源不足的問題，這是因為與人造石墨可達到90%的首效相比，硅碳負極的首次庫倫效率較低，一般在80%左右。但目前人造石墨對動力電芯能量密度的提升已經接近理論值，硅碳的導入極為必要，這就需要加大補鋰工藝在應用硅碳負極動力電池企業中的推廣。
已經有多家設備供應商向高工鋰電表示，目前已經有動力電池客戶在談自動補鋰設備方案，由于各家工藝有所出入因此需要做不同程度的調整，整個設備還處于樣機制作階段。
一位知情人透露：“國內某知名動力電池企業的負極補鋰工藝已經成熟應用，隨著該條產線電池的市場起量，其他電池企業將更加重視及跟進，預計今年年底或明年年初會是負極補鋰設備及補鋰工藝邁向產業化的重要時期。”
高壓電解液需要添加劑配合
為了配合高鎳系正極材料的應用節奏，動力電池企業還需要從電解液方面進行適配。因為隨著能量密度提升，一般正負極的壓實密度都比較大，常規碳酸酯和六氟磷酸鋰體系，在4.5V以上電壓電池中會發生分解，循環性能差，高溫性能差等電池性能的下降，電解液浸潤性變差，保液量降低，已不能完全滿足高電壓鋰離子電池的要求。目前，新宙邦、天賜等電解液領軍企業都在試圖從高鎳電解液添加劑方面著手。
隔膜薄型化有極限
在四大關鍵材料中，隔膜同樣免不了新的挑戰。從技術來看，干濕法隔膜薄型化已經成為一種趨勢。在保證動力電池安全和提升能量密度等性能的前提下，干法單拉隔膜正在和濕法隔膜悄然展開一場拉鋸戰。
從隔膜和動力電池企業處獲悉，目前已經有電池企業在試圖導入基膜厚度在16-18μm的干法隔膜。為配合動力電池客戶的產品升級，濕法隔膜也不斷在開發低于12μm的基膜產品。
一個需要警惕的問題是，隔膜并不是越薄越好，干濕法隔膜在動力電池的應用中都有一個厚度的極限值。對于電池企業來說，擺在首位的還是產品安全。
鋁塑膜實現數碼鋰電池應用本土化
可以說，在動力電池技術路線中，相比圓柱、方形，軟包比較能夠平衡高能量密度和安全，但這其中面臨的規模化量產難題也非常多。其中關鍵的一道就是鋁塑膜材料的攻關，這也成為國內最后實現本土化量產的一款材料。
國內本土鋁塑膜企業一直都在努力，目前包括新綸科技、道明光電、蘇達匯誠等本土企業已經能夠在數碼鋰電池上實現應用替代。
多樣化輔材的不同命運
要配合正負極、電解液、隔膜等四大關鍵材料導入的新趨勢，銅箔鋁箔、導電劑、粘結劑等鋰電池輔材也需要不斷進階、升級。
鋰電銅箔方面，盡管8微米產品依然是動力電池企業應用的主流產品，但6微米已經成為銅箔企業規模化量產的熱點，不少動力電池企業今年能量密度的提升也是應用了6微米的產品。在接下來的銅箔競爭中，為了拉開差距，6微米微孔銅箔將成為銅箔企業和電池企業追逐的下一個熱點。
導電劑方面，隨著動力電池規模化需求的爆發，碳納米管導電劑替代傳統導電炭黑的進程在加快。同時，石墨烯導電劑也在占據一席之地。目前，國內主流動力電池企業比亞迪、寧德時代、國軒高科、億緯鋰能、比克、力神、中航鋰電等都已在使用碳納米管導電劑，部分電池企業也選擇了石墨烯導電劑。
粘結劑方面，長期以來，這款細分輔材的技術還掌握在國外企業手中，國內雖然有不少企業都嘗試撬動這一塊市場蛋糕，卻屢屢敗下陣來，成為國產粘結劑無法言語的傷痛。
總結來看，上述鋰電池原材料在產業化的應用過程中，囿于各自材料性能和動力電池企業應用的成效等不同，出現了截然相反的命運。
文章標簽：
鋰電池 原材料
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