在政策与市场的双重“倒逼”下,动力锂电池行业竞争格局愈发激烈。从技术层面分析,提升电池能量密度的同时保障安全性是对动力锂电池的一致要求,也是难点所在。基于此,从上游原材料至下游应用将迎来众多的机遇与挑战。
正如中科院院士张锁江所表示的,“材料革命将推动电池储能革命”。正负极材料、辅料对动力锂电池而言,是技术突破的一个方向。如何围绕这个方向获得技术进展,正是广大锂电、新能源汽车企业所关心的话题。
8月26日,由寻材问料?、湖南省先进电池材料及电池产业技术创新战略联盟,长沙市先进电池材料及电池产业技术创新战略联盟、广东省先进电池与材料产学研技术创新联盟、中国科学院广州能源研究所、掌工知共同主办的“2017动力电池新材料技术与发展高峰论坛”在深圳隆重举办。500多位新能源汽车企业、电池企业、材料企业、产业园区、投资机构的精英人士和高校、科研院所的院士、专家、教授齐聚一堂,在对锂电产业最新政策进行了全面解读的基础上,共同交流探讨了动力锂电池技术的最新研究进展、应用现状和未来的市场趋势。
会议现场
会议现场
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本次峰会特别注重产、学、研的结合,邀请了资深业内人士做详细报告。中国科学院院士张锁江,工信部赛迪研究院、工业节能与环保研究所副所长/研究员李博洋,中航锂电高级项目经理常迪,发射山投资董事张华,中南大学教授/博导唐有根,湖南长远锂科有限公司金瑞科技电池材料技术中心涂飞跃,江苏省千人计划(海智)联合会能资环专家委员会委员、常州大学教授马昕,桂林理工大学研究员杨建文,天奈新材市场总监杨智伟,清华大学深圳研究生院副教授贺艳兵,深圳超思维BMS事业部副总经理董鸿儒,河南义腾新能源科技有限公司大客户经理徐文德,常州第六元素材料科技股份有限公司董事长瞿研,宁德时代经理、澳大利亚昆士兰大学研究员郑先锋,清华大学深圳研究生院副教授吕伟,东莞市澳中电子材料有限公司研发主任薛萌,陶氏化学(中国)投资有限公司聚氨酯及复合材料、技术服务与开发部门主管陈欢,亿铖达工业有限公司技术经理林雪等18位大咖出席了会议,并针对产业发展的种种问题发表了精彩的主题演讲。
寻材问料?CEO 聂雷
“锂电行业目前十分火热。今天相约在此,希望大家能通过交流找出锂电行业创新材料的最新解决方案的头绪……”寻材问料?CEO聂雷在致辞中表示。
据聂雷介绍,寻材问料?是材料界和制造业的“互联网+”连接平台、国内首家材料解决方案一站式服务平台和制造企业从产品设计、采购、工艺、制造等全流程和材料方案商、供应商、工程师的连接平台。
中国科学院院士 张锁江
“能源很重要,而电动汽车将对世界能源格局的变化产生深远影响。目前全世界都在大力发展电动汽车。”中国科学院院士张锁江指出,我国在2016年已经超越日本成为全球电池储能的第一大国,强大的经济社会发展对电池储能技术突破提出了刚性需求。
他认为,目前动力电池存在许多问题,解决能量密度问题是其中的关键。而电极材料/电解液创新是提高电池性能的根本。
工信部赛迪研究院、工业节能与环保研究所副所长/研究员 李博洋
工信部赛迪研究院、工业节能与环保研究所副所长/研究员李博洋也看好动力电池的发展前景,“经济新常态下,动力电池行业政策环境总体利好。”他表示,2016年为止,我国已形成动力电池材料、零配件、装备、应用和消费维保的完整体系。
他认为,全面提升电动汽车整车品质与性能,建设具有全球竞争力的动力电池产业链,是一个体系性的要求,“十三五”将会是电动汽车初步形成规模的高速成长期。在构建绿色制造体系的过程中,培育和发展我国动力电池行业新的竞争优势,必要而关键。
发射山投资董事 张华
作为动力锂电池的主流正极材料路线之一,三元材料2016年全年产量达5.43万吨,同比增长49%。发射山投资董事张华博士表示,“电池将朝向高能量密度和低成本方向发展。而且在动力电池方面,三元显然更受青睐,发展速度比磷酸铁锂更快。”
“大家都希望未来锂离子电池能有进一步的发展。”相比于锂离子电池,张华对锌空电池、锂硫电池、全固态电池、锂空电池等不同储能设备进行了数据比较,他表示,这些电池大都处在实验室阶段,或多或少存在各方面的问题。
作为一名投资人,他认为在国内集合了初创公司、政府、风投等的力量,这种模式发展新能源汽车和电池,成功的机会或许会更大些。
中航锂电高级项目经理 常迪
在动力电池市场一片大好的情况下,对电芯技术的要求也越来越高。
“目前在汽车行业和储能行业,终端客户已经逐渐摆脱了采购原始电芯的环节。因为从原始电芯到终端产品还有一个很大的跨度,中间夹杂了非常多零部件和技术的整合。”中航锂电高级项目经理常迪介绍道,现在从电芯到模组制作会有一些更高级别的要求,包括模组的轻量化、热管理、防护性与长寿命方面的需求。
另外,他还解析了电池模组技术,“电池组合如何找到一致性最好的一个模组,一方面考虑电芯生产制造的工艺,另一方面则考虑电池模组集成的工艺。这需要设定非常严格的分选标准,尽可能全自动化作业去屏蔽掉一些主观因素对电芯集成的影响。”
高能量密度需求倒逼正、负极材料创新
2016年10月26日,工信部发布的《节能与新能源汽车技术路线图》提出:到2020年,纯电动汽车单体比能量达到350Wh/kg,系统比能量达到350Wh/kg,单体能量密度达到650Wh/L,系统能量密度达到320Wh/L,满足300km以上BEV应用需求。
中南大学教授/博导 唐有根
“现有电池材料体系还无法满足电动汽车对续航里程的需求,发展高比能锂离子电池是今后的方向,这其中正极材料是提升能量密度的关键。”中南大学教授/博导唐有根说。
目前正在使用和开发的锂电池正极材料主要包括钴酸锂、镍钴酸锂、镍锰钴三元材料、尖晶石型的锰酸锂、橄榄石型的磷酸铁锂。
唐有根表示,以上各种正极材料优缺点明显,正极材料的发展方向要综合考虑高能量、高功率、长寿命、安全环保和价格低廉,目前动力电池发展路线主要有改性锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂3条。
“三元材料由于高能量密度可以更好实现续航里程,在新能源汽车领域有很好应用,其市场份额将逐渐增加。”唐有根补充道。
湖南长远锂科有限公司金瑞科技电池材料技术中心 涂飞跃
对于正极材料市场,湖南长远锂科有限公司金瑞科技电池材料技术中心涂飞跃博士认为,机遇与挑战是并存的。
“随着政策红利不断释放,燃油汽车向新能源汽车发展的趋势不可逆。” 涂飞跃表示,为满足续航里程增长的需求,多元正极材料将朝向高镍方向发展。他同时指出,高镍材料目前面临的主要技术挑战是合成困难和界面问题,主要解决方案有掺杂、包覆和自动化等。
天奈新材市场总监 杨智伟
对于磷酸铁锂而言,优点有很多,但缺点也很明显,除了低温下循环性能极差以外,最主要的缺陷是其导电率和振实密度低,其能量密度只有120-150wh/kg。
业内人士认为,未来磷酸铁锂会朝着提高能量密度的方向发展,可以考虑采用石墨烯、碳纳米管等添加剂来提高倍率容量,或者采用磷酸锰铁锂提高电压,进而提高15-20%的能量密度。
天奈新材市场总监杨智伟表示,碳纳米管能有效提高锂电池能量密度,增加循环效率,满足快充与大电流放电要求,在提升锂电池性能方面扮演举足轻重的角色。
据杨智伟透漏,天奈新材目前具备纳米碳管年产能1000吨,导电浆料年产能15,000吨,预计在2017年12月实现1200吨粉末,30,000吨浆料产能。
江苏省千人计划(海智)联合会能资环专家委员会委员、常州大学教授 马昕
锂电池的核心材料是正极材料、负极材料、电解液和隔膜。江苏省千人计划(海智)联合会能资环专家委员会委员、常州大学马昕教授认为,正极材料的提高,已经遇到了瓶颈,很难提高;而高电压材料涉及到电解液的安全性,要改电解液体系,但在人类发明锂电池30年来,一共只找到目前的两三种电解液体系。
在马昕看来,相对来说,负极材料,可以极大提高容量,目前石墨负极理论极限372mAh/g,实用只有350-360,而硅负极材料的理论容量高达4200mAh/g 以上,如果用新一代硅负极可以做到量产的2000mAh/g以上稳定容量。
桂林理工大学研究员 杨建文
提及负极材料,自上世纪90年代,石墨就牢牢占据统治地位。不过,桂林理工大学研究员杨建文认为,随着电动汽车对电池材料的性能提出更高要求,以碳素材料作为负极的锂离子电池存在较大的安全隐患,且在能量密度及续航里程等方面难以达到电动汽车发展的需求。钛酸锂负极材料具有可快速充电、无安全隐患、循环寿命长、使用温度范围宽等优点,正成为研究热点。
“钛酸锂电池用于电动车功率电源和运行路线固定交通工具的电源有一定的可行性。其快充/放、长寿命性能特性,非常适合用作风能、或其它脉冲能源的储能电池。” 杨建文补充道。
清华大学深圳研究生院副教授 贺艳兵
除了提高锂离子电池能量密度,如何提高其安全性也成为业界关注的焦点。
清华大学深圳研究生院副教授贺艳兵分析称,揭示电极/电解质的界面反应性质并进行精确调控,解决电极/电解质界面副反应问题,获得高稳定性、低阻抗电极/电解质界面是提高电池功率性能和安全性的有效途径。
深圳超思维BMS事业部副总经理 董鸿儒
对于动力电池的安全,BMS也是关键。深圳超思维BMS事业部副总经理董鸿儒表示,具备能够反应电池真实和完整的动态特性的好的模型、具有高精度和高鲁棒性且能够对电池状态(SOC,SOP,SOH)实时在线估算的好的算法是BMS核心技术发展方向。
动力电池需求激增带动辅料市场爆发
随着政策层面大力向高能量密度引导,动力电池从磷酸铁锂电池转向三元电池已成为业界共识,相应的市场需求也在不断激增。
而除了正极材料外,隔膜等关键材料与导电剂、胶粘剂等辅料也搭上了新能源这趟高速发展的“快车”。
河南义腾新能源科技有限公司大客户经理 徐文德
“对于动力电池的转变,我们一开始认为保持强度就可以了,跟我们隔膜企业关系不大,但这几个月我们发现隔膜还是要做出一些调整的。”河南义腾新能源科技有限公司大客户经理徐文德表示。
常州第六元素材料科技股份有限公司董事长 瞿研
在此次会议上,“石墨烯”被频繁提及。常州第六元素材料科技股份有限公司董事长瞿研博士介绍了石墨烯在锂电池中的应用。
瞿研博士表示,石墨烯浆料导电剂以及石墨烯粉体导电剂在动力电池应用有着非常好的效果。石墨烯浆料导电剂分散性好,低添加量下(0.7%)即可构建良好的导电网络,有助于提升电池能量密度;而石墨烯粉体导电剂无分散剂能减少有机物阻隔、减少副反应,无溶剂则可直接取代SP使用、不变更制浆工艺、货架期长。
清华大学深圳研究生院副教授 吕伟
来自清华大学深圳研究生院的吕伟博士也做了石墨烯相关的演讲,主题为《石墨烯材料的结构设计及其在锂离子电池中的应用》。
吕伟博士介绍了清华大学深圳研究生院目前在石墨烯领域的研究。他表示,“石墨烯在储能电池里面已经有很好的应用,在高倍率电池里面则需要进一步优化。”
宁德时代(CATL)经理、澳大利亚昆士兰大学研究员 郑先锋博士
宁德时代(CATL)经理、澳大利亚昆士兰大学研究员郑先锋博士则向在场的观众分享了广义默里定律和叶脉电池技术,“这将是我们下一代电池技术的核心。”
据郑博士介绍,通过广义默里定律可以合成默里材料,而叶脉电池技术则能实现默里材料在锂电池设计上的应用。这种技术可以让电池的性能得到提升。“叶脉电池技术现在已经应用到工业化的电池设计中去。”
东莞市澳中电子材料有限公司研发主任 薛萌
胶粘带和胶粘剂也是电池的重要辅助性材料,东莞市澳中电子材料有限公司研发主任薛萌博士在会上介绍了胶粘带和胶粘剂在动力电池中的应用。
他坦言,目前胶粘材料存在一些技术难点,难以达到很高的胶粘强度。高分子胶粘材料容易溶胀,电解液容易使胶粘材料失粘,高温条件下也可能会失粘。
“无论设计胶粘带还是胶粘剂,都要围绕动力电池的特点,并且在动力电池中应用的部位做出不同的分析。”薛萌还分析了电池胶粘材料的发展方向,“一个是轻量化,一个则是环保无溶剂。”
陶氏化学(中国)投资有限公司 聚氨酯及复合材料 技术服务与开发部门主管 陈欢
“动力电池本身的问题绝对不仅仅是单一的靠电池就可以解决的问题,我们更强调的是怎么能够把整个性能做好,让系统更加优化。除了研究电池本身以外,希望能够从其他方面尽可能优化,达到最好的使用寿命、更快的充电、更短的充电时间以及更长的续航里程。”陶氏化学(中国)投资有限公司聚氨酯及复合材料、技术服务与开发部门主管陈欢博士表示。
他指出,使动力电池箱实现轻量化,将对续航里程有所帮助,但电池外壳轻量化是一个让企业很头疼的问题,而部分热固性树脂对于动力电池箱体轻量化的效果比较明显。
亿铖达工业有限公司技术经理 林雪
动力电池的PCB板在高温、高湿、粉尘、霉菌影响下,会造成线路板模块出现长白粉、电偶腐蚀、应力腐蚀,最终失效。要保证新能源汽车在各种恶劣的环境下正常行驶,对于电池的保护就显得格外重要。亿铖达工业有限公司技术经理林雪则在《PCB环保敷型涂覆材料助力动力电池可靠性》的主题演讲中,详细介绍了亿铖达三防涂覆材料在新能源锂电池领域的应用。
而在会议举办得如火如荼的同时,几家企业的展台也得到了与会人士的重点关注,在茶歇、午餐期间,每个企业展台都围满了参观和交流企业人士。
参观展台
参观展台
寻材问料?展台
掌工知展台
深圳市中钞科信金融科技有限公司展台
新材料在线?创业服务展台
特别鸣谢以下单位对本次论坛的大力支持:
共同主办单位:
湖南省先进电池材料及电池产业技术创新战略联盟
长沙市先进电池材料及电池产业技术创新战略联盟
广东省先进电池与材料产学研技术创新联盟
中国科学院广州能源研究所
掌工知
赞助单位:
深圳市中钞科信金融科技有限公司
深圳润海电子有限公司
重庆市铜梁区投资促进服务中心
青岛龙迪碳材料科技有限公司
唐山世邦陶瓷设备有限公司
上海云必科技有限公司
支持单位:
中南大学
宁德时代
长远锂科
中航锂电
天奈新材
中国电池联盟
河南义腾
赛迪工业和信息化研究院
中国电子信息产业发展研究院
桂林理工大学
第六元素
深圳超思维
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