不過，從現在電池技術發(fā)展水平來看，達到上述目標是否有難度？又有哪些挑戰(zhàn)？記者就此問題采訪了相關電池企業(yè)和業(yè)內專家。

 

 

現在“300Wh/kg”是出現在動力電池企業(yè)研發(fā)部門的高頻詞匯，但從目前實際情況來看，距這一目標的實現還有不小的差距。在技術層面，包括正極材料、負極材料甚至電解液仍有很多問題需要解決。

 

對于負極材料，力神電池研究院院長周江告訴記者，石墨作為較為成熟的負極材料，其能量密度已經被充分發(fā)揮，業(yè)界普遍認為硅碳負極是接替石墨的最佳負極材料，但同時硅材料的問題也不少。首先，硅材料存在很嚴重的體積膨脹問題。

在充放電過程中，硅的體積會膨脹100％～300％，不斷的收縮、膨脹會造成硅碳負極材料的粉末化，嚴重影響電池壽命；其次，硅的不斷膨脹，在電池內部產生很大的應力，這種應力對極片造成擠壓，循環(huán)多次后可能出現極片斷裂的情況；再次，由于電池內部應力的原因，很有可能造成電池內部孔隙率的降低，減少鋰離子移動通道，造成鋰金屬的析出，影響電池安全性。

 

在正極材料方面，備受青睞的高鎳三元材料同樣也有不少問題需要克服。高鎳材料PH值較高，容易吸水，這就對電池廠商在工藝方面提出了更高的要求：需要將高鎳材料水份控制在10％以內，關鍵部分需要控制在1％以內。同時，該正極由于含鎳比較高，其氧化活性較強，容易與電解液發(fā)生反應，導致電池衰減較快。

例如，夏季動力電池長期處在高溫、高水份的環(huán)境中，電池的衰減就會很快。另外，高鎳材料的電池安全性相比磷酸鐵鋰等電池安全性有所下降，因此，要在電池設計層面進行改善。

 

除了材料層面的問題，目前國內動力電池一致性相對也較差。有業(yè)內人士告訴記者，由于動力電池的制造工藝較為復雜，工序繁多，動力電池制造廠很難把控每道工序的各個細節(jié)，以達到較高的一致性。以正負極漿料制備環(huán)節(jié)為例，物料配比和固液比不精確、原材料一致性差，導致活性物質、導電劑、粘結劑不能按正確比例充分混合并均勻分散；不同環(huán)境以及不同的攪拌工藝、攪拌速度、攪拌溫度、攪拌時間等都會影響漿料的分散性。而且，從目前的工藝水平來看，即便嚴格控制這些生產環(huán)節(jié)，流體力學的性質也很難保持一致。

 

 

由于技術層面上的種種困難，現在國內動力電池比能量相比《規(guī)劃》目標而言差距明顯。

 

記者了解到，目前國內動力電池單體比能量普遍在220Wh/kg左右。例如，河南鋰動電源有限公司生產的磷酸鐵鋰電芯能量密度為160Wh/kg，復合鋰電芯能量密度為220Wh/kg，商用車PACK集成系統能量密度為125Wh/kg；中航鋰電所生產的電池能量密度方面，方型三元材料電池約為170Wh/kg，軟包三元材料電池達200Wh/kg；多氟多（焦作）新能源科技有限公司下半年量產的乘用車動力電池系統能量密度可達130Wh/kg以上。

 

有業(yè)內專家表示，目前電池能量密度與《規(guī)劃》目標差距較大，在未來不足3～4年的時間內，將單體比能量再提升近四成，壓力非常大。

 

舉例來說，按照周江的說法，硅碳負極材料能夠顯著提升電池的能量密度，是未來發(fā)展的主流方向。事實上，國外部分企業(yè)已經實現了硅碳負極材料的量產，例如，特斯拉將硅碳負極成功應用于即將量產的Model 3上，實現超300Wh/kg的比能量。而國內企業(yè)在硅碳負極產業(yè)化方面動作較慢，除貝特瑞的硅碳復合負極材料已有國外批量訂單外，寧德時代、比亞迪、國軒高科、力神、比克、杉杉股份、星城石墨等企業(yè)硅碳負極的產業(yè)化應用都還在研發(fā)推進中。

 

周江告訴記者，電池企業(yè)在解決諸多問題方面已經有了方向，但還不具備300Wh/kg電池的量產能力。在他看來，電池的性能優(yōu)化是一個系統問題，需要正極材料企業(yè)、負極材料企業(yè)及電解液供應商等的共同努力。

 

 

問題多，挑戰(zhàn)大，是不是意味著《規(guī)劃》目標無法實現？在中國電子科技集團公司第十八研究所主任肖成偉看來，單純實現“2020年，電池單體比能量達300Wh/kg”的目標并不難，但是要想在確保電池安全性的同時提高比能量，確實存在一定難度。對于《規(guī)劃》中電池技術的升級目標如何更科學、合理地實現，業(yè)內專家和相關企業(yè)給出了自己的建議。

 

首先，不能犧牲動力電池的安全性。從技術的角度來看，動力電池比能量和其安全性成反比，所以，保證電池安全性是首要原則，不能盲目追求高比能量，避免因為追求高比能量而出現安全事故。

 

其次，提高生產線自動化水平。人為干預得越少，人為造成失誤的影響就越小，電池產品的一致性也就越高。

 

第三，跨產業(yè)協作。正負極材料生產商、電解液生產商，以及電芯企業(yè)、BMS研發(fā)企業(yè)、電池包系統PACK企業(yè)、裝備企業(yè)、檢測中心和整車企業(yè)等需要協同合作，一起攻堅克難。

 

第四，對于不能國產的關鍵原材料，建議國家層面要有戰(zhàn)略布局。周江告訴記者，相對于技術層面的難題，成本降低的目標更難達到。“在電池成本中，原材料的成本占到60％左右，通過規(guī)模化生產能夠降低的僅為制造成本和人工成本，如果原材料價格大幅上漲，很容易抵消掉這部分降低的成本。”