锂电材料如何链合创新

2018-12-26      279 次浏览

正极、负极、电解液以及隔膜等是锂电池的主要组成部分,从根本上决定着锂电池的性能。因此,制备出性能优异的锂电材料是制备出高性能锂电池的基础和必要条件。

但是,锂电池作为一个完整的电化学体系,每个材料部分又是相互影响和相互制约的,如何使材料在该体系中能够发挥出最佳的性能,是锂电池制备过程中需要深入对各部分材料进行研究和考察的。材料的制备是材料厂家的问题,而材料在锂电中的性能发挥却是锂电池企业的问题,如何能更好地使二者相互结合起来,是促进材料和锂电发展的关键所在。

此外,目前许多材料的制备工艺和物化特性也在很大程度上取决于所使用的前躯体,因此锂电材料厂家和上游化工以及矿产资源行业也需要更好地整合,共同促进材料产业发展。

我一直从事正极材料行业的研发和生产管理工作,相对来说对正极材料了解更多一些。目前正极材料(如锰酸锂、钴酸锂、镍钴锰酸锂三元材料以及镍钴铝酸锂材料)在锂电池中的性能发挥都受电解液的影响很大。同样一款材料在不同的电池体系中,性能差异很明显。

此外,锰酸锂性能的发挥除了和电解液密切相关外,还与所使用的负极材料有关。因此,离开具体的电池体系孤立谈论材料的性能是有问题的。目前由于美国特斯拉在其电动车中使用日本松下利用镍钴铝酸锂正极材料制备的圆柱电池,从而使行业对镍钴铝酸锂比较关注,甚至许多厂家迅速转向镍钴铝酸锂的研发和生产。

对此,我不是很认同。镍钴铝酸锂尽管比容量较高,但是其合成和使用时对环境要求非常高,三价镍离子具有强氧化性,对电解液的要求更高。去年日本NEC和国内一些厂家曾经也希望我们给予制备镍钴铝酸锂,我们经过评估后没有上马该项目。中国要选择适合自己的工艺路线,镍钴铝酸锂是上世纪九十年代开始研发的,至今已有二十年的历史。如果当时镍钴锰酸锂三元材料出现,我认为镍钴铝酸锂就不会被使用,因为镍钴锰酸锂三元材料无论在成本、性能以及一致性控制方面更有优势。

在动力型锂电池时代,更需要将材料、电池和电动车或者储能系统更好地融合在一起,这是一项系统工程。例如电动车与储能系统对电池提出高能量密度、高安全性、长寿命和高度一致性的要求。对于电池企业来说,就要围绕这些要求去选择材料。

遗憾的是,在过去的接近十年里,我国锂电池厂家更多地从安全性和寿命方面去考虑,选择磷酸铁锂作为正极材料,而对高能量密度和高度一致性的要求没有照顾到。因此,动力型锂电池产业的发展需要材料企业、电池企业和电动车厂家相互更多的整合和链合,打通产业上下游通道,做到信息共享。在日本和韩国,由于产业集中度高,形成了以几个大公司为首的产业开发体系,相对来说整合要容易些。

随着电动汽车和储能产业的发展,我国动力型锂电池产业的集中度也会越来越高,材料企业和电池厂家可以采取合作研发、持股以及控股等多种方式实现产业链的创新链合,加速我们锂电池技术水平和产业规模的有效提升。

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