行业动力电池材料技术发展现状如何?未来的发展方向如何?

2019-03-29      1120 次浏览

汽车工业正在发生变革,未来汽车工业朝着电动化、智能化、互联化方向发展,新能源汽车具有环保、节能的独特优势,为适应了国际能源供应紧缺以及环境保护呼声日益高涨,发展新能源汽车已经成为世界各国的共识,中国政府也把发展新能源汽车写进《中国制造2025》。2018年,全国汽车销量出现28年以来的首次负增长,整个行业下滑2.76%。但车市“寒冬”,新能源汽车却逆势翻盘,去年全年我国新能源汽车总销量超过一百二十万辆,同比增长超过百分之六十。

在新能源汽车的发展路线方面,2018年将是一个里程碑式的转变。近期新能源汽车产业发展呈现以下四大趋势:随着氢能利用和燃料电池技术发展逐渐成熟,燃料电池汽车在新能源汽车领域崭露头角;为实现车用燃料多元化,加快推动甲醇汽车应、;电动汽车拟纳入“三包”,电池衰减质保标准将出台;新旧动能转换战略背景下,新能源车辆正成为网约车的重要动力来源。

而作为新能源汽车发展的核心技术之一,电池技术是新能源汽车技术的重中之重,制约新能源汽车的续航里程和行驶安全。然而,动力电池材料技术的瓶颈又是制约目前新能源汽车发展的最核心关键技术。行业动力电池材料技术发展现状如何?未来的发展方向如何?

基于此,中国汽车材料网重磅发布《新能源汽车动力电池材料及产业链》报告,对新能源汽车的核心技术动力电池及其产业链进行梳理,主要内容涵盖新能源汽车及动力电池产业发展、新能源汽车动力电池技术发展、汽车动力电池产品供应链及汽车动力电池年度发展情况等四个方面。

一、新能源汽车及动力电池产业发展方面

2018年在双积分政策以及新能源汽车鼓励政策的双重驱动下,我国新能源汽车继续保持高速增长的态势,产销分别达到127万辆和125.6万辆,同比分别增长了59.9%和61.7%。

1-12月,我国动力电池累计产量达70.6GWh,比2017年的36.24GWh增加了近一倍。其中三元电池累计生产39.2GWh,占总产量比55.5%,相比于2017年的45%份额增加了10%;磷酸铁锂电池累计生产28GWh,占总产量比39.7%;其他材料电池占比4.8%。

2018年宁德时代装机量达到23.5GWh以远超第二名比亚迪的优势蝉联第一位。1-12月前十名动力电池企业装车量为:宁德时代、比亚迪、合肥国轩、力神、孚能科技、比克、亿纬锂能、北京国能、中航锂电、卡耐新能源。

2018年动力电池装机量前十企业

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未来我国动力电池发展以支撑新能源汽车普及应用为总体要求,实现2020年、2025年和2030年三个阶段锂离子电池的性能升级,突破新型锂离子电池和新体系电池的供给。

二、新能源汽车动力电池技术发展方面

锂离子电池以其能量密度高,循环寿命及使用寿命长等优点成为目前市场的主流产品。其结构一般包括正极、负极、隔膜和电解液。按封装形式分为圆柱、方形以及软包电池

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三种封装形状的锂离子电池结构

三种封装结构形状的锂电池优缺点如下表:

圆柱形、方形和软包电池的特点及供应商!

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动力电池关键四大材料包括正极材料、负极材料、隔膜材料、电解液材料。本报告针对四大材料特点、生产工艺及发展趋势等进行分析。三元正极材料具有容量高,成本较低,共沉淀法制备,均衡性较好的优点成为未来发展方向的趋势。汽车企业动力电池比能量要求已大幅提升,国内品牌的乘用车也正在从磷酸铁锂路线转向三元材料路线。锂离子电池负极材料未来将向着高容量、高能量密度、高倍率性能、高循环性能等方面发展。硅基负极材料理论比容量高、具有综合性能优势,成为行业下一阶段应用趋势。隔膜按照制造工艺可以分为湿法隔膜和干法隔膜。薄型化、微孔层表面涂覆无机陶瓷涂层/或有机涂层是发展趋势。锂离子电池有机电解液主要由三部分组成:电解质锂盐、有机溶剂和添加剂。六氟磷酸锂对负极稳定、放电容量大内阻小仍是未来锂盐发展的方向。电解液可以分为液体和固体电解液两类。未来主要研究和开发的电解质体系主要集中在:实现液体有机电解液的大电流供电和聚合物电解质。

锂离子电池的生产制造,是由一个个工艺步骤严密联络起来的过程。动力电池PACK制造工艺包括:装配工艺、气密性检测工艺、软件刷写工艺等。未来新能源汽车动力电池PACK在能量密度、充电时间、成本、使用寿命等方面的都有更高的发展要求。新能源汽车动力蓄电池进入退役期后,有效途径资源利用途径是梯级利用之后再回收。废旧电池回收处理技术按提取工艺可分为3大类:干法回收技术,湿法回收技术等。

三、汽车动力电池相关材料和产品供应链方面

锂离子电池原材料为有色金属行业和石油、煤化工行业,如锂矿、石墨、钴矿、沥青等;上游行业包含锂离子电池的四大核心材料(正极材料、负极材料、隔膜材料、电解液)和锂离子电池专业设备行业;产业链中游主要从事电芯制作和封装,主要为锂离子电池生产企业。下游包含如消费电子行业、动力能源行业、储能设备行业,主要为锂离子电池应用领域。整个产业链较长,涵盖行业较广。中国汽车材料网研究团队对锂离子电池的相关材料和产品供应链进行梳理,列举了200余家相关企业的主要产品和配套客户等信息,具体生产企业请参见报告。

四、汽车动力电池年度发展情况方面

2018年国内外围绕动力电池材料技术的研究与应用也在如火如荼的进行。针对电池材料与工艺技术技术进展(细分为正极材料、负极材料、电解液、隔膜材料、新型锂离子电池和新体系电池)、新车型应用和企业动态,报告全面记录了汽车动力电池年度发展情况。

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