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系统能量密度超115wh/kg 这些磷酸铁锂电池企业如何实现?

作者:中国储能网新闻中心 来源:高工锂电网 发布时间:2017-03-13 浏览:
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中国储能网讯:自新补贴政策将电池系统能量密度与补贴金额挂钩之后,三元电池企业和配套的主厂备受鼓舞,而大批磷酸铁锂电池企业和配套主机厂却压力倍增。不过,这个情况在近期却得到了极大的转变。

日前,工信部发布《新能源汽车推广应用推荐车型目录(2017年第2批)》,共计201款新能源车型入围。高工锂电网梳理统计显示,在此次入围的201款新能源车型所配套的动力电池中,磷酸铁锂电池以49%的配套占比位列第一。在电池系统能量密度方面,达到115wh/kg以上的有74款,磷酸铁锂电池占54款;其中120wh/kg以上的磷酸铁锂电池多达44款,连130wh/kg以上的也有33款,都能够拿到最高档的1.2倍补贴。

从数据来看,第二批目录车型所配套电池的系统能量密度得到了极大的提升。其中磷酸铁锂电池以更高系统能量密度,消除了业内此前普遍认为其无法达到最高补贴标准的担忧,在能量密度提升竞赛中扳回了一局。

高工锂电网了解到,尽管磷酸铁锂电池在能量密度上存在短板,但依然有比亚迪、宁德时代、亿纬锂能、国轩高科、国能电池等几家电池企业在铁锂电池能量密度提升方面取得极大的突破。

值得注意的是,虽然每家电池企业在提升电池能量密度方面都有各自的材料配方、制造工艺和产品结构设计等差异,但这些企业在磷酸铁锂电池系统能量密度提升方面的经验也非常值得业内借鉴参考。

比亚迪:磷酸铁锂电池系统能量密度超过120wh/kg

比亚迪作为国内乃至国际动力电池领域磷酸铁锂电池技术的引领者,其磷酸铁锂电池在经过充放电循环4000次之后还能保持80%以上的容量。而在2017年已发布的两批新能源推荐车型目录中,比亚迪有多款磷酸铁锂电池系统能量密度达到125.6wh/kg,可享受最高的1.1倍和1.2倍新能源补贴。

比亚迪CTO刘卫平对高工锂电网表示,磷酸铁锂电池能量密度本身还有一定的提升空间,但最终会遇到一个瓶颈。公司的磷酸铁锂系统能量密度能够达到120wh/kg以上,一方面是通过提高磷酸铁锂材料的高压实和克容量,同时在负极、电解液等其它原材料方面系统性的升级改进。另一方面则是通过减轻电池壳体、箱体和内部结构件的重量占比、优化PACK结构进行轻量化设计。

宁德时代:磷酸铁锂电池系统能量密度超过130wh/kg

在第二批新能源推荐车型目录中,有多达33款的磷酸铁锂电池系统能量密度达到了130wh/kg以上,主要来自宁德时代,配套在纯电动大巴领域,可获得1.2倍的最高档补贴。

宁德时代刘晓梅博士对高工锂电网介绍到,由于电动大巴对动力电池的安全性是最高的,因此宁德时代在保证电池安全的前提下不断开发,主要通过两方面提升电池系统能量密度。

一方面是在材料配方上通过优化正负极材料、开发新材料以及改性磷酸铁锂正极材料提升其克容量,同时在电芯设计方面也做了大幅度的系统优化,从而提高电芯单体的比能量。

目前,公司的磷酸铁锂单体电芯比能量达到了150wh/kg以上,行业平均水平在130wh/kg,未来公司将持续通过优化材料配方进一步提升电芯的比能量。

另一方面是对电芯成组、电池箱体、PACK结构方面进行系统性优化设计,进行轻量化处理,两方面综合起来提升电池系统能量密度。

亿纬锂能:磷酸铁锂电池系统能量密度达到115wh/kg以上

亿纬锂能公告称,旗下子公司公司湖北金泉所开发出的两款高能量密度方形磷酸铁锂电池LF68-68Ah和LF90-90Ah,顺利通过汽车动力蓄电池产品GB/T-2015强检测试并取得了国家客车质量监督检验中心出具的《检验报告》。该产品能量密度提升到了145Wh/Kg以上,电池系统采用复合性材料进行轻量化设计,成组之后可达115Wh/Kg以上,达到了国家能量密度补贴上限。

亿纬锂能副总裁袁中直对高工锂电网表示,公司拥有磷酸铁锂和三元电池两条技术路线,一开始就研发生产高能量密度动力电池。公司的电池系统能量密度达到115wh/kg以上主要是通过采用复合性材料进行电池系统轻量化升级,减轻电池包重量。

未来三年,公司将逐步对着两款电池进行再一次的能量密度提升,力争将单体电芯的能量密度提升至160Wh/Kg以上,届时成组后的能量密度有望达到130Wh/Kg以上。

国轩高科:新一代磷酸铁锂电池系统能量密度可满足115wh/kg的要求

国轩高科对外透露,公司正加快产品技术升级,公司2017年新一代方形磷酸铁锂电芯能量密度可达到150wh/kg以上,圆柱电芯能量密度可达到160wh/kg以上,完全可以满足成组后115wh/kg的需求。

国轩高科工程研究总院常务副院长杨续来博士向高工锂电网介绍到,当前提升磷酸铁锂系统能量密度最直接的方式就是把电池尺寸做大,提升单体电池容量,同时优化PACK结构,对电池壳体和箱体进行轻量化处理。与此同时,提升电池单体的比能量也是提升系统能量密度的关键,当前磷酸铁锂电池能量密度还有提升的空间。

国能电池:软包磷酸铁锂电池系统能量密度达到125wh/kg

在第二批新能源推荐车型目录中,国能电池有多款磷酸铁锂电池配套东风、亚星等纯电动客车车型,电池系统能量密度最高达到126.6wh/kg,可以获得1.2倍最高档的补贴。

国能电池副总经理张景舒对高工锂电网表示,国能电池根据自身电池的特殊特性及自有储备技术,主要通过电芯能量密度的提升、使用标准电池箱、电池箱轻量化和PACK工艺自动化提升来达到125Wh/Kg的超高比能量。

一方面,公司经过多年的技术沉淀,通过改进原材料属性,提升正极材料克容量将单体能量密度提升到160wh/kg,计划年底推出能量密度达180wh/kg的磷酸铁锂电池。

另一方面,国能新款电池箱采用新材料、新结构和新工艺,在保证安全的前提下大幅减轻电池箱重量。同时在PACK工艺上采用全自动激光焊接,优化模组结构设计,实现电池包轻量化。

业内人士指出,当前提升磷酸铁锂电池系统能量密度主要有提升单体电芯比能量和电池包结构轻量化两种方式。由于磷酸铁锂电池本身能量密度理论值较低,因此通过改进原材料属性以提升电池能量密度的作用比较有限,增大电池模组尺寸和电池系统轻量化是当前最有效的解决方案。

事实上,自去年底新的补贴政策发布之后,动力电池企业就开始大规模的停产减产能量密度不达标的电池产品,加紧通过改进原材料性能、改造产线和生产工艺以及电池包轻量化设计等方式尽可能的提升电池能量密度。

从上述电池企业提升其电池系统能量密度的方法来看,基本上都采用相同的方法尽可能的减轻电池包重量,进行轻量化处理,但前提是将电芯单体能量密度提升到一定的水平。

值得注意的是,电池系统轻量化虽然能对提升电池系统能量密度起到直接的作用,但其技术难度依然很高,对电池的安全性和一致性等可能造成很大的影响。因此不是所有的电池企业都具备这种条件和技术。

“磷酸铁锂电池系统能量密度要达到115wh/kg以上,单体电芯的质量能量密度至少要达到150wh/kg以上,但这对很多电池企业而言都很困难。”一位业内专家认为,磷酸铁锂电池能量密度还有提升的空间但比较困难,电池系统轻量化虽然可以提升能量密度,但可能会牺牲电池的安全性或其它性能,因此需要特别谨慎。

关键字:磷酸铁锂电池

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