鋰電池的發展關乎千行百業,不僅涉及到車用的動力電池,包括儲能、消費類電池、無人機電池、機器人電池等幾乎無處不在。
鋰離子電池也已經從技術的快速改進期進入到相對穩定期,尤其電池成本在大幅下滑后,鋰電池下一階段要解決的問題還有哪些?
日前,在2024世界動力電池大會上,中國科學院院士、中國全固態電池產學研協同創新平臺理事長歐陽明高與業內領軍企業高層領導就產業發展前景進行了討論。
筆者就幾個前沿話題進行了整理:成本還能怎么降;鋰電池的新增量在哪里;儲能電池發展問題還有哪些;新技術產業化的瓶頸問題是什么……
01.
成本:技術、工藝和標準化降本
成本方面,動力電池已經度過了成本快速下降的周期。
雖然大幅快速降本周期已過,但降本空間也還存在。寧德時代新能源科技股份有限公司副總裁孟祥峰給出方向,技術的提升、工藝改善、產業鏈融合的方式,電池成本還有下降空間。
蜂巢能源董事長兼CEO 楊紅新也提到了制造降本和工藝降本。例如,在形態上,將電池越做越大,儲能電芯已經做到600Ah、700Ah。
楊紅新判斷,明年動力電池的電池包PACK系統價格降到5毛以下,將是普遍現象。
弗迪電池有限公司副總裁孫華軍也認為,在制造端還存在降本空間,電池制造遠沒達到精益求精的地步,在追求各個地方極限的過程中,改進無處不在,每一個細微環節的改進都是降本的機會。
02.
增量:HEV、儲能、電動船舶等
在新能源汽車發展初期,純電動汽車是動力電池需求的主要推動力?,F階段看,PHEV、HEV都是增量市場。
楊紅新認為,目前看增程、大電量的PHEV的增速是遠遠超過純電動,800V高壓、快充電池需求量增速也是最快的。另外,HEV(不插電混動)在歐美、日韓地區的增速也是非常快。
新型儲能也在快速發展,例如發電側、工商業儲能都是市場空間和前景樂觀的細分市場。
寧德時代挖掘的領域則更廣泛,除了汽車電池,還有電動船舶、航空電池、工程機械、家庭儲能和兩輪車場景。
03.
儲能:度電成本如何降到1毛?性能短板如何解?
億緯鋰能股份有限公司董事長劉金成著重談了下儲能環節的降本。他認為儲能降本不應該只靠電芯,而是系統通過標準化來降低成本。例如,在連接件、在集裝箱整體的標準化方面,以及循環性能整體提升的角度去降本。
“電池的循環次數從7000次到1萬次,就有50%的成本下降空間,如果系統標準化帶來的成本再帶來30%—50%的成本下降,有可能實現儲能度電成本從2毛錢降到1毛錢?!眲⒔鸪烧f道。
前文提到儲能電芯越做越大,但電芯做大了也有問題。對此歐陽明高解釋道,一般100Ah以內正極材料基本是穩定的,不會產生失穩,即使熱失控溫度不算很高。但是如果容量達到600Ah,一旦熱失控累積的溫度就會催生正極參與反應,也就是正極材料也失穩了,安全性就會面臨比較大的挑戰。
在解決這個問題上,智能傳感器會發揮很大作用,而且芯片、傳感器成本比較容易攤銷。
劉金成表示,電池內部監測技術,通過監測電池內部的壓力、溫度,可以提前6個月以上感知這個電芯的劣化,通過內部溫度均衡方式,降低大電芯的內部溫差,從而避免系統性問題出現,把熱均衡的問題解決,電池的循環性能會大幅度提升,也能降低儲能電池的整體成本。
楊紅新補充道,儲能系統的構成包括EPC、占地面積、基礎設施的施工、線纜的鋪設到集裝箱的設計、消防系統、連接件,再到電芯、材料,是一個非常龐大的體系。從根本上講,要想把每個環節的成本全降下去,占地面積減少、施工費減少,就是單位面積的能量提升,換句話書,就是EPC層面的能量密度提升。原來汽車關注能量密度,現在要轉移到系統集裝箱層面,工商業尤其更關注占地建設成本。
此外,孫華軍提到了儲能電池的日歷壽命問題。“假如抽水蓄能50年以上,儲能電池的7000次循環加上日歷壽命結合起來到底什么樣的情況?”孫華軍認為,電池的密封性可能都支撐不到電化學壽命的階段。
歐陽明高也提到了日歷壽命,從日歷壽命的角度,如果我們是中短時儲能,比方5小時、4小時,15年應該也能循環完;如果提到10小時,日歷壽命就變成瓶頸,可能循環沒有跑完日歷壽命先到了,日歷壽命反倒變成瓶頸了,因此,還要向20年的壽命去努力。
04.
新技術:硅碳負極,知識產權問題要謹慎
在新技術領域,硅碳負極進入產業化階段,但是楊紅新提醒,要向海外客戶供貨時,需要考慮知識產權問題。
用歐陽明高的話說,國內硅碳的主流技術體系是硅烷的化學氣相沉積,這套主流工藝的概念還是引進的技術,因此知識產權的專利糾紛需要非常重視。
硅碳負極材料的生產涉及到復雜的工藝和技術。早在2016年,韓國研究所(UNIST)通過化學氣相沉積CVD技術制備得到了硅碳復合材料,可實現批量生產;2022年,美國Group 14公司推出了新一代氣相沉積硅碳材料
CVD法通過將硅納米顆粒沉積在碳基體表面形成復合材料,基于其產品組分均勻、結構致密,CVD法生成的復合材料膨脹率更低,對應循環性能得到顯著提升。也因此,頭部材料企業傾向于采用CVD法硅碳負極。
歐陽明高認為,這套技術在產品一致性、產品穩定性、成本、生產過程安全性都還需要探索,整體技術門檻很高,業內還是需要摸索出不同的路徑。
05.
固態電池:尚處實驗室到工程化轉化階段
對于最近大熱的固態電池發展情況,孫華軍表示不能太樂觀,目前實際的狀態還是從早期實驗室到工程化轉化的過程。
一是,固態電池界面問題,一旦放大到大電池里面,與實驗室數據情況完全不一樣。
二是,工程化問題,以硫化物電解質為例,干電極的大規模量產還是有問題的。
此外,電池做大后在厚度方向可以去施加約束力,由于是多孔電極是多層顆粒的堆積,做大之后中間位置的膨脹不止是厚度方向,在其他幾個方向的力怎么來約束也是問題,還有比較長的路要走。
孟祥峰給出的建議是更多企業進入。一是創新型企業進入,另外傳統行業的大企業應該進入,產業鏈的建立有賴于大的化工企業巨頭進入。
歐陽明高給出的建議,也是固態電池急不得,一步一步來。一次就解決一個問題,一次性解決10個問題是做不到的。“一次性搞出來就只能是一個樣品,只能供參觀用,供做廣告用,供領導視察用,這是沒有意義的,因為有很多技術難題都不是一次性能解決的?!?/span>
來源:第一電動網
作者:NE時代
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