2021年3月18日，由中國化學與物理電源行業協會動力電池應用分會聯合電池中國網共同舉辦的第二屆新能源汽車及動力電池（CIBF深圳）國際交流會在深圳隆重召開。大會期間，惠州億緯鋰能股份有限公司基礎材料與技術研究室主任冀亞娟以《億緯鋰能動力電池材料技術研發進展》為題發表了主題報告。

以下為演講實錄：

大家下午好，我是來自惠州億緯鋰能股份有限公司的冀亞娟，非常榮幸有機會在這里跟大家分享一下我們公司的材料技術研究進展。我的報告將主要從以下四個方向。

首先是動力電池的發展現狀。動力電池技術的發展是基于政策的需求、知識的技術變革，現在最大的政策需求就是習主席提出來在2030年實現碳達峰，2060年實現碳中和，這樣的目標背景下，相信近年一定會重塑能源結構，不管是能源供給側還是能源的需求側都有大的變革。對我們做動力電池的來說，在這樣一個大背景下，能做的事情有哪些呢？可以看看右上角這張圖，它是我們現在傳統燃油車和新能源車在碳排放上，新能源車可以做的事情。

傳統燃油車二氧化碳排放量是10%以上的水平，現在推動新能源汽車，它可以達到什么水平呢？是比較寬的范圍。從10%到負90%。為什么有這么寬的范圍呢？原因也很簡單，在開能源車的時候實現了碳減排，但是充電的時候，電還是來源于火力發電，二氧化碳就沒有作出貢獻的。這也是要求在能源供給側，在未來發展更清潔的能源，包括氫能、太陽能、風能等等。

我們認為碳中和這樣的戰略奠定了中國新能源汽車和儲能的發展基調。在這樣一個背景下，國內和國外對于鋰離子動力電池市場發展的調研，我們認為電動化的趨勢是會提前到來的，應該在2023年甚至是更早就會進入TWH的時代。在這么一個大的需求下，看一下動力電池技術路線是怎么選擇的。

從右上角這張圖可以看到，在未來鐵鋰電池和三元電池將長期并存的狀態，因為鐵鋰電池能量密度的提升。近幾年由于刀片電池和CtoP的出現，它的能量有很大的提升。從三元的角度，長期高比能是發展的態勢，高鎳化會成為主流。

接下來跟大家簡單地介紹我們公司在動力電池的戰略布局，我們什么電池都做，不僅是鋰元電池，在動力電池方面也什么都做，磷酸鐵鋰電池今年是23GWH，在動力電池有50%的份額，在儲能上有百分之百的份額，它的市場非常大，磷酸鐵鋰的布局就是非常快的增速。在2022年45GWH，2024年將會達到140GWH。軟包電池上，我們的產能到2024年是在40GWH。通常做電池很少能賺到錢，我想補充一句，我們去年做軟包電池就掙錢了，而且是投產即盈利，這是非常難做的事情。

在三元電池方面，今年產能是8GWH，2024年達到16.5GWH。圓柱電池不是18650電池，這個電池市場是在電動工具的市場。我們布局的是46800和46950這兩個大圓柱電池，預計2023年進行產能釋放20GWH，2024年達到40GWH。億緯鋰能始終堅持以市場為導向，為客戶提供全面解決方案。

第二個部分簡單介紹一下軟包電池的技術路線，這個圖是供給客戶的軟包設計，我們知道軟包設計最大的優勢是結構決定了它有高的比容量，這是相對的化學體系設計下，它比方殼電池有非常大的優勢，能量密度有至少50%的提升。還有循環壽命有很大優勢，我們的測試結果比方殼電池至少提升10%。循環過程當中有很低的膨脹。這是軟包電池的優勢。前面很多人都講到了高安全特性，這也是基于鋁塑膜軟包裝的結構，因此安全的邊界會比較好一些。在發生熱失控的時候，它不會發生劇烈的爆炸，但同時存在問題，因為單體安全性好，但是模組不好，很容易發生熱蔓延。還有軟包電池尺寸靈活，可以定制化開發。因為軟包特性是內阻低，在功率特性上就有很大的優勢。

我們認為全自動化、高度一致性是我們公司產品的優勢，因為我們現在采用的是全自動化的設備和先進的管理系統，所以產品自動化程度是非常高的。另外，一致性也是做得非常好，公司從2018年開始就一直堅持管理線，對粉塵進行管理，對螺絲、毛刺、焊芯進行全鏈的管理。軟包生產鏈的直通率可以達到96%。

接下來給大家分享一下公司三元產品在乘用車市場的技術路線，也是分了兩塊：1.BEV市場。有240到280到320的提升過程，材料選擇沒有太大的差異，目前在推的方型三元是高電壓的材料體系，選擇中鎳的單晶材料。2023年將主推方型電池，鐵鋰和三元是一半的市場布局。2023年之后，我們會逐步地把大圓柱電池和軟包電池進行市場的推廣，并且認為在未來因為能量密度進一步提升，它肯定是高鎳低鈷的態勢和高硅的材料體系。

2.PHEV，軟包是有獨特的優勢，現在和未來都會推進軟包電池和方殼電池同時進行。

下面介紹一下電池材料的研究進展，這邊是現在的技術狀態，產品是300Wh/kg的，它是兩端的設計，在常溫的條件下，數據是能夠支持3000圈的循環壽命，而且客戶反饋它的循環壽命比鐵鋰更有優勢。在45攝氏度下，同樣達到1000周的使用壽命。

這張圖展現了產品的快充特性，采用階梯充電的模式，可以在18分鐘內完成10SOC-80SOC的速度，經過10次快充的測試，也能看到它的界面都是非常好的，不會存在析鋰的問題。未來的目標是實現9分鐘的快充。提到高比能的電池，尤其是高鎳電池的體系，大家都非常擔心的安全問題，材料端也是有新的安全技術的突破，主要是采用了另外一種安全性能更高的材料，但它不是磷酸鐵鋰。在高鎳材料復合使用，只需要少量摻雜就能看到軟包電池單純使用高鎳的時候，針測是通不過的，會發現鼓脹現象。軟包電池過針刺還是比較難的，其他的測試都能過。除了這個優勢之外，材料的使用還解決了另外一個問題，就是高鎳材料使用過程當中正極界面高氧化型會帶來電解液的持續氧化，從而帶來界面的持續分解。在高鎳材料體系應用過程當中，高溫循環和高溫存儲有瓶頸，我們的技術同時也解決了這兩個瓶頸。

下面是350Wh/kg的平臺研發進展，只初步展示一下循環的數據，在0.33C充0.5C放的情況下，循環壽命不算很長，我們覺得350Wh/kg的項目還有很多的工作要做。在這里也簡單地從以下4個方向做一下分享。

首先，我們認為要實現350Wh/kg的時候，肯定需要更高的鎳材料的體系，這時候正極界面穩定性會尤為重要，我們認為在高鎳材料的體系下，會更傾向于選擇鏡像生長的結構，這樣就能提高材料的抗壓性能。要實現這樣一個更高比能的情況下，硅極比能會提升，至少達到15%。極負極低首效、高膨脹、循環都是一系列的問題，最重要是膨脹的問題，如何在材料的設計端就給它預留材料膨脹的空間，這個是非常關鍵的技術路線。我是選擇什么樣的石墨去做復合，硅材料要做到多少納米，幾個納米還是幾百納米還是幾十個納米，都對它的膨脹有相關性。在這樣一個體系下，電解液一定跟傳統的電解液有大的變化，我們的技術會發展不含EC的電解液體系，還有安全電解液的開發。還有功能材料，因為電極的設計不僅涉及到主材，還有功能材料，還有黏結劑、導電劑，它對于功能是否發揮優很大的作用。這個材料是小而美的材料，不是小就不重要，而是有關鍵的作用。在高鎳材料應用過程當中，正極材料的堿性進一步提升，那黏結劑耐堿性怎么樣，在極片厚的時候，黏結劑能否支持厚電極的作用？所以黏結劑會有很大的變化。負極材料也是一樣的問題，在這里就要做更高強的黏結劑的開發。

前面是介紹基于傳統的鋰離子電池的升級，在這里跟大家簡單介紹一下固態電池的進展，固態電池都認為可以從根本上解決電池安全問題的新技術，而且我們認為它在2025年甚至是2027年，它是有望在動力電池領域實現規模應用的技術。公司固態電池的研究技術路線是這樣的，在第一代產品是聚合物類固態電池的研究，產品首先要實現室溫下的穩定運行，將產品優先應用到硅電池的運營，因為有一些新的小電池，比如說醫療電池會優先在這個領域實現應用。第二代產品會進一步開發固態化的界面技術，實現全固態的應用，這個產品是在高端的消費類產品的應用。在第三代產品上，會進一步提升界面的穩定性，在這時候也會采用氧化物和聚合物復合的技術路線，進一步提升鋰電解質的耐氧化型，并且有很好的柔性，不至于降低脆性。在這里也會重點去研究固態電池生態的設備，包括工藝的攻關。電池制作跟液態電池有很大的區別，這是我們要做的東西。總體來說，我們的研究進展是漸進式的，因為我們覺得固態電池不可能那么快在動力電池實現應用的。

這是全固態電池現在的實驗結果，初步實現了室溫下的混電運行，這個電池也是疊片的小軟包電池，大概230mAH。

這是更高比能的進尺進展，固態技術成熟之后，負極就直接由石墨到了鋰金屬負極，在鋰金屬負極有很強的技術積累。這個是美國客戶測試的結果，采用高比能鋰金屬電池，它可以將無人機的飛行時間由15秒延長到27秒，整整延長了27%的飛行時長。

前面這些都是傳統的鋰離子電池發展路線，前面這些技術路線的儲備可以保證我們在未來5年的技術領先性，也會思考在未來10年之后怎么保證自己的技術還是有充分的領先性。在這里簡單給大家介紹另外兩個技術布局，因為這就涉及到下一代堅持了，第一個是鋰硫電池研究，鋰硫電池能量密度是330Wh/kg，單純看能量密度可能跟傳統電池的高比能有差距，我想說的，在研究過程當中實現高載量硫正極電極技術，正極材料全部是由自己在做相關的研發。另外一個技術是燃料電池技術，這個是由汪博士帶隊的研究成果，優勢是國內唯一一家生產和銷售堿性膜鋰離子電池的企業，而且膜是自主創新的堿性離子交換膜，這個技術帶來最大的攻關就是實現了燃料電池核心材料的低成本化的技術路線，不再需要昂貴的箔金屬材料，也不需要依賴于進口限制，可以自主生產。這個技術也可以用到電解水制氫，氫能的供給就能提供很好的技術支持。

最后做一個簡單的總結和展望：1.戰略。億緯鋰能不做技術選擇，我們認為技術是有好有壞，但肯定能找到最合適的應用市場。所以，我們是方型電池、軟包電池、圓柱電池會做，三元電池做，鐵鋰電池也會做，客戶有什么需求就會提供什么樣的產品解決方案。2.安全。軟包電池是單體層面有安全優勢，但是系統方面會存在熱蔓延的劣勢，我們會在系統方面做一些相關的工作，但是，這并不影響下一代電池產品的顛覆，有可能這種大圓柱產品就能直接解決熱蔓延的問題，大圓柱電池有很好的水平，并不會取代軟包電池很大市場份額。開發固態電池新技術，解決安全電池的問題，可以做到電池隨便用。3.材料。要做好內外兼修，從自身內部公司強調加強基礎材料和技術的研發，我們會投入很大的人力、物力和資金做相關的技術研究。其次，也會加強跟國內外知名的校企合作，讓學校老師的科研成果更好指導我們對材料的解讀和應用的能力。另外，我們也會積極與國內先進的材料企業進行深度合作，歡迎做材料、做技術的供應商與我們一起來做這樣一件事情。以上就是我的報告，謝謝大家。

（注：本文根據現場速記整理，未經演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請勿轉載！）

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