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动力电池四国大战

作者:时间:2018-11-07来源:网络收藏
编者按:中国、美国、德国、日本四个全球科技创新大国,都在动力电池上发力,希望夺取下一代出行工具利润最丰厚的市场

  汽车快速电动化,使得成为大国竞争新战场。中国、美国、德国、日本四个全球科技创新大国,都在上发力,希望夺取下一代出行工具利润最丰厚的市场。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201811/393952.htm

  ABAA11现场

  10月13日,第十一届国际电动车用新型锂电池会议(ABAA11)在浙江湖州举行。ABAA是全球一流的会议,现任主席是美国阿贡国家实验室杰出学者和高级电池工程主管Khalil Amine。当天会议,开幕客套话过后,就是重头戏:中美德日四国代表上台介绍了动力电池研究的目标、机制和进展。

  先来看看四国的发言代表。

  这个阵容,发言应有足够代表性。

  中国:300wh/kg的2020目标接近实现

  欧阳明高在演讲中开宗明义,的竞争,主要取决于电池。而竞争主要围绕电池成本和效率(cost-efficient)展开。

  中国2020动力电池研究目标,也由的目标倒推而来。到2020年,A0级能耗要达到10kwh/百公里;A0级电动汽车总成本,可以和燃油汽车竞争。

  在电池方面,无疑需要提升电池的性能,主要在于能量密度、电池寿命、成本控制、梯次利用和回收。同时,电池的安全管理能力也需要提升。

  欧阳明高介绍了在高比能量、低成本电池(300wh/kg,100$/kwh)研究上,目前中国的进展。


  中国动力电池路线图

  这就是他此前透露的、科技部新能源车重大专项动力电池专项研究。CATL、力神和国轩,采用高镍正极和硅碳负极。欧阳明高评价,一些性能已经接近应用要求,但安全性能还没有完全达到国标要求。

  他举CATL的研究数据表明,能量密度达到304瓦时/公斤,循环寿命在25℃时可达1200次,在45℃时可达800次。

  至于2020年之后,欧阳明高透露,中国动力电池2025年能量密度目标400wh/kg,材料体系应该是富锂锰基正极+高比能硅碳负极;2030年,能量密度目标是500wh/kg,材料体系方面,正负极仍是富锂锰基正极+高比能硅碳负极,但是电解液将演变为固态电解液。

  美国:降钴或去钴着力降低成本

  David Howell介绍,美国能源部的研究着重于电池材料革新、电芯电化学优化、增强可持续性和降低成本。

  具体的战略目标是:到2022年9月,电池包的成本要降到150$/kwh(2018年是197$/kwh)。方法是:有效降低或者解脱电池对重要材料的依赖,比如说钴,以及回收利用动力电池材料。同时,他们也希望能够研发出15分钟充满的安全电池。

  在这样成本提升的过程当中,技术路线和各国差不都,从目前的石墨/高压镍钴锰,到硅/高压镍钴锰,最后过渡到锂金属电池或者锂硫电池——大约在2030年,电池包成本降到80$/kwh。

  降成本的最重要手段就是低钴或者无钴。低钴主要的技术路线是高镍811,寻求用锰、镍、钛来替代钴。去钴则是镍锰、铁锰、铝镍作为正极等方向。

  看起来美国的动力电池研究更追求降低成本,对性能提升不那么重视?

  也不是。

  David Howell还介绍了Battery500计划。2016年7月,当时的奥巴马政府宣布发起了Battery500计划,用五年、投资额5,000万美元,打造能量密度500wh/kg,循环寿命1000次的电芯。

  这一电池的技术路线是高比能锂离子正极(镍钴锰)和锂金属负极。2017年这一项目已经实现了309wh/kg,但循环次数只有275次;2018年,已经实现350wh/kg,循环次数150次。


  Battery500计划进展

  Battery500计划联合国家实验室、大学和产业界共同攻关。当时,IBM、特斯拉都参与其中。


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