“这车能跑多少公里啊?”“充一次电要多长时间?”“电池是否安全?”现在大家在买新能源汽车时,询问最多的就是有关续航里程、充电时间、冬天好不好充电的问题。
“正极材料才是动力锂电池最为关键的原材料,它的性能直接决定了锂电池的主要性能指标,在总成本中占据30%以上的比例。”北京当升材料科技股份有限公司副总经理陈彦彬告诉记者。
高镍型高能量,电动汽车长续航
据了解,目前已经商业化应用的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和NCM(镍钴锰)三元材料等产品。国内电动汽车发展初期,动力电池由采用磷酸铁锂正极材料的电池主导,虽然这种正极材料制作的电池的循环寿命较好,但能量密度比较低,这就导致电动汽车的续航里程相对较短。
“能量密度、循环寿命、高温存储稳定性、低温特性、安全性、成本是动力锂电池的几项关键指标。”陈彦彬说。随着乘用车对长续航里程的需求越来越迫切,必须开发更高能量密度的锂电池正极材料。
“高镍三元材料可以显著提升锂电池的能量密度,在单位体积或单位重量的电池中可储存的电量更多,因而逐渐成为乘用车动力电池市场的主流。”陈彦彬说,从技术角度来看,三元材料能量密度、输出特性、循环寿命、存储稳定性、安全性等主要性能指标相对而言比较均衡,因此是未来动力电池正极材料的主流方向。
与常规三元材料NCM111、NCM523相比,NCM622比容量高,用其制作的电池能量密度可达到230Wh/kg以上。
“更高镍含量的NCM811和NCA尽管能量密度高,但制备难度大、生产成本高、安全风险大,目前主要用于小尺寸的圆柱电池(5Ah以下),应用于大型的方形电池和铝塑膜软包装电池(50Ah以上)还面临诸多的技术挑战。”陈彦彬说,“因而NCM622是当前乃至未来几年内高端大型动力电池的首选正极材料。”
项目团队所研发的高能量密度NCM622正极材料,实用电池的常温充放电寿命可达4000次以上,远高于国际同行2200次的水平,高低温性能、安全性也大幅提高,该产品在2014年研发成功并出口国际高端锂电市场,并在中高端电动汽车上大规模应用。
该项技术的产业化不仅满足了高端锂电材料的市场需求,同时也推动了国内锂电正极材料工艺技术从传统制造向清洁高效自动化智能化的方向发展。目前,当升科技已拥有国际前十大锂电客户,是全球同时向中、日、韩高端锂电池企业提供高品质锂电正极材料的两家供应商之一,对促进行业整体水平的提高起到了示范引领作用。