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        三元VS磷酸鐵鋰 未來動力電池之爭?

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        點擊次數:2688 更新時間:2018年02月23日08:48:31 打印此頁 關閉

        三元VS磷酸鐵鋰 未來動力電池之爭?

        導讀: 在現有的材料體系的大框架下,無論技術如何改進,磷酸鐵鋰動力電池電芯的能量密度達到300WH/kg的希望有點渺茫,相對來說,三元技術路線則較有希望。

        2016年12月15日召開的“2016第二屆中國動力電池大會”上,廣州力柏能源科技有限公司技術總監劉鍇的報告指出,在現有的材料體系的大框架下,無論技術如何改進,磷酸鐵鋰動力電池電芯的能量密度達到300WH/kg的希望有點渺茫,相對來說,三元技術路線則較有希望。

        關于“三元、磷酸鐵鋰到底誰才是未來技術路線主流”一直眾說紛紜。但在一些專家看來,未來三元電池或將成為電池的主流路線。

        隨著新能源汽車的需求爆發,動力電池續航里程低等問題也逐漸暴露。2016年以來,多個部門發布文件,重新修訂動力電池的續航里程、能量密度標準。其中,工信部主導制定的《節能與新能源汽車產業發展規劃(2012-2020年)》中明確提出,2020年動力整車電池模組比能量要達到260Wh/kg。

        “政策風向發生改變,預示著三元電池解禁在即?!眲㈠|表示。

        三元電池解禁在即

        動力電池正極材料包括磷酸鐵鋰、三元、鈦酸鋰和錳酸鋰。其中,鈦酸鋰和錳酸鋰能量密度較低,目前國內使用最多的電池是磷酸鐵鋰。在中國,多年來一直存在動力電池正極材料應該走磷酸鐵鋰路線還是走三元路線之爭。

        這種爭執甚至影響了政策的走向。2016年1月份,工信部曾宣布暫緩三元用于商用車以調查其安全性。

        不過,就在近期,工業和信息化部召開了關于進一步做好新能源汽車推廣應用安全監管工作的宣貫會,2017年1月1日起,新申請《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》的使用三元電池的客車,需補交第三方檢測報告,該信息也被視為三元電池即將解封的導火索。

        業內人士分析稱,在通過熱失控試驗和熱失控擴展試驗測試的前提下,三元電池在電動客車上的應用或將解禁。

        行業專家認為,制約新能源汽車普及的主要原因之一就是續航里程的問題,所以提高動力電池的能量密度勢在必行,而選擇三元技術路線是最行之有效的手段。

        不得不提到的是,關于三元和磷酸鐵鋰的技術路線之爭持續了好幾年,而2016年年初工信部宣布暫停三元電池用于純電動客車一度把三元電池打入谷底,也讓主打三元技術路線的動力電池企業陷入困境。

        寧德時代新能源科技有限公司市場總監楊琦指出,暫停三元電池,是出于對安全的考慮,解禁三元電池是因為安全標準出來了,有了安全標準,三元和磷酸鐵鋰又可以同臺競技了。

        據測試機構數據顯示,現有的動力電池系統中,單體電池的風險普遍存在,低風險包括漏液、變形、排氣,高風險包括火花、爆炸等情況。如果單體電池出現熱失控,三元材料電池比磷酸鐵鋰材料更容易出現火花,從而出現起火、爆炸等安全性問題。

        然而,三元電池的安全性是可以解決的,劉鍇表示,提高三元電池安全性可以通過以下三種方式,“第一是在三元電池正極材料中加入硅鈦納米管提高容量,保證熱失控狀態下的安全性,(硅鈦納米管導電好,阻燃,提供容量,循環壽命延長一到三倍)。

        第二是采用無溶劑PI粘合劑,用量是PVDF的三分之一,成本是PVDF的一半,可熱固化、EB電子束固化,也可以UV固化。涂布線的長度只有12米長,能耗降低一半,涂布速度為120米/分鐘。第三是采用固態電解質,鋰電池壽命延長一倍,容量300瓦時/公斤,并且成本下降一半。

        據了解,未來國家將會持續支持三元動力電池技術路線。業內人士認為,預計從2017年開始的兩三年時間里,國家將會密集出臺一批旨在提高新能源汽車安全性的政策舉措。

        數據顯示,到2020年中國新能源汽車市場動力電池總需求量接近5000萬kWh,其中磷酸鐵鋰還將經歷2年的緩慢增長期,到2019年絕對需求量會下降,2020年快速下降到750萬kWh左右。甚至有行業人士預言,“磷酸鐵鋰未來三四年內將會被新能源車淘汰掉”。

        預計2018年純電動客車領域將會對三元電池解禁,三元電池的需求量將會爆發。到2020年將會達到4250萬kWh左右,從而基本完成對中國新能源汽車市場的統治,而磷酸鐵鋰電池則會將當前的市場中心轉移到儲能領域。

        搶占三元電池開發 多路線并進更保險

        雖說三元電池技術路線可達到300Wh/kg的可能性較大,但也是需要實力才行。目前比亞迪、寧德時代等國內行業巨頭開始著手搶占三元電池市場的份額。

        據了解,比亞迪一直堅持磷酸鐵鋰電池技術路線,而在近日比亞迪董秘李黔透露,比亞迪未來擴大三元鋰電池布局,2016年比亞迪預計電池產能10GWH,2017年會新增三元電池產能5-6GWH。比亞迪大規模布局三元鋰電池,意味著三元電池的技術路線在未來將會占據主導地位。當然,更多的技術特性的產品組合也有利于搶占市場份額。

        同時據楊琦透露,目前寧德時代的磷酸鐵鋰和三元產能占比在2:1,基于市場對提高能量密度的需求,三元電池技術路線或將成為行業趨勢,明年公司將會加大對三元技術的布局。

        事實上,2016下半年很多企業已經紛紛開始布局三元電池項目,如邦普集團投資12.26億元,建年產3.5萬噸三元前驅體項目;智慧能源增資福斯特31.14億元,擴產高端三元鋰電生產線;橫店東磁豪擲30億布局三元鋰電池;格林美收購三元前驅體產線,聯手邦普布局三元鋰電池;國軒高科發力三元鋰電池。

        受制于“解禁三元”消息尚未被證實和大家對三元鋰電池的電動客車安全性還抱有懷疑的態度。因此,電池廠商在繼續堅守磷酸鐵鋰布局的同時,也需要做好三元技術儲備,畢竟未來很長時間內磷酸鐵鋰和三元將會并存。

        不過,中國微型電動車產業技術創新聯盟副秘書長羅會明強調,電池本身存在太多不安全因素,相對三元電池來講,磷酸鐵鋰確實更安全,更適合剛起步時的新能源汽車使用,因為新能源汽車剛進行推廣,一旦出現安全事故就會造成毀滅性的打擊。

        “三元電池和磷酸鐵鋰電池相比具有能量密度更高的優勢?!绷_會明認為,隨著電動汽車市場的快速發展,人們對能量密度要求越來越高,續航里程幾乎成了衡量純電動車技術水平的最關鍵的指標。此前中國的動力電池技術路線以磷酸鐵鋰電池為主,然而國家在新能源汽車政策補貼上也開始向能力密度和續航里程傾斜。

        發展高能量密度動力電池體系已經成為國際主流趨勢。據統計,三元材料電池目前占全球動力電池市場的80%以上,而我國動力電池正極材料三元占比僅在30%左右。

        “在全球新能源汽車的動力電池市場中,美國、歐洲、日韓一開始就以三元鋰電池為主要技術路線,而日韓的松下、三星SDI、LG化學、AESC等是這方面的佼佼者?!绷_會明認為特斯拉和松下在三元電池方面的合作就做的很好。

        2016年年初,特斯拉的CEO埃隆-馬斯克宣布將聯合松下在內華達沙漠中投資37億英鎊建立一個產能高達35GWH的三元電池工廠,這個工廠的產能幾乎相當于現在全球動力電池的市場容量之和,達產后將能滿足46萬輛特斯拉Model S、Model X和Model 3的動力電池需求,屆時電池生產成本將降低30%。

        “然而,這并不意味著,未來就將絕對是三元鋰電池統領天下?!眲㈠|表示,行業對于技術和材料挖掘從未停止過,就像全固態電池帶來了全新的三元電池全新的材料結構以及全新的電池極片材料,為三元電池提供了全新的結構和原材料選擇,所以更高的能量密度和更安全的性能永遠是企業試圖平衡的兩大命題。

        新能源汽車競爭的核心是動力電池之爭,“動力電池技術路線之爭”仍將持續,三元抑或磷酸鐵鋰,或是其他新技術都將由市場需求決定,“無論是乘用車還是客車,安全問題肯定是汽車企業研發和制造產品考慮的首要因素?!绷_會明認為,企業只有不斷提高技術水平,生產達到安全技術標準的電池才是生產之道。

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