远处有固态电池，不久的将来有无钴电池，下一代动力电池有哪些新突破？

【报道】动力电池被誉为新能源汽车的“心脏”。

技术突破将对电动汽车性能提升产生决定性影响，也是电动汽车推广普及的关键。

新能源汽车目前正处于加速发展阶段。

目前，低成本车型以磷酸铁锂为主，高性能汽车以三元电池为主，部分高端车型也采用了磷酸铁锂技术。

关于电池要求，如何让纯电动汽车和燃油汽车在性能和经济性上展开竞争，一直是电化学行业努力的方向。

能量密度、功率密度、安全性、循环寿命、环境适应性、成本等都是设计开发时考虑的因素。

我国四项国家计划中，与动力电池领域相关的目标分为三个层次：一是高比锂离子电池能做到Wh/kg，下一代锂离子电池希望做到Wh/kg，而新系统电池实现Wh/kg涉及系统集成，以及固态电池的研发和产业化。

脚踏实地地看下一代动力电池技术路线，远处有固态电池，近处有无钴电池。

如何将这些先进技术产业化？已经采取了什么步骤？在中国电动汽车百人会第三届全球新能源与智能汽车供应链创新大会上，来自产学研的专家从各自的角度评价了动力电池的当前技术现状和未来趋势。

提升镍？镍还原？电池技术的发展进步非常快。

我们首先要弄清楚下一代动力电池是什么。

中国电池工业协会副理事长黄学杰这样回答：锰酸锂是2008年的第一代电池，日产聆风最初配备的是这种电池，续航里程在10公里左右。

十年后的今天，每个人都购买电池。

汽车难免会问是三元的还是铁锂的。

这是第二代电池，其续航里程是第一代的两倍多。

下一代电池已经到了第三代，更长远的目标是全固态电池。

每代电池都是按正极材料来划分的。

从第一代到第二代，里程增加了一倍，从100公里左右增加到100公里左右。

从第二代到第三代，续航里程增加了约100公里。

增加了50%，更重要的是，成本也下降了50%左右。

目前磷酸铁锂电池的能量密度基本在Wh/kg以上，三元材料的能量密度基本在Wh/kg。

虽然三元材料近年来变化最大，但钴减量已成为明显趋势，镍减量和镍改进成为两个技术方向。

黄学杰指出，对于减镍的方向，关键材料是镍锰酸锂。

第一代材料是锰酸锂。

同样的结构，用镍代替1/4的锰后，用这种材料制成的电池的电压会升高。

是的，搭配石墨，电池电压在4.5V以上。

磷酸铁锂电池的标准电压为3.2V，三元电池的标准电压为3.6V，镍锰酸锂的标准电压可以达到4.5V，在能量密度上具有优势。

因此，镍锰酸锂有机会获得更高的能量密度、更高的倍率性能，尤其是低温下的高倍率性能、更好的成本、更安全，但寿命是个问题。

在过去的20年里，研究人员一直在努力，发现碳酸盐电解质可以解决它的寿命问题。

采用石墨作为负极、铜作为集流体可以实现比三元材料更好的寿命。

即使在高温下，仍具有良好的循环寿命。

，更不用说在室温下。

这样看来，镍锰酸锂的优势就很明显了。

如果对磷酸铁锂电池进行改进：负极不改变，电解液基本不改变，外壳不改变。

仅正极材料发生变化。

镍锰酸锂密度比较高，也可以做到Ah，但电压提高了40.6%，单位体积能量提高了40%，每瓦时成本降低了20%。

这就是脱钴、还原镍的效果。

另一条技术路径是镍的升级，这是高容量三元正极材料的升级方向。

如果镍的容量增加很多，能量密度还可以继??续提高，但问题是如何在高镍的情况下保证良好的寿命和稳定性。

镍上涨的极限是实现全镍并彻底脱钴。

镍酸锂已成为一个重要方向。

这种高能量密度电池是三元锂电池的升级版。

如果第三代电池朝镍酸锂方向发展，三元电池的能量密度可提升40%左右。

与负极材料结合，可以从现在的不足提高到Wh/L。

中国电子科技集团公司第十八研究所研究员肖成伟认为，磷酸铁锂电池还会有进一步的技术改进。

目前部分企业能量密度可以达到Wh/kg，下一步是达到Wh/kg以上水平；高镍低钴电池希望做到Wh/kg；富锂锰基电池，在减少钴和镍的同时，锰的提取也有很好的发展趋势，是现在的研究热点。

许多公司也在开发无钴尖晶石镍锰酸锂。

从产业化角度来看，中航工业锂电池乘用车事业部总经理谢秋也认为，镍锰酸锂是下一代正极材料的候选者。

通过计算，目前五系、六系三元材料仅使用了70%的锂。

%，另外30%不参与充放电，这是对资源的巨大浪费。

镍锰酸锂参与反应的锂可以达到95%的水平，与磷酸铁锂的利用率类似，但尖晶石结构的镍锰酸锂的能量密度要高得多。

因此，从成本和资源角度来看，低镍和高锰是下一代电池材料的候选材料。

SK新能源中国业务总经理张伟表示，作为全球最早生产高镍电池的公司之一，SK新能源的电池能量密度可以达到Wh/kg左右。

下一步是准备生产“9节半电池”。

明年将开始全球量产，能量密度目前高于先进电池。

下一代：全固态电池 更进一步的技术路线是革命性的全固态电池。

这里也是各路英雄的战场。

我们希望通过原理创新制造全固态电池，提供下一代Wh/kg能量密度。

肖成伟表示，固态电池正在快速进展。

采用高镍三元材料制成的固液混合电池，将液态电池转变为固态电池，作为过渡技术和产品也具有非常好的发展前景。

目前开发的固液混合锂离子电池的能量密度为Wh/kg。

第一次循环后，能量密度保持在98%，体现了较好的性能指标。

从全固态电池基础研究的角度来看，目前列出的指标均处于实验室达到的水平。

高循环性锂阳极仍需要深入研究，包括钴界面反应。

固态电池最大的问题是界面导电性差。

中国科学院物理研究所研究员李红表示，固态电池的难点在于固态电解质如何在膨胀过程中与正负极颗粒保持良好的接触。

最好的状态是原子级。

他的团队采用的方法是基于混合固液电解质和全固体电解质电池的原位固化。

通过液体注入保持电解质与电极材料之间良好的物理接触，然后通过化学或电化学反应去除部分或全部液体电解质。

转为固体电解质，综合平衡高电压、安全性、锂枝晶、体积膨胀、接触内阻等问题解决。

李红表示，中国这些固态电池企业很可能会在明年底实现量产，而且很可能都会提出GWh级别的量产目标。

总而言之，高性能、高安全性、长寿命、低成本、高环境适应性是动力电池行业发展的多方面考虑。

新体系电池、全固态电池、钴材料电池、高压安全、固液混合锂电池、安全寿命相关的大数据分析测试评价技术等，都是人们关注和关注的焦点。

现在和未来的投资。

重点。