合肥国轩高科徐兴无！锂电研发与供应链安全现状及发展趋势

【报告】9月7日，在第四届全球新能源与智能汽车供应链创新大会上，合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院副院长徐兴无表示，为什么要提供供应链安全？因为目前新能源汽车的发展趋势可以说是突飞猛进。

作为动力电池生产企业，市场供不应求，但最大的困惑在于原材料。

别说原材料涨价了，还买不到。

我们今年的销售目标比去年增加了两倍。

如果不是受到原料瓶颈的限制，那就没有悬念了。

但原材料一直是导致我们产能不足的制约因素，价格也上涨了不少。

在此形势下，供应链安全对于保障行业健康发展至关重要。

尊敬的专家，尊敬的各位领导、各位来宾，大家下午好！这是高兴有与大家分享锂电研发现状和发展趋势以及供应链安全话题的绝佳机会。

为什么要提供供应链安全？因为目前新能源汽车的发展趋势可以说是突飞猛进。

作为动力电池生产企业，市场供不应求，但最大的困惑在于原材料。

别说原材料涨价了，还买不到。

我们今年的销售目标比去年增加了两倍。

如果不是受到原料瓶颈的限制，那就没有悬念了。

但原材料一直是导致我们产能不足的制约因素，价格也上涨了不少。

在此形势下，供应链安全对于保障行业健康发展至关重要。

下一步是什么？是什么样的技术路线？和原料有什么关系？这些都是大家共同关心的问题，所以今天我就讲这些部分，讲一下我刚才讲的磷酸铁锂和磷酸铁锰锂，固态电池和能量密度更高的电池。

我们先来说说节能与新能源汽车技术路线图2.0。

该产品于年底 10 月发布。

黄老师和肖老师在这里，我们也花了很长时间。

从能量密度的要求来看，原来是，，Wh/kg，年，年，年。

2.0版本将按Wh/kg逐年量产，逐年量产。

添加了一种流行的类型，当时称为磷酸铁锂。

其实它不仅仅是磷酸铁锂，还有磷酸铁锰锂或者锰锡的组合。

它成本更低，更安全。

到今年将达到Wh/kg。

这是总体的一条技术路线。

这样的技术路线如何实现呢？一般来说，我们讲高端产品，需要做到Wh/kg，现在科技部四大单位基本都做到了。

采用的技术路线一般是高镍三元加硅碳阳极，最后高压单晶，无需硅碳阳极即可实现。

当谈到Wh/kg时，这有点困难。

一般来说，需要使用富锂度较高的正极加硅碳负极或金属锂负极。

中间接近Wh/kg，~Wh/kg，采用高镍。

采用三元加硅负极的半固态电池。

今年《十四五国家重点研发项目》提出Wh/kg固液混合半固态电池，也必须达到Wh/kg，每周循环一次。

这个要求还是很高的。

为了达到Wh/kg，我们需要使用燃料电池。

关于燃料电池仍然存在一些争议。

下一代是锂硫电池或锂空气电池。

这样的基本路线。

现在我们正准备申报“十四五”国家重点研发项目，正在陆续进行答辩。

这里也采用了这样的技术路线。

有几个方面。

一方面是新系统。

新系统电池所需的比容量大于每克毫安时或每公斤Ah/kg。

这是富含锂的锰。

氧化物正极材料和负极均为硅/碳材料。

这个要求是相当高的。

我们提出半固态电池或者固液混合物，里面含有固体电解质，无论是涂层还是涂层，但不是全固体，因为全固体界面问题很难解决。

这解决了界面问题和导电问题。

，添加一些电解液，可以达到Wh/kg，循环条件大于10次。

这是一个非常大的挑战。

另一种是不含钴的。

为什么我们要做到无钴，和今天的主题有关系。

刚才我讲了，动力电池发展非常非常快，新能源汽车发展非常快。

预计到今年，中国保有量将超过1万辆，全球保有量将接近1万辆。

在这种情况下，材料就是一个大问题。

我们测算，如果按照这个趋势，全球用于新能源汽车的钴，加上其他用途，可能会在近30年内耗尽。

不是价格的问题，而是可能买不到的问题。

所以，以无钴这一课题作为国家研发的指导，有几条技术路线，其中有一些就是刚才黄老师提到的镍锰酸锂，还有一个就是磷酸盐体系，比如磷酸铁锂。

，也需要转换为Wh/kg。

一是能量密度，二是要适合逐步利用，因为这还涉及到资源问题。

大量电池最终将被淘汰。

退休后会发生什么？社会问题，资源问题，矿产资源不够，锂、钴等需要开采。

设计时必须考虑其梯次利用和电池新型结构。

这是该项目的主要要求。

这是我计算全球钴资源量的时候。

消耗非常惊人。

如果我这么算的话，未来的钴资源就无法支撑这个产业了，所以这是无钴电池的一个基本思路。

对于磷酸铁锂来说，它是一种低成本且受欢迎的产品。

我们负责起草它。

当时提出2020年达到Wh/kg，2020年达到Wh/kg。

这样的技术路线，当然后面还会有一些修改。

。

磷酸铁锂有上限吗？如何提高其能量密度？其实我们的体验还有很大的空间。

因为磷酸铁锂材料的克容量是mAh/g，我们现在已经做到了mAh/g，压实密度现在可以达到2.5。

这是材料上的改进。

同时，预锂技术在回收过程中不断补充锂。

我刚才提到的mAh/g必须补充锂，否则不会增加。

另外，Wh/kg的磷酸铁锂在今年的技术大会上已经公布，这款电池的公告也已经发布。

这是针对整个车辆的。

我们称之为雷士电池替代技术。

这是标准电池。

Wh/kg磷酸铁锂电池技术在8月27日的世界新能源汽车大会上荣获创新技术奖。

现在磷酸铁锰锂电池炒作甚多，锰势猛烈。

大家都在猜测这项技术，但其实是有依据的。

最大的特点就是电压高是优势。

它基本上是一个绝缘体。

日本索尼公司然而，一般磷酸铁锂材料的带隙约为0.3eV，属于半导体，但磷酸铁锰锂为2eV，基本上属于绝缘体。

这是很麻烦的，因为它不导电。

怎么做？纳米技术。

因为如果不把它做成纳米，这个导电网络就无法形成，所以我们把它做成纳米。

但一旦达到纳米尺寸，问题就会出现。

糊剂和涂料很难混合。

单独用它来制作磷酸铁锰锂电池比较困难，需要解决很多问题。

我们2018年也在做这件事，2018年获得了产品认证。

对于固液电池来说，要把固体电解质、正极材料和隔膜放在一起，还要添加电解液。

这是基本思想。

还有一种半固态，把电解质变成凝胶，这也是一个想法。

这是一种功能性离子膜，最初与陶瓷复合，现在与电解质复合。

这是我们的装备。

这是针灸的照片。

可以通过针刺测试，也可以通过℃热箱测试，一般来说难度很大。

我们有一辆高端汽车，可以跑几公里，我们的半固态电池给它提供电力，但是它的汽车比较重。

对于富锰锂来说，它具有很大的优势。

北京大学夏定国老师可以做到mAh/g，但存在循环过程中电压衰减和氧损失的问题。

目前没有更好的办法。

我记得要求是Weekly Cycle，但是挑战还是蛮大的。

实现Wh/kg目标的下一步是使用锂空气电池。

左边是金属锂，另一边是进行反应的氧气或空气。

反应后，形成过氧化锂，并且这种过氧化锂会形成大颗粒。

这个问题就比较麻烦了。

实现 Wh/kg 存在两个大问题。

第一个问题是金属锂的粉化。

这个问题尚未解决，因为固态电池的最大挑战之一是金属锂的粉化。

其次，过氧化锂形成大的团簇，会影响其循环。

这两个问题加在一起，对于锂空气电池来说是一个比较大的问题。