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富锂锰基能否大规模产业化?

中国储能网讯:在工信部发布的第8批推荐目录中,两款搭载遨优动力富锂锰基电池的车型成功入围,这也是富锂锰基电池技术路线首次出现于推荐目录。

发展一直不温不火的富锂锰基材料,其产业化进程在近期似乎显现出提速之势。

近期,在工信部发布的第8批推荐目录中,两款搭载遨优动力富锂锰基电池的车型成功入围,这也是富锂锰基电池技术路线首次出现于推荐目录。此前不久,遨优动力还收获了开瑞新能源明年1万套以上富锂锰基电池的订单意向。

作为国内一线阵营的正极材料企业,当升科技也表示,公司正在开展富锂锰基正极材料的研发,持续降低正极材料用钴量,最终实现低钴或无钴。

高工锂电了解到,除了遨优动力、当升科技之外,目前包括国轩高科、中航锂电、桑顿新能源、江特电机等电池/材料企业都有布局及储备富锂锰基技术路线。

事实上,聚集高电压、高比容量、低成本、安全性等多重优势光环,富锂锰基被认为是锂电池发展中期重要的技术路线之一,但是囿于其材料自身结构缺陷以及上游配套材料发展缓慢,导致富锂锰基长期处于实验室状态。

当前,富锂锰基产业化进程加速的背景在于,一方面,随着政策补贴逐年滑坡,加之中长期电池能量密度目标要求,电池企业降本提质压力骤增,倒逼企业加快探索及改进新材料;另一方面,部分电池企业持续加码富锂锰基材料的研发投入,加强技术升级,提升制备工艺,导入新型添加剂材料,进一步推动该材料的产业化应用。

在市场应用层面,目前富锂锰基电池在电动物流车领域已率先打开局面。包括江苏陆地方舟新能源车辆股份有限公司、新日(无锡)发展有限公司和开瑞新能源汽车有限公司已开始应用或意向应用富锂锰基电池。

综合来看,当前富锂锰基材料产业化由于材料性能缺陷掣肘和匹配材料研发进展缓慢,距离大规模产业化应用还存在一定距离,但预计未来2-3年可能会出现重大突破。

产业链配套及应用实况

富锂锰基被认为是实现高能量密度和长续航里程的新一代极具潜力的动力锂电池正极材料之一,但目前能够实现富锂锰基材料/电池量产的企业仍在少数。

遨优动力总经理陈光森博士向高工锂电坦言,目前富锂锰基动力电池实现产业化,最大的难点是富锂锰基正极材料的产能问题,因为目前能够稳定量产富锂锰基正极材料的厂家很少。

当升科技副总经理、董事会秘书曲晓力也证实,富锂锰基的大规模应用,尚有很多需要研究和解决的问题,例如倍率、循环过程容量/电压的急剧衰减、高电压电解液等难题。

“高电压电解液确实也是富锂锰基材料应用的一大瓶颈,遨优动力目前主要从高电压电解液中引入特殊添加剂等多种界面保护入手,从而改善富锂锰基电池性能。”陈光森强调,公司目前已与相关材料生产厂家形成了紧密合作关系,可解决后续供货问题。

在终端应用层面,高工锂电从信息源获悉,一款搭载富锂锰基电池的车型最快将于今年9月正式上市,届时富锂锰基电池将得到市场的详实应用反馈。

一位不愿具姓名的车企负责人表示,公司会率先在物流车上应用富锂锰基电池,主要是因为物流车市场对于成本控制的超高敏感性,富锂锰基电池钴含量低,成本比三元材料相对低,且能量密度高。同时,富锂锰基电池在倍率性能和循环寿命已经有所突破,达到三元电池相当效果。因此公司愿意积极尝试。

高工锂电了解到,目前车企一方面在成本价格方面钟情于富锂锰基电池,另一方面对于其性能要求丝毫不弱于常规型号三元电池。

上述车企负责人表示,在倍率性能方面,1C/1C放电容量比值要达到100%,同时要保证温升的控制。在循环寿命方面,要确保达到3年10万公里或5年20万公里的售后保障。

值得一提的是,由于富锂锰基电池单体电压值在测试中仍存在一定压差,导致BMS的SOC精度相对难控制,误差仍相对大。车企方面也要求将电池BMS的SOC精度误差要降至3%以下。

中长期发展趋势所指

《促进汽车动力电池产业发展行动方案》中提出,到2020年,新型锂离子动力电池单体比能量要超过300Wh/kg,成本要降至1元/Wh以下;到2025年,要实现新体系动力电池单体比能量达500Wh/kg。

业内人士普遍认为,动力电池实现单体比能量达300Wh/kg,高镍三元正极搭配硅碳负极方案已成业内发展共识,目前也取得了实质性进展。而中期目标要实现单体比能量超过300Wh/kg,则需要富锂锰基正极搭配高容量硅碳负极。

桑德集团创始人、董事长文一波先生公开表示,到2020年,桑顿新能源将推出350Wh/kg高镍三元体系电池,采用富锂锰基正极材料、硅碳负极材料、复合隔膜和功能电解液。

材料技术突破方面,北京大学的团队已研制出比容量400mAh/g的富锂锰基正极,可以达到400Wh/kg的目标。清华大学深圳研究生院赵世玺团队也在展开对锰基正极材料的研究,试验提高锰含量对结构和性能的影响。

赵世玺认为,从正极材料的选择与技术发展趋势来看,磷酸铁锂正极材料仍然应该支持和发展;尖晶石锰酸锂(镍锰酸锂)作为低成本正极材料,应该有一定市场空间;高镍三元材料虽然具有高容量优势,但不可持续;富锂高锰层状结构正极材料应该被关注和大力推广。

不过,也有业内人士指出,单纯要求动力电池满足能量密度的单一指标意义不大,还要综合考量动力电池的安全性、循环寿命和成本等多重要素,否则不利于高比能动力电池的产业化。

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