鉅大LARGE | 點擊量：404次 | 2023年10月11日
磷酸鐵鋰能量密度提升尚有很大空間 2元時代將到來
十月十一日，在合肥我國新能源汽車動力鋰電池材料高峰論壇上，華中科技大學材料學和工程學院院長黃云輝表示，磷酸鐵鋰電池通過納米技術和富鋰技術等手段而應用，其實際能量密度將會大幅度提升，并且磷酸鐵鋰電池實現(xiàn)2元/瓦時以下的成本沒有問題。
黃云輝在此次論壇主旨發(fā)言中表示，磷酸鐵鋰電池目前做成體系的也就是100Wh/kg左右?，F(xiàn)在要發(fā)展達到250、260Wh/kg左右新一代產(chǎn)品，下一步其能量密度則要超過300Wh/kg。實現(xiàn)這種高比能磷酸鐵鋰電池，一方面要從材料本身來考慮問題，另外一方面，也要從電池的制備技術綜合考慮。
華中科技大學材料學材料和工程學院院長黃云輝
磷酸鐵鋰能量密度提升尚有很大空間
目前從正極和負極這方面來看，國內(nèi)外廠商所采用的重要是磷酸鐵鋰的正極材料體系，歐美動力鋰電池市場基本上還是應用磷酸鐵鋰的多一些，而日本、韓國重要采用三元體系，可以說，目前磷酸鐵鋰體系的動力鋰電池依然是最成熟、最安全的鋰離子動力鋰電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
盡管，磷酸鐵鋰它是磷酸鹽體系里面能量密度差不多是最低的一種。但假如正極體系里能夠把整個正極的核心物質(zhì)含量提高到30%以上，那么其實際能量密度就會大幅度的提升。比如說富鋰體系，其做成電池，單電池能量密度就可以達到300Wh/kg以上，甚至超過三元體系目前所實現(xiàn)的能量密度。
在提高正極材料它的比能量的同時，提高負極材料的比能量也是重大技術突破方向。在目前的磷酸鐵鋰電池中假如負極材料還是用370石墨的話，實現(xiàn)高比能確實難度比較大。所以現(xiàn)在有關硅基，包括硒基的高比能材料，業(yè)內(nèi)都很看重。
因此，在目前體系下面，假如能把磷酸鐵鋰充分的做好，能量密度能夠達到120Wh/kg左右，這有關電動汽車應則沒有任何問題。
負極材料技術突破
在提升磷酸鐵鋰電池能量密度的工作中，負極材料的改善也關鍵的環(huán)節(jié)。目前除了石墨之外，其他有可能作為改善負極材料性能的材料，包括，硅以及各種氧化物添加劑，來添加到目前的傳統(tǒng)石墨里面，這個是目前比較可行的方法，而且現(xiàn)在很多公司都已經(jīng)在采用。黃云輝表示，這些材料作為添加劑添加到負極里面是完全可行的，但添加的量不能太多。
黃云輝透露，目前，我國剛剛啟動了能源及車用納米功能材料的制備和應用關鍵的863重大項目。這個項目重要做高比能的電池材料。我們提出來單極電池達到能量密度260Wh/kg以上。其中正極材料采用富鋰層狀和高鎳層狀正極材料；有關負極材料，也要突破現(xiàn)在傳統(tǒng)的石墨體系，所以我們現(xiàn)在選的一個是硬炭，還有硅基材料進行研發(fā)。另外，硬炭材料，它的容量也是相當高的，比如我們通過高分子材料作為前軀體制成的一類硬炭材料，就表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。這樣做出來的單體電池能量密度要達到280Wh/kg以上。
此外，黃云輝認為，現(xiàn)在很多做車的專家，他們是希望能夠?qū)囯姵啬芰棵芏忍岣叩?50Wh/kg以上，這是傳統(tǒng)的鋰電池是根本不可能做到的，目前最現(xiàn)實的是采用鋰硫電池，但五年、十年之內(nèi)其還不可能實現(xiàn)它的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
鐵鋰電池綜合性價比最優(yōu)2元時代沒問題
同時，評價一類電池材料的好壞，除了關注能量度外，在實際中更重視綜合性能。在這方面磷酸鐵鋰電池在未來依舊具備無可比擬的性能。磷酸鐵鋰正材料的體積膨脹低于7%，是非常非常穩(wěn)定的正極材料，到目前為止，沒有任何一種正極材料的安全性、循環(huán)壽命能夠比過磷酸鐵鋰。
盡管，磷酸鐵鋰在導電性、批次穩(wěn)定性低溫性能方面性能較差，但是看到我國優(yōu)秀公司目前的工藝和設備，這些問題都能夠解決。首先，通過技術改良目前磷酸鐵鋰正材料的導電性已經(jīng)在不成為問題。其次，通過大規(guī)模的生產(chǎn)，它的材料的穩(wěn)定性肯定是可以得到保障。另外通過納米技術的應用，磷酸鐵鋰正材料的低溫性能也可以大幅度提高。
最關鍵的還是成本，磷酸鐵鋰電池不同于三元鋰電池，要依托于鈷、鎳等稀缺金屬的應用，磷酸鐵鋰電池除了鋰元素比較貴以外，像鐵、磷等元素的獲得是非常便宜的。在未來的價格戰(zhàn)、資源戰(zhàn)中，磷酸鐵鋰電池擁有一定優(yōu)勢。并且，隨著工藝路線進一步成熟，磷酸鐵鋰電池實現(xiàn)2元/瓦時以下的成本是沒有問題的。
