目前看现有的全球主流车企选用的材料体系,锰酸锂、三元是日本和韩国的主要选择,在锰酸锂里面包括ESC等使用相对比较多一些。磷酸铁锂在咱们国家用得比较多,按照2013年的统计,80%都是磷酸铁锂,这跟我们国家在那个阶段下出于安全性考虑,选择了磷酸铁锂。好在三元也进入了中国电池的选择驱动,出现了20%的使用,相信三元材料在中国得到很好的应用。把这几种材料进行对比,都把它按照18650电池换算,从能量密度的角度看,磷酸铁锂能做到120至140Wh(指一个单体),但是如果用三元,用333体系的可以达到180至190Wh,如果把镍含量提高到5,到523这个体系,可以达到超过200Wh,当然到了6就200以上了。在NCA,它的镍已经在8以上。刚才说的NCM是镍钴。如果是镍钴锰里面的811体系,是差不多的一个水平。如果再高,那就要走下一步的富锂锰基这一块了。
动力锂电正极的发展动向,从材料路线上来对比,锰酸锂好于磷酸铁锂,镍钴锰多元材料NCM又好于锰酸锂,镍钴铝材料NCA又好于镍钴锰多元材料NCM,富锂锰基材料又好于镍钴铝材料NCA。我们再看国外的情况,从欧洲到日本、韩国的规划方向,这是德国Fraunhofer ISI的研究数据,基于NMC材料,提升充电电压来提升能量密度。2010至2015年主要开发LEP、NCM及高电压NCM材料。2015至2020年主攻5V Ni至Mn尖晶石和5V LiMPO4材料。韩国的材料,是分HEV、PHEV和BEV三种车型来看,HEV上是高功率密度,材料选择是NCM+LMO,未来是走向纯NCM。PHEV上是低成本、高能量密度,材料选择为LMO+NCM再走向纯三元,然后是富锂和高镍的。BEV这一块,是高能量密度、长日历寿命,材料选择为LMO+NCM,走向纯三元,未来也是走向高镍和富锂。如果把这几种材料作为一个雷达图比较,从安全、寿命等来分析,每个材料都有优势和劣势,但是相对来说,红色的三元是最均衡的,相比其它材料里面,从高能量密度中等各个性能都是比较均衡的。所以,未来选择三元可能是一个比较平衡的选择方案。
从现在看,世界上这些车企使用的以及未来规划的材料路线,日本的不管是锰酸锂+NCM还是纯粹的NCM,到未来都是三元材料为主。韩国也是如此。中国,原来大量的磷酸铁锂,但是未来想做的也有了三元的计划。当然了,由于磷酸铁锂做得很成熟了,我们会保留,那么未来的方向上考虑的就是三元。所以可以看出,电池企业在未来抢夺2015年之后的200Wh/Kg的动力锂电市场,未来3至5年,NCM/NCA将成为电动车用锂电的主流正极材料。
从动力锂电正极材料的发展动向来看,这当中存在着机会和挑战。EV续航能力要求选择比能量高的正极材料,给了很好的机会,特斯拉的成功也证明了多元材料可用于EV,国内的多元材料的制备和使用技术日趋成熟,积累了很多经验,所以三元材料未来充满着机会。当然了,如果要用好,还是要做好安全问题。据我所知,现在如果用三元做成软包,18650的测试我不太清楚,真正通过针刺的不太多,但是可以告诉大家,我们一个国际客户用622做的在去年就通过了针刺。从循环上,保管是常温循环、高温循环,都要达到2000周以上的要求。从它的高温存储性能和低温放电上,还要把一些问题解决掉。特别是在制备过程中,用于动力电池的三元材料,如何把用电量控制下来,在制备过程中也需要进一步提升。
下面讲一下当升科技关于这方面的解决方案。首先当升科技一开始就跟着日韩在走,所以一开始就没有选择磷酸铁锂。如果提高镍含量,它的能量就会提升。从333到523,有150毫安时每克的容量,到了160,如果到了62就达到170左右,提高10%以上。当然如果用811或者用镍钴铝,就有可能超过190。另外是通过了提高它的充电电压,假设以NCM523为例,用0.2C进行放电,4.25V下可能是160多一点。如果到了4.4V,就可以达到185,到了4.5、4.6会更高,这是一个很大的难题。做高电压的三元如果技术上有突破,将会在三元使用上有更大突破。目前,当升科技已经率先开发出一款可以用在4.3V和4.35V的产品,这个4.4V相当于4.35V全电的数据。所以高电压是一个挑战。另外可以通过掺杂,从锂位上置换,或者到过渡金属位置换,或者到晶格间隙位掺杂,提高它的晶格稳定,稳定材料晶体结构,使其耐受高温、高电压、反复充放电等。另外可以通过我们的包覆技术,选择不同的包覆元素,稳定它的体系和使用寿命。当然在这个过程中,安全性能保证上,要有金属杂质的控制,全流程杂质严格控制,避免直接引发电池短路爆炸的大颗粒金属异物,也包括非金属的。
通过这些方案,去年和国际上一个客户合作,已经批量使用的做出的高容量、高倍率、高压实密度的一款产品,去年获得了国家创新新产品。当升材料研究的一个进展,这个红色的,比容容量是比较好,从循环性能上也是如此。目前在日本和韩国的客户中有所使用。我们提到的第二个产品是NCM622,具有良好的倍率特性,低温性能好。从它的循环上等各方面都不错。目前国内的动力电池上,测试下来是200Wh以上,目前承担国内创新工程的几家,测试下来达到180Wk/Kg,符合了验收标准。现在正在开发的也有NCA,现在还是开发阶段,目前看,我们的关键性能都有一定优势。同时还开发了富锂锰基做实验,下一步将改善它的性能。目前看,比容量和特性、循环性能都是不错的。
我要说的是,从电池来说,要想做好它不是单一的某一个正极、负极,它一定是一个体系的匹配。你选择一个什么样的正极、负极,匹配性最好才能把电池做得最好。
我今天的报告就到这儿,谢谢大家。

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