一味地強調(diào)動力鋰離子電池的能量密度，忽視安全則有失偏頗。假如動力鋰離子電池的能量密度不能突破瓶頸，電動汽車的使用窘境也難改變。研發(fā)出安全可靠，能量密度高的動力鋰離子電池，成為大家的共同目標。

2016年，我國汽車動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟成立，工信部隨即下達了研發(fā)高比能量密度電池的任務(wù)。聯(lián)盟聯(lián)合各大高校與科研機構(gòu)，大家共同努力，終于取得了成果。四月三十日，我國汽車動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟2021年年度會議在北京召開，國聯(lián)研究院創(chuàng)新事業(yè)部總經(jīng)理王建濤向大家介紹了350Wh/Kg鋰離子電池成果。“隨著350Wh/Kg鋰離子電池被廣泛推廣，動力鋰離子電池將迎來鋰電350時代。”

2016年以來，創(chuàng)新中心高能量密度動力鋰離子電池的研發(fā)工作穩(wěn)步前進，從最初的260Wh/Kg到280Wh/Kg，再到300Wh/Kg，到如今350Wh/Kg的動力鋰離子電池取得了成果，一步一個腳印。據(jù)介紹，350Wh/Kg的電池容量達到80Ah，循環(huán)500周后容量保持率大于90%，3C放電倍率大于97%，-40℃容量保持率大于85%，而在安全方面，350Wh/Kg鋰離子電池滿足法規(guī)性檢測要求。

“300Wh/Kg鋰離子電池正極材料具有高比容高熱穩(wěn)定的特點。”王建濤表示。據(jù)介紹，正極材料采用了高溫固相合成、表面摻雜、組分梯度的設(shè)計和工藝技術(shù)，開發(fā)了不同鎳含量的系列三元材料，并且實現(xiàn)了工程化制備，已經(jīng)完成2000噸試產(chǎn)和客戶批量驗證。“通過技術(shù)授權(quán)轉(zhuǎn)讓，形成了材料設(shè)計，產(chǎn)品設(shè)計和制造設(shè)計的技術(shù)體系。在四川建立了年產(chǎn)4000噸的示范生產(chǎn)線。”

針對高比容量高鎳三元正極材料穩(wěn)定性差的這個難題，創(chuàng)新中心開展了“基體摻雜+表面包覆改性”研究，改善其微觀結(jié)構(gòu)和表面穩(wěn)定性，提升材料的釋氧分解溫度和循環(huán)穩(wěn)定性。“通過一系列改進，我們?nèi)〉昧?10mAh/g材料的穩(wěn)定性試制。”王建濤說。

關(guān)鍵材料研發(fā)取得進展是350Wh/Kg鋰離子電池取得成果的重要因素。創(chuàng)新中心的研究人員發(fā)展了不同Li2MO3組分的系列富錳材料及工程化技術(shù)，230～260mAh/g富錳材料實現(xiàn)工程化穩(wěn)定試制，基本上解決了這種材料在新型鋰離子電池設(shè)計應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)，并初步完成客戶驗證。“富錳材料相比高鎳材料的BOM成本降低約30%。聯(lián)合產(chǎn)學研各方力量正在開發(fā)比容量300Ah/g的富鋰錳基材料，有望將鋰離子電池比能量提升至400Wh/Kg以上。”王建濤說。

動力鋰離子電池的負極也非常關(guān)鍵。350Wh/Kg鋰離子電池負極采用機械納米化和熔鹽電解法兩種技術(shù)路線，開發(fā)了納米硅碳復(fù)合、原位生長、表面包覆技術(shù)，并且發(fā)展了多維納米硅材料，碳載納米硅以及納米硅碳復(fù)合材料等系列新材料。“這些新材料新技術(shù)都是實現(xiàn)了工程化的工藝技術(shù)。高比容量負極材料已被申請了50多項專利。”王建濤表示。

高低溫性能是動力鋰離子電池的重要指標，350Wh/Kg鋰離子電池的低溫性能也很出色，工作溫度從-20℃擴展至-40℃，在-40℃溫度時，1C放電容量為常溫25℃時1C放電容量的89.36%。在45℃時循環(huán)性能可以達到700周。“我們開發(fā)了低溫溶劑體系+低溫抗成膜添加劑的低溫電解液技術(shù)，使得350Wh/Kg鋰離子電池的低溫性能表現(xiàn)良好。”王建濤說。

假如不計成本，動力鋰離子電池的許多性能指標會亮瞎人們的眼睛，但是商業(yè)化的動力鋰離子電池必須考慮成本因素。350Wh/Kg鋰離子電池的成本優(yōu)勢也很明顯，電池容量72Ah的電池，能量密度達到354Wh/Kg，BOM成本比高鎳體系降低14%。350Wh/Kg鋰離子電池推廣開之后，更加有利于電動汽車的普及。

創(chuàng)新中心作為我國動力鋰離子電池創(chuàng)新平臺，并不滿足于現(xiàn)有的成果，也在著手研發(fā)高比能量、高安全的全固態(tài)電池。目前，創(chuàng)新中心聯(lián)合加拿大西安大略大學、加拿大固態(tài)電池公司，在國際上率先開發(fā)出高離子導(dǎo)鹵化物基固體電解質(zhì)。王建濤說：“我們將堅持固態(tài)電池的研究，目前的工作重點是完善350Wh/Kg鋰離子電池的系列工作，讓這項科研成果早日惠及廣大消費者。動力鋰離子電池進入350時代，里程焦慮、充電難題都將有所緩解。”