“更高、更快、更強(qiáng)”是耳熟能詳?shù)膴W林匹克競(jìng)技精神，這句奧林匹克運(yùn)動(dòng)的格言由現(xiàn)代奧林匹克運(yùn)動(dòng)的發(fā)起人顧拜旦提出，闡述了奧林匹克運(yùn)動(dòng)不斷進(jìn)取、永不滿足的奮斗精神。

切換到電動(dòng)汽車行業(yè)，作為其心臟的動(dòng)力電池，在電池材料選擇與技術(shù)攻關(guān)等方面，研發(fā)新的技術(shù)，提供更高的能量密度，實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的續(xù)航里程，是目前行業(yè)面臨的一個(gè)挑戰(zhàn)與研究熱點(diǎn)。

據(jù)中國(guó)汽研中心北京工作部動(dòng)力電池研究室專家方凱正介紹，新能源汽車產(chǎn)量的增長(zhǎng)帶動(dòng)了動(dòng)力電池配套電池增長(zhǎng)，前三季度，動(dòng)力電池配套總量超過(guò)了121億瓦時(shí)，其中純電動(dòng)車型的配套量是110億瓦時(shí)，插電混動(dòng)車型配套量是11億瓦時(shí)。搭乘動(dòng)力電池行業(yè)發(fā)展之勢(shì)，產(chǎn)業(yè)研究者也在不斷地研究提高動(dòng)力電池能量密度，實(shí)現(xiàn)其“能量密度更高、動(dòng)力更強(qiáng)、續(xù)航更遠(yuǎn)”發(fā)展目標(biāo)的技術(shù)研發(fā)之路。

技術(shù)路線多樣化

湖南杉杉能源科技股份有限公司研究院副院長(zhǎng)譚欣欣表示，作為電池領(lǐng)域重要的原材料供應(yīng)商，杉杉會(huì)考慮不斷提升電池材料的放電比容量，以及充放電電壓，同時(shí)會(huì)考慮它的功率密度和日歷壽命，包括循環(huán)、副反應(yīng)等等。

杉杉能源是杉杉股份的一個(gè)子公司，成立于2003年，旗下有湖南杉杉新能源和寧夏杉杉新能源兩家子公司。在未來(lái)電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到400-500公里、電池使用壽命10年甚至更長(zhǎng)等方面的挑戰(zhàn)之下，湖南杉杉研究院在高性能動(dòng)力三元材料上會(huì)繼續(xù)展開(kāi)技術(shù)攻關(guān)與研發(fā)，從而滿足下游動(dòng)力電池廠的需求。

就材料選擇而言，高鎳三元材料已經(jīng)成為了行業(yè)的熱門首選。因?yàn)樗攘姿徼F鋰和低鎳三元材料在比能量上具備更大的優(yōu)勢(shì)。企業(yè)的相關(guān)技術(shù)研發(fā)投入也紛紛跟進(jìn)。

如果要提升電池能量密度，在甄選擇材料時(shí)，湖南杉杉研究院譚欣欣院長(zhǎng)指出：“一款高性能的動(dòng)力三元材料，并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單地突出其中某一個(gè)系列或者兩個(gè)系列，如果說(shuō)有一個(gè)系列做不到，我想絕對(duì)不是一款好的正極材料?！?br/>
他同時(shí)提到了相關(guān)四個(gè)可能性技術(shù)研發(fā)路線。第一個(gè)是大家最為熟知也是最為普及用到的鎳含量提升路線；第二個(gè)是中鎳高電壓開(kāi)發(fā)路線；第三個(gè)是高鎳高電壓開(kāi)發(fā)路線；第四是高電壓LCO開(kāi)發(fā)路線。從能量密度角度來(lái)講，隨著鎳含量的提升，電池整體能量密度會(huì)越來(lái)越高，電量的提升也會(huì)帶來(lái)提高，同時(shí)高電壓鈷酸鋰因?yàn)橛须妷浩脚_(tái)和高容量，整體能量密度也會(huì)比較高。

然而在大家都在談高鎳容量達(dá)到300Wh/kg、甚至400Wh/kg時(shí)，譚欣欣也提到，就現(xiàn)狀而言，高鎳材料，尤其是80%以上鎳含量的材料，在今年整個(gè)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占比不到1%，高能量密度正極材料在國(guó)內(nèi)的推廣、使用或許還需要一定的時(shí)間，而且整個(gè)行業(yè)需要避免過(guò)多的炒作、局部的過(guò)熱。

正極材料高鎳化

工信部裝備工業(yè)司公布了《汽車動(dòng)力電池行業(yè)規(guī)范條件（2017年）》（征求意見(jiàn)稿），擬對(duì)2015年發(fā)布實(shí)施的《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》（以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范條件》）進(jìn)行修訂。這對(duì)動(dòng)力汽車動(dòng)力蓄電池企業(yè)做優(yōu)做強(qiáng)，建立產(chǎn)品規(guī)范和質(zhì)量保障體系，加強(qiáng)技術(shù)和管理創(chuàng)新，提高產(chǎn)品研發(fā)和制造水平，提升產(chǎn)品性能和質(zhì)量提出了依據(jù)。

賽迪顧問(wèn)投資部總經(jīng)理吳輝統(tǒng)計(jì)，2016年1-10月份，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池出貨量排名前十企業(yè)的總出貨量就達(dá)到了約11390.5MWh。隨著純電驅(qū)動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展以及動(dòng)力電池行業(yè)的日趨火爆，動(dòng)力電池的能量密度向著越來(lái)越高方向發(fā)展，這對(duì)正負(fù)極電池材料提出更高要求。

就動(dòng)力電池發(fā)展趨勢(shì)而言，正極材料基本上三大類，負(fù)極材料以碳材料為主，硅碳材料、熱點(diǎn)材料也都在做研究，其中氧化物是以鈦酸鋰為主要的材料選擇。

“正極材料會(huì)逐步過(guò)渡到三元材料為主”當(dāng)升科技總經(jīng)理陳彥彬認(rèn)為。在高能量密度三元材料研發(fā)方面，當(dāng)升科技一直走在了行業(yè)前列。通過(guò)提升鎳材料含量，不斷提升電池能量密度是一條可行性技術(shù)路線。但是采取何種具體的技術(shù)路線，比如，先走高鎳還是走高電壓，就可能會(huì)因公司而異了。

陳彥彬解釋到：“從整體國(guó)際趨勢(shì)來(lái)看，采取的路線都是先走高電耗，然后做高電壓。”

如今，高能量密度的正極材料正在日益成為電池行業(yè)的發(fā)展主流，有消息稱，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品工藝領(lǐng)先的正極材料生產(chǎn)企業(yè)都紛紛開(kāi)始研究生產(chǎn)高鎳三元材料，高鎳三元材料的某些類型，比如，622型、811型也陸續(xù)開(kāi)始小批量生產(chǎn)，一些企業(yè)已經(jīng)在下游企業(yè)中進(jìn)行試驗(yàn)應(yīng)用。而且，622型和811型的容量比分別可達(dá)160mAh/g和180mAh/g，較目前的532型和111型都有一定程度的提高。

陳彥彬也提到，高鎳化相對(duì)于高電壓來(lái)講還是首選的方向。高鎳材料的終極目標(biāo)是811型，811型材料也更具發(fā)展前途。當(dāng)升科技做高能量密度走的是高鎳化路線，也做一些中高鎳的高電壓，同時(shí)也會(huì)從前軀體、燒結(jié)、摻雜、表面處理等方面提升電池的壽命和安全性。

要做高鎳材料需要解決壽命、存儲(chǔ)安全等方面的問(wèn)題，需要從前軀體、潮解、摻雜、表面各個(gè)環(huán)節(jié)做到最優(yōu)化。關(guān)于高鎳化的壽命是否有問(wèn)題，陳彥彬也表示，當(dāng)升科技的研發(fā)技術(shù)能夠保證容量在提升20毫安時(shí)基礎(chǔ)上壽命不會(huì)受到影響。

負(fù)極材料加大研發(fā)

到2025年，動(dòng)力電池如何實(shí)現(xiàn)高能量密度快充？在快充類負(fù)極材料領(lǐng)域，貝特瑞一直在研發(fā)一款復(fù)合形高能量密度的負(fù)極材料，通過(guò)電池廠和整車廠的緊密合作做到電池能量比300Wh/kg、整車?yán)m(xù)航里程500公里，貝特瑞技術(shù)總監(jiān)閆慧青如此解答。

閆慧青也表示，貝特瑞在四種負(fù)極材料進(jìn)行了技術(shù)開(kāi)發(fā)，即快充石墨負(fù)極材料、快充軟碳/硬碳的材料、快充硅系列材料、快充碳酸鋰的負(fù)極材料。

目前，國(guó)內(nèi)電池企業(yè)開(kāi)發(fā)的電池基本上還是以磷酸鐵鋰電池為主，普遍應(yīng)用在乘用車、專用車、大巴車等。閆慧青說(shuō)到：“提高磷酸鐵鋰的能量密度首先要做好負(fù)極，我們一直在持續(xù)開(kāi)發(fā)負(fù)極材料，在做高能量密度的磷酸鐵鋰電池，從粉體本身的加工學(xué)來(lái)看，正極、負(fù)極或者三元材料，在電池整體的壓實(shí)密度提升和容量提升方面有異曲同工的技術(shù)，所以我們也在開(kāi)發(fā)高能量密度的磷酸鐵鋰電池，努力把電池容量提上去，把壓實(shí)密度提上去。尤其是壓實(shí)密度，因此，我們做了球型的磷酸鐵鋰。同時(shí)，我們把高端的負(fù)極材料應(yīng)用到其中，從而提升整個(gè)磷酸鐵鋰電池的能量密度。”

相比之下，臺(tái)灣工業(yè)技術(shù)研究院材料研究部資深研究員呂學(xué)隆則認(rèn)為：“其實(shí)，去年已經(jīng)有電池廠家開(kāi)始提到用三元材料做參混的做法，第二種就是把磷酸鐵鋰直接作為一種正極材料的解決方案，提高能量密度。其他學(xué)術(shù)研究單位，比如哈工大也有包含磷酸釩鋰的技術(shù)。差別是在于，似乎對(duì)于正極材料廠家來(lái)說(shuō)，現(xiàn)階段對(duì)磷酸釩鋰的解決方案還沒(méi)有有效的方法。”

現(xiàn)在對(duì)電動(dòng)汽車整車?yán)m(xù)航里程要求越來(lái)越高了，對(duì)于動(dòng)力電池而言，如果說(shuō)現(xiàn)在要求它的能量密度提高一倍的話，它的技術(shù)難點(diǎn)存在于多個(gè)方面。

天津力神電池股份有限公司（簡(jiǎn)稱“力神”）副總工程師蘇金然分析到，現(xiàn)在鋰離子體系下，達(dá)到350瓦時(shí)/公斤的確還需要一些努力?，F(xiàn)在的NCA、鎳材料、硅碳負(fù)極材料等方面尚需做一些探討，但是硅碳負(fù)極材料真正用到動(dòng)力電池上還需要克服一些技術(shù)難題，比如它的循環(huán)特性、膨脹特性等等。

據(jù)預(yù)計(jì)，到2020年國(guó)內(nèi)鋰離子動(dòng)力電池能量密度將達(dá)到350瓦時(shí)/公斤。對(duì)此，蘇金然認(rèn)為這將對(duì)技術(shù)的要求非常高，如果單純地用現(xiàn)在的鋰離子電池體系，可能很難達(dá)到這個(gè)能量密度值。

因此，對(duì)一些新的動(dòng)力電池正極材料、負(fù)極材料甚至隔膜材料，應(yīng)該做一些深入地研究，如果在這些方面沒(méi)有突破的話，技術(shù)水平提升或?qū)⑹盏较拗?。力神也有專門的團(tuán)隊(duì)在做這方面的工作。

從電池材料體系來(lái)看，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司十八所肖成偉主任表示，電池負(fù)極材料基本上以碳為主，正極材料也會(huì)有大的變化，包括錳酸鋰、鈷酸鋰等一些材料等。

從整個(gè)發(fā)展產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)來(lái)看，希望通過(guò)一些不同材料體系選擇，來(lái)開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)化能量密度越來(lái)越高的混合動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)在新能源車領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。

但是肖成偉分析到，從現(xiàn)在國(guó)家頒布的一些技術(shù)發(fā)展路線圖以及下一步的補(bǔ)貼政策來(lái)看，國(guó)家還是在向著高比能電池的方向做一些引導(dǎo)。各個(gè)電池企業(yè)在盡可能提高磷酸鐵鋰電池能量密度的同時(shí)，下一步也會(huì)加大力度開(kāi)發(fā)和推廣三元電池的一些產(chǎn)品。

動(dòng)力電池研發(fā)技術(shù)是影響電動(dòng)汽車推廣應(yīng)用的一個(gè)重要因素。作為動(dòng)力電池性能的重要指標(biāo)之一，提高能量密度只是方法之一，整個(gè)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)還需要通過(guò)提高功率密度、使用壽命、研發(fā)新材料技術(shù)等方式，降低成本，提升動(dòng)力電池的整體性能。