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                        今日科恒

                        國家重點專項看下一代電池技術“圖景”

                        發布時間:2021-05-24瀏覽次數:0

                        摘要展望“十四五”,300Wh/kg高鎳體系鋰電池的商業化進程將由市場決定,以400Wh/kg為代表的下一代高能量密度電池的關鍵材料和技術將得到重點發展。

                        為落實“十四五”期間國家科技創新有關部署安排,國家重點研發計劃啟動“新能源汽車”、“儲能與智能電網技術”等5個2021年度重點專項申報,下一代電池技術“圖景”得以顯露真容。

                        “新能源汽車”重點專項將圍繞能源動力、電驅系統、智能駕駛、車網融合、支撐技術、整車平臺等6個技術方向展開,按照基礎前沿技術、共性關鍵技術、示范應用,擬啟動18個項目,擬安排國撥經費8.6億元。

                        其中,在能源動力方面,將重點圍繞全固態金屬鋰電池技術、車用固體氧化物燃料電池關鍵技術、高密度大容量氣氫車載儲供系統設計及關鍵部件研制作出支持。主要考核指標如下:

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                        站在“十四五”開端,“新能源汽車”2021年重點專項的目標在于:堅持純電驅動發展戰略,解決新能源汽車產業卡脖子關鍵技術問題,實現關鍵環節自主可控,形成一批國際前瞻和領先的科技成果,鞏固我國新能源汽車先發優勢和規模領先優勢。

                        “儲能與智能電網技術”重點專項圍繞中長時間尺度儲能技術、短時高頻儲能技術、高比例可再生能源主動支撐技術、特大型交直流混聯電網安全高效運行技術、多元用戶供需互動用電與能效提升技術、基礎支撐技術等6個技術方向,按照基礎前沿技術、共性關鍵技術,擬啟動20項指南任務,擬安排國撥經費6.67億元。

                        在儲能電池研究環節,具體考核指標如下:

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                        值得注意的是,重點專項是聚焦國家重大戰略任務、圍繞解決當前國家發展面臨的瓶頸和突出問題、以目標為導向的重大項目群。

                        不難看出,“全固態”、“燃料電池”、“高性能”、“高可靠”、“長壽命”等成為下一代電池研究的重要關鍵詞,由此彰顯出國家對于新能源戰略的高度確定性與重點支持,主動把控下一代高能量密度電池的關鍵材料和技術的發展,重視更高能量密度新體系電池的技術突破。

                        事實上,自“十五”以來,科技部先后啟動了電動汽車重大科技專項、新能源汽車重大項目與新能源汽車重點專向等一系列科技項目,指引并推動中國新能源汽車核心技術領域發展,整體發展達到國際先進水平。

                        復盤“十三五”期間“新能源汽車”重點專項成果,動力電池技術已經取得重要突破。

                        至“十三五”末(2020年),中國新能源汽車產業已建立起完善的科技創新體系,支撐大規模產業化發展。尤其在動力電池方面,已經基本達到國家重點專項相關要求,并開始超前部署研發下一代技術。

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                         “十三五”期間“新能源汽車”重點專項

                        從期間公開的期刊和報告來看,在車用動力電池方面,主要瞄準300Wh/kg高鎳體系電池開發,由寧德時代、中航鋰電、國軒高科、力神牽頭承擔。從歐陽明高、艾新平、肖成偉等責任專家老師的公開報告中來看,300Wh/kg高鎳/硅基體系單體電池的指標基本達到項目要求。

                        在技術指引下,2021年,單體能量密度300Wh/kg動力電池開始進入商用視野。

                        1月,智己汽車發布兩款量產定型電動車,新車將搭載上汽與寧德時代共同開發的,采用“摻硅補鋰”技術的電池,單體能量密度達300Wh/kg,最大續航里程超1000公里,在NEDC工況下可20萬公里零衰減,并稱達到“永不自燃最高安全等級”。

                        近期,萬向一二三也公開表示,公司基于NCM811體系開發的90Ah軟包電池,電芯能量密度達到300Wh/kg,目前已拿到相關認證報告。

                        值得一提的是,由于此前高鎳電池裝車因安全性問題一度被推向風口浪尖,高鎳電池在國內市場應用進程放緩,目前國內主流車端市場對于高鎳體系電池規?;瘧萌猿种斏鲬B度。

                        在高比能固態鋰電池方面,多個重點專項積極進行。包括:北京大學潘峰團隊目標開發10Ah級、800Wh/L、循環次數大于2000次的全固體電池;科學院化學所郭玉國團隊目標開發10Ah以上、≥400Wh/kg、≥800Wh/L、循環次數大于1000次的固態鋰電池;廈門大學彭棟梁團隊目標開發400Wh/kg,循環500周的(固態)鋰離子電池樣品;青島能源所崔光磊團隊目標開發單體電池比能量≥300Wh/kg,循環壽命≥2000次的固態鋰電池,并實現裝車考核。

                        從目前的報道來看,300Wh/kg電池走聚合物固態電池路線,實現2000周的循環壽命,已初有成效,但400Wh/kg固態電池實現500周以上的壽命仍具難度。

                        得益于國家對固態電池的重點支持,國內三家典型固態電池企業于“十三五”誕生,并逐漸展露頭角。

                        目前,衛藍新能源已完成300Wh/kg以上高鎳三元正極的混合固態電池設計開發,已經給多家國際國內整車廠送樣測試;鋒鋰新能源能量密度超過420Wh/kg的金屬鋰負極的二代固態電芯已在特殊領域開始應用,一代混合固液電解質電池產品(能量密度達235-280Wh/kg)已通過多項第三方安全測試和多家客戶送樣測試。北汽藍谷搭載清陶能源固態電池的樣車完成極寒環境用戶極限工況驗證。

                        在新體系電池方面,物理所李泓團隊的富鋰錳/硅碳體系400Wh/kg、500周循環壽命,鋰硫500Wh/kg、300周壽命,鋰空600Wh/kg、200周壽命;北大夏定國團隊鋰離子電池400Wh/kg(富鋰體系)、300周循環壽命,新體系電池500Wh/kg、200周壽命;南開陳軍團隊目標能量密度≥500 Wh/kg,循環壽命≥300 次鋰/鈉復合空氣電池;中南賴延清團隊比能量≥400Wh/kg,循環壽命≥500 次(100% DOD)的鋰硫電池;松山湖實驗室(物理所)黃學杰團隊能量密度≥1000Wh/L,循環壽命大于 1000 次的高能量密度二次電池(5V體系)等。

                        公開信息顯示,物理所李泓團隊已開發出447Wh/kg,循環100周容量保持率(84%)的富鋰811體系軟包電池;北大夏定國團隊已開發出容量400mAh/g的O2結構的富鋰錳基正極;松山湖實驗室(物理所)黃學杰團隊研發的高電壓鎳錳酸鋰與石墨配對的全電池,在常溫25 ℃下循環2000周容量保持率達80%。

                        在儲能電池方面,“十三五”期間,寧德時代承擔的“100MWh級新型鋰電池規模儲能技術開發及應用”,其壽命指標10000周以上,項目實施3年多以來,完成了滿足1.2萬次循環壽命電池單體開發及產業化應用。同時,公司已開發出高一致性模塊集成和在線監控技術、壽命預測技術、電池安全提升技術;開發出適用于100MWh 級大規模電池儲能電站統一調度與控制系統”

                        可以肯定的是,在國家重點研發計劃支持下,傳統動力鋰離子電池的性能得到顯著提升,包括高鎳/硅碳體系電池、長壽命電池已取得突破性進展,下一代電池高能量密度電池也取得了長足進步。

                        展望“十四五”,300Wh/kg高鎳體系鋰電池的商業化進程將由市場決定,以400Wh/kg為代表的下一代高能量密度電池的關鍵材料和技術將得到重點發展,更高能量密度、更長壽命新體系電池也將在新能源汽車、儲能領域獲得進一步探索。

                         

                        來源:高工鋰電網


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