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动力电池市场杀出个“程咬金” 国内10大动力电池厂怎么看?

2016-02-25

【文/高工锂电 万萍萍】在近日GGII推出的2015年二季度锂电池产值TOP10名单出炉中,以生产快充型动力电池为主营业务的微宏动力因产品销量快速增长而首次进入该榜单,引发业内的极大关注。


  今年以来,微宏动力频频传出利好消息,比如搭载微宏LpCOTM多元复合锂电池的100辆8.5米福田纯电动大巴交付江苏徐州公交,全面开启江苏徐州市纯电动公交大巴快充模式;200辆搭载微宏动力快充电池的大金龙插电混动大巴交付绍兴柯桥区等。


  微宏动力总经理仝志明表示:“目前快充对于电动公交已很有吸引力。随着技术的提升、成本的下降和充电网络的完善,未来其市场扩充将很利害。”


  不过,也有不少动力电池厂商认为快充型动力电池提高了功率,却须付出诸多“代价”,未来极难被大规模推广应用。


  比亚迪CTO刘卫平直率地告诉高工锂电:“快充不单涉及电池技术问题,更是一个牵扯充电桩、电网等的系统问题。现在慢充型电动公交晚上充电,白天跑一天就够了。我觉得没必要强烈推广快充,也没感觉市场需求那么迫切。”


  两派意见争锋相对、争执不下。那么,快充技术走向如何,推广应用的优势与劣势在哪,未来市场空间究竟有多大?在动力电池快速放量的当下,这些问题都亟待被厘清。


  为此,高工锂电进一步访问了CATL、力神、国轩、万向、中航锂电、中兴派能、中天储能、四川兴能、沃特玛等国内知名动力电池厂的高层人士及研发人员,以期找到问题答案。


快充解决方案存在局限性?


  快充其实是一个相对的概念。至今为止,国内外都没有对快充标准下一个明确的定义。经高工锂电遍访在动力电池方面具备话语权的资深人士后发现,业内对快充还是有一个大致标准。被普遍认为绝对属于快充型动力电池的,其充满电或至80%-90%的时间在半小时以内;充满电需在2小时以上则属于慢充;而充满电时间在两者之间的,则存在争议。


  按照以上的“大致标准”来看,如今各种关于快充型动力电池的消息不绝于耳。


  这其中不乏比较“玄”的快充型动力电池,比如石墨烯聚合材料电池“充电不到8分钟,续航1000公里”,负极采用二氧化钛纳米管的超快充电锂电池“2分钟内充电70%,寿命达20年”等。高工锂电多方求证后发现,此类快充型动力电池仍只限于实验室内,存在非常严重乃至无法解决的“短板”,距离产业化十分遥远。


 微宏动力先进电池首席科学家刘文娟表示,目前还不知道石墨烯具体用作电池中的什么材料。如果被用作负极材料,从技术角度来看,石墨烯的问题有两点:1. 将石墨一层一层剖开后得到的石墨烯,可以方便锂离子嵌入和脱嵌。但石墨烯的表面积比较大,在当前石墨烯嵌锂的电压下,锂离子会和电解液在石墨表面发生化学反应,形成SEI(即固液界面)膜。


  SEI膜不仅会消耗电解液,还会消耗从正极出来的金属锂(电池首次效率就很低。首次效率即第一次充电后回去的锂离子总量除以第一次出来的锂离子总量)。而正极材料是锂离子电池里最贵的材料。


  2. 即使在制备时将石墨进行了分层,但它在应用时不可能保持分层的状态,要么卷起来,要么几层叠在一起,并没有真正地分开。如果聚集在一起,就它要达到的效果。


  目前没有电池厂直接用石墨烯做负极材料。未来石墨烯也许可以用做导电剂。但需注意的是,与其他类型导电剂相比,造价昂贵的石墨烯用做导电剂时的性价比是否更好还未可知。


  中国科学院物理研究所教授黄学杰认为,采用二氧化钛纳米管让电池实现快充、循环寿命长,原理与钛酸锂相近,但其性能却不会比钛酸锂(二氧化钛和碳酸锂的烧结产物)更好。二氧化钛本身的电化学性能很差,通过将二氧化钛纳米化,甚至使其成为空心的纳米管,方便锂离子嵌入和脱嵌,从而改善其性能,并达到能够做电池负极的程度,在理论上可行。


  不过,二氧化钛纳米管的商业化应用非常难。虽然不少媒体报道钛储量丰富、成本低廉,但将其做成纳米管的批量化生产技术太难、在工艺上所花代价大。


  而相对“接地气”的快充型动力电池之一,属在上海11路示范线运营的奥威超级电容公交车所用电池,循环寿命长达几十万次。近日上海11路超级电容公交车发生的火灾事件将其推至舆论的风口浪尖,所幸调查结果显示与超级电容系统无关。但超级电容还是无法掩藏“能量密度过低”(只有动力锂电池的十分之一)的这一致命缺点。


  “奥威超级动容公交车能够用在上海11路示范线上,是靠关系的。”一名业内人士向高工锂电透露,其实承载电量极少的超级电容更适合用于轻混车,在车辆爬坡时临时辅助或在刹车时回收能量。


  事实上,市场应用相对较广的快充型动力电池属微宏动力、公海彩船天康等批量生产的钛酸锂电池。其已经成功应用于电动公交,是目前快充型动力电池中表现最好的一款电池。


  当前不少动力电池厂商正尝试或已推出新的快充型动力电池:中兴派能总经理袁巍正在思考如何让企业的低温高功率动力电池更好地实现快充;微宏动力推出新一代的多元复合锂电池,可在10-15分钟内充满电,能量密度比钛酸锂提高近50%,循环寿命达10000次;盟固利开发出锰系三元体系功率型动力电池,可实现2分钟瞬时快充。


  各种快充型动力电池“争奇斗艳”,令人眼花缭乱。值得注意的是,各企业采用的快充解决方案有所不同,负极材料除采用常见的钛酸锂外,还有采用多孔复合碳、硬碳甚至是普通的负极材料石墨等(动力电池能否快充、快充时间的长短主要取决于负极材料,也跟电池结构、其他材料等有关系),都希翼尽量地让快充型动力电池的能量密度更高一些、成本再低一点、快充能力更强,以期在市场上独具优势。


  但不可否认的是,在很多业内人士看来,快充型动力电池几乎都存在一定“缺陷”,要么能量密度比常规动力电池低、单体电芯成本相对要高,要么还没达到更好的快充程度(如常规的石墨体系电池)。未来快充型动力电池能否克服这些“缺陷”,达到各方面性能优异、又能保持快充特性,在现有的锂电池体系下很有难度。


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