锂离子动力电池材料总体进展

锂离子动力电池材料总体进展,2012年7月12日,一、锂离子动力电池材料产业概述二、锂离子动力电池材料的总体进展三、有研总院动力电池研究中心介绍,内容提要,动力电池是发展电动汽车产业的关键，2012年4月国务院讨论通过“节能与新能源汽车产业发展规划”目前了今后电动汽车发展的目标，争取到2015年，纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量达到50万辆，到2020年超过500万辆。锂离子电池已成为车用动力电池主要发展方向。2012年4月科技部发布“电动汽车科技发展“十二五”专项规划”指出，“以锂离子动力电池为重点的车用电池产业竞争能力等方面处于国际先进水平”。,锂离子动力电池材料产业概述,锂离子动力电池已实现商业化。2011年日产公司推出的LEAF纯电动车（EV）累计销售超过2万辆，美国通用汽车公司推出的Volts插电式混合动力（PHEV）累计销售超过了1万辆，预计德国、法国、韩国等国家企业近几年内将实现以锂离子电池为动力电池EV/PHEV的商业化。我国锂离子动力电池实现了大规模的示范运行。我国自行研制生产的锂离子动力电池在北京奥运、上海世博和“十城千辆”等活动中进行了大规模示范，目前我国研制和生产的EV/PHEV基本采用了锂离子电池。,锂离子动力电池材料产业概述,锂离子动力电池材料产业概述,目前在电动汽车中锂离子动力电池主要体系包括以锰酸锂（LMO）、镍钴锰（NCM）、磷酸铁锂（LFP）为正极材料，以钛酸锂（LTO)、石墨（C）、硬碳（HC）为负极材料，电解液为六氟磷酸锂的碳酸脂类溶液，隔膜采用聚烯烃类薄膜。,在863计划的支持下，我国对电动汽车用锂离子动力电池进行了10余年的研发，目前以锰酸锂（LMO）或磷酸铁锂（LFP）为正极材料、以石墨（C）为负极材料的锂离子动力电池实现了产业化与示范应用，其中以LFP为正极材料的占大多数。“十二五”期间，863计划设立“电动汽车关键技术与系统集成”重大项目，部署了高比能电池的研发，以镍钴锰（NCM）为正极材料的动力电池占主导，预计未来35年可以实现产业化。,锂离子动力电池材料产业概述,锂离子动力电池材料产业概述,我国已建成了较为完善的电池材料产业体系。正极材料（LMO、NMC、LFP）、负极材料（天然石墨、人造石墨）和电解液具有一定的竞争优势，基本掌握了聚烯烃类隔膜材料、电解质LiPF6等生产技术，产品性能基本满足动力电池的要求。,锂离子动力电池材料的总体进展,2012年1月工信部发布新材料产业“十二五”发展规划指出：“2015年，新能源汽车累计产销量将超过50万辆，需要能量型动力电池模块150亿瓦时/年、功率型30亿瓦时/年、电池隔膜1亿平方米/年、六氟磷酸锂电解质盐1000吨/年、正极材料1万吨/年、碳基负极材料4000吨/年。规划确立实施“先进电池材料专项工程”：组织开发高效率、大容量、长寿命、安全性能高的磷酸盐系、镍钴锰三元系、锰酸盐系等锂离子电池正极材料，新增正极材料产能4.5万吨/年，推进石墨和钛酸盐类负极材料产业化，新增负极材料产能2万吨/年。,一、动力电池材料是新材料产业规划的重要内容,锂离子动力电池材料的总体进展,二、先进电池用材料体系渐趋明朗化,提高电池能量密度的电池材料：高比容量正极材料、负极材料等提高电池安全性能的电池材料：高熔点隔膜材料、高性能电解液等纳米材料的研发与应用：具有纳米结构的电极材料、纳米涂层材料、纳米导电材料等,先进电池材料的研发与应用异常活跃，已成为竞争热点，它对于电动汽车的商业化具有决定性的作用。,高能量密度电池材料,自1990年锂离子电池问世以来，历经20年，其单位体积能量密度从190Wh/L提升至740Wh/L，提高了4倍。其间出现过3次材料大变革：,第1次发生在1994年1995年间，负极材料从焦炭类碳材料变为石墨类碳材料，能量密度提高约50%；第2次变革发生在2002 年2003年间，正极材料由LiCoO2变为LiCoO2 和Li(Ni-Co-Mn)O2的混合材料，能量密度提高约60%；目前正处于第3次变革期，这次又是负极材料的改革，候选材料包括硅类合金、锡类合金，使能量密度增加约70%。,以有电极材料为基础，2015年我国锂离子电池比能量将达到200Wh/kg2020年通过采用高容量镍基正极材料(200mAh/g)和硅负极材料(1000mAh/g)等，有望使比能量达到300Wh/kg进一步提高电池比能量将依赖发展锂硫电池、锂空气电池等,技术路线图,锂离子动力电池材料的总体进展,三、动力电池材料的低成本化与一致性,电池成本是制约当前电动汽车大规模应用的关键（电池成本可高达车的50%），根据“十二五”电动汽车科技规划，纯电动车用电池成本下降至1.5元/Wh。动力电池一致性是影响我国车用电池系统性能的循环寿命和可靠性的主要因素，纯电动车用电池模块循环寿命应超过2000次，日历寿命达到10年以上。,1992年2000年：承担原国家计委科技攻关重大项目，开发小型锂离子电池及其电极材料，建成年产3000万只锂离子电池生产线、200吨钴酸锂材料和10吨改性石墨中试线2001年2008年：承担863计划“电动汽车专项”和“节能与新能源汽车”重大项目课题，开发锂离子动力电池及其电极材料，技术成果实现产业化2009年至今：承担863计划“节能与新能源汽车”重大项目和国家发改委重大产业技术课题，开