中國儲能網訊：得益于新能源汽車的發展，動力電池處在高速發展的風口，而新能源汽車的發展也對動力電池的性能不斷提出更高的要求，《促進汽車動力電池產業發展行動方案》中提出，到2020年，新型鋰離子動力電池單體比能量要超過300wh／Kg，到2025年，要實現新體系動力電池單體比能量達500 wh／Kg。

在政策和市場雙驅動下，動力電池必然向著高能量密度、高循環性能、高安全性能等方向發展，這就需要研究機構和企業在正極材料、負極材料、電解液方面做出改進。固態電池、硅碳負極、高鎳三元材料和富鋰錳正極等方向被認為是企業近年來發展的主流技術路線。

富鋰錳基正極：貴金屬含量少的理想材料

2025年單體電池要達到的技術目標是比能量400Wh／kg，開發更加高效節能的新型正極材料來克服和取代現有的存在缺陷的正極材料成為研究的熱點。在已知正極材料中，富鋰錳基正極材料放電比容量達250毫安時／克以上，幾乎是目前已商業化正極材料實際容量的兩倍左右；同時這種材料以較便宜的錳元素為主，貴重金屬含量少，與常用的鈷酸鋰和鎳鈷錳三元系正極材料相比，不僅成本低，而且安全性好。因此富鋰錳基正極材料被視為下一代鋰動力電池的理想材料。

包括當升科技、江特電機、中航鋰電在內的很多企業都在加緊研發富鋰錳基正極材料。中科院物理所改善了富鋰錳基正極循環的電壓衰減，達到了100周后電壓衰減降至2％以內的指標，取得重大進展。北京大學的團隊首次研制出比容量400mAh／g的富鋰錳基正極，可以達到400Wh／kg的目標。

目前富鋰錳基正極實現全面應用還存在降低首次不可逆容量損失、提高倍率性能和循環壽命、抑制循環過程的電壓衰減等技術問題需解決。

高鎳三元材料：2018 年為發展元年

根據起點研究預測，2018鎳鈷錳的產量將達47GWh，將比去年上漲32％，而鈷酸鋰的產量將只有19GWh，僅比去年上漲5％。受制于鈷的稀缺和鈷價的連連上漲，電池企業積極推動三元材料高鎳化，通過降低電池中鈷的占比來降低成本， NCM811 的鈷分子含量僅為 6．06％。

鎳鈷錳材料能量密度高，電化學性能穩定，具備高容量、低成本等優勢，未來將逐步替代磷酸鐵鋰和普通三元電池。目前當升科技、杉杉股份、貝特瑞等企業已經具備了 NCM811 的量產條件，而2018年被認為是高鎳三元材料發展的元年。

固態電池：固體材料取代隔膜和電解液

全固態電池在業界和學界被公認為是下一步電池發展的主流方向之一。

一方面，全固態電池技術是電池小型化，薄膜化的必經之路。隔膜和電解液的體積加起來差不多占了電池體積的40％。如果把隔膜和電解液換成固態材料，正負極之間的距離可以縮短到幾微米，電池厚度大大降低。

另一方面，相比一般鋰電池，全固態電池的能量密度大幅提升，可以達到300－400Wh／kg，而鋰離子電池一般是100－220Wh／kg。而高安全性也是全固態電池的發展的重要驅動因素之一，從安全的角度來說，傳統鋰電池電解液是有機液體，在高溫下會氧化分解產生氣體，容易發生燃燒，極大增加了不安全性，如果以固態材料替代電解液，電池安全性能極大提升。

目前中科院青島能源所開發的聚合物固態電池，能量密度可以達到300Wh／kg，中科院寧波材料所開發的無機固態鋰電池，能量密度達到240Wh／kg，此外，該機構正與贛鋒鋰業合作推進其產業化，產品計劃2019年量產。在行業內，包括豐田、松下、三星、三菱、寧德時代等電池領軍企業都已經投入研發、展開布局固態電池。

固態電池無疑是未來主流技術路線之一，不過目前還存在成本偏高、制備工藝復雜、技術不夠成熟等問題，電池的倍率性能整體偏低、內阻較大、高倍率放電時壓降較大、快充不現實等問題也亟待解決，要實現大規模商業化還有一段路要走。

硅碳負極：兩三年將迎來爆發

硅碳材料是目前最具商業化的高能量密度新型負極材料，SPIR預計，硅碳材料行業即將在2018年下半年開始真正大面積登上鋰電池負極材料大舞臺，在未來二到三年內也必將迎來大爆發，行業前景廣闊。

硅碳復合材料的超高理論能量密度可以顯著提升單體比容量，加上其具有低脫嵌鋰電壓、環境友好等優點，被認為是一下代替代石墨的理想負極材料。隨著新能源汽車的發展對動力電池的比能量不斷提出更高的要求，未來石墨將逐漸被硅碳負極材料取代。

截至2017年12月份，國內前8負極材料企業基本均在加大擴張硅碳材料產能，且也有多家跨行業的新進入者涉足布局硅碳負極材料，其新增產能將于2018－2019年開始陸續投產。比亞迪、寧德時代、國軒高科、貝特瑞、杉杉股份、力神、比克、萬向等都展開了對硅碳負極材料的布局。

盡管目前硅碳負極材料還存在成本高、技術難度大、配套產業不完善等問題，但實現大規模應用的前景依然可期。

來源：鋰電大數據

原標題：實現500 wh/Kg還要多久？鋰電池材料技術發展趨勢概述