2019年11月18-20日,由中共宁乡市委、宁乡市人民政府主办,宁乡高新技术产业园区管理委员会、宁乡市委统战部承办,起点锂电大数据、起点电动网、SNEC新能源企业家俱乐部联合主办的第5届中国(宁乡)新能源企业家年度峰会暨固态电池技术论坛(同期第5届起点金鼎奖颁奖典礼)在长沙宁乡通程温泉大酒店隆重举行。
来自300+电池厂/主机厂 500+材料设备企业领导相聚宁乡,共谋新能源产业发展。
在20日下举行的锂电产业生态链专场论坛上,湖南杉杉副总经理谭欣欣发表了《高能量密度正极材料技术及研究进展》主题演讲,以下为根据现场速记整理的讲话实录:
图:湖南杉杉副总经理谭欣欣
各位企业家,各位同仁大家下午好,感谢起点研究的邀请。这个会是关于企业家的峰会和固态电池的会议,我的报告和我本人不太搭边,我今天作为湖南长沙宁乡的东道主企业汇报一下我们在高能量密度正极材料开发及量产情况。
报告分六个部分,主持人对会议时间要求很严格,我也不会浪费大家的时间,针对与杉杉能源XEV-NMC开发方向,谈一谈我们做什么技术和我们做什么工程。
我是做技术的,可以拿出来讲的开发方向肯定是有所隐藏的,所以PPT里面不能完全表达我们做的事情。主要的事情和我所理解的方向。单晶,也是属于中国特雷德产品开发,现在做什么,市场需要什么?单晶总体来讲大家都要降钴,把钴的含量进一步降低,我问客户说你要我降多少,他说最好没有,我说做不到,我到底可以降多少?所以我们做了很多的工作,不是从实验的角度看能做多少,是从结构的角度研究,我们发现,今天为止我们的认识,我们觉得还是只可以做到7%,为什么是7%,会有很多的数据我不展示了,但是我们目前可以做到的水平是7,也许未来会突破。还有一个方向是高镍,最好可以做到100%,今天做到什么程度?83%已经量产,88%预计明年年中会定型,同时还做了90%和94%。高镍单晶有很大的难度,难度不在于技术本身,更加在于工程化,单晶材料粒度非常小,控制一致性,包覆各方面难度大很多,而且客户希望用到4.25伏甚至更高的地方去,对我们的技术要求是更高的。同时还在做高电压,技术方面类似的我不讲了。
大小颗粒搭配,大颗粒分别做出来小颗粒分别做出来,最后混在一起。大颗粒和小颗粒分别用界限法来做的,这个路线是韩国最主流的路线,日本都向我们提出了技术要求,所以这块主要是配合国外做,有T61RH,这有三个方向,NCA大家很熟悉了,就我们了解,现在全球镍含量可以做到90以上了,但是我们并没有那么快,我们没有走在全球的前列,现在88的NCA刚刚量产,92和94的正在开发。这个维度具有最高的性价比,因为NMC有最高的平台所以国内很受欢迎的。在今年十一致谴从来不敢说我什么时候可以把产品推出来,最近有一些突破,上周中国材料会议上专门对高镍无钴材料做了汇报,这是针对3C,所以NMC可以往这方面走。NCMA我的规划里面是C位的,现在炒的很火热,NCMA不是新的东西,目标是开发高安全性能、高镍材料,同时具有好的放热性能,所以NCMA是高安全性的材料以牺牲容量作为代价。
常规颗粒,在国内用的是最多的,最好的性价比,但是我们认为镍83,如果还是常规颗粒去做,我们认为会有很多的问题,技术层面也无法得到有效的解决,高镍路线上,我们走的是大小颗粒搭配的路线,超高镍上面。所以总体来说高镍、无钴、多维度的并行开发。
高倍率产品这也是我们的研发方向,高镍、高功率、真空结构。总体来说高镍、低钴、无、高电压、高功率。
在座的主要是单晶的高镍、单晶的无钴以及大小颗粒搭配的高镍,我们认为我们技术相对超前一点,是在NCMA这个状态。
对前驱体方面是自主快法,无论是低镍还是高镍,或者是3um-18um,宽分布到窄分布,元素掺杂到前驱体包覆。
多孔及中空前驱体,我们的产能是22000吨。先进烧结设备,如何坚固各种性能,烧结过程中非常难亏之的,都会对每一个系统有偏向性,如何同时实现是烧结比较难的方面。
掺杂不需要花任何成本,又可以起到四两拨千斤的效果。
水洗非常难控制的过程,从水洗到压滤再到烘干,采用垂直式一体设计,采用智能自控系统。水洗温度可稳定控制在偏差5摄氏度以内;采用蠕动动态干燥机,充分干燥而不损伤材料表面。水分是非常重要的,如何控制水温是非常重要的过程。包括干燥,表面上很脆弱的,那么干燥过程的控制是确保材料能够在后面可靠的性能的关键。
包覆,我们量产化的材料,包覆工艺和以前有很多不一样,现在有很多新的包覆技术的出现,甚至新的包覆的方式。这是自己测的4.35V全电池下,循环寿命可达到常温90%2000周,45摄氏度85%1500周。6系、65系这都是我们量产的产品。基本上都可以满足常温2000周和高温1200周的要求。
具有多空结构,功率性能优异333材料已实现批量生产。
我看到很多高镍的报道,也很多人讲高镍量产,很多东西是显而易见的,包括碳酸根的含量,添加剂带来的混料的均一性和烧结过程O2的内毒,防止一烧细破碎对材料表面产生的破坏,水洗温度精准控制,压滤后水分含量严格亏之,干燥时温度的精准控制,包覆均衡性,生产车间温湿度的严格控制。
不容易被发觉的:前驱体技术是否依赖于别人。设备投资金额,主要设备的生产厂家,现在确实依赖于进口,单吨设备投资金额决定了你产品做出来的稳定性;工程技术能量强弱是决定高镍产品稳定性的关键因素,如何理解并通过系统实验和方法寻找参数的最稳定值,尤为重要;产线无任何断点,靠环境刳脂是解决不了问题的,仅能在一烧出炉后,以及成品包装间能看到物料,并对一烧出炉后的循环轨道以及成品包装间进行了严格的温湿度并自动采集和报警;CPK能力。
管道里面的空气,管道的密闭性,投料,到包装,再一个密闭的环境里面控制,只有这样才可以做好高镍。CPK能力,过程能力,现在很多的朋友谈朋友,从技术开发的角度把钴降低是成本,很多朋友谈加工费,大厂合作的时候都是谈金属材料和加工费,怎么控制加工费?单晶做的有氧化物,可以提升50%以上的产量,高镍用无水的氢氧化锂,当然还有一些新的手段,因为还在做,就不说了。工程能力、制造能力,对成本是我们非常重要的研究方向。
已经实现了80、83已经批量出货了,预计在2020年6月份退出高镍94%的无钴材料,实现高容量的同时,具备更有竞争力的成本,更优异的循环、存储和安全性能。
这是我们四个工厂,在座的所有企业里面,我们企业是离这里最近的,长沙是2004年建的,宁乡是2014年建的。
以上是我的报告,谢谢。