500+行业人士齐聚2019新能源动力电池安全技术高峰论坛 “锂”性预测动力电池技术发展
时间:19/12/26

作为决定新能源汽车性能的主要因素,动力电池性能的提升依赖于技术进步,持续的技术进步驱使动力电池能量密度不断提升、产品性能不断优化、生产成本不断降低、综合性价比不断提高。但目前动力电池的性能水平仍然未能完全满足新能源汽车行业发展的需求,相关企业、高校、研究机构仍在积极开展下一代动力电池技术的研究。


在此背景下,2019年12月26日,寻材问料®主办,先进电池与材料产学研技术创新联盟、一览电池网协办了“2019新能源动力电池安全技术高峰论坛”,大会取得圆满落幕,会议现场汇聚了500余位新能源动力电池领域的专家、学者、产业链上下游人士,聚焦新能源、动力电池产业链上下游企业热点技术和趋势,围绕动力电池及关键材料的研究和开发展开探讨,共同促进动力电池产业技术进步。


会议现场


大会精彩回顾


1.主办方致辞

寻材问料®战略发展与合作部 总经理 舒俊杰


图 寻材问料®战略发展与合作部总经理舒俊杰


寻材问料®战略发展与合作部总经理舒俊杰讲解了新材料和新工艺如何出现,总结了发现、跨界、降本、需求等四种促使新材料、新工艺诞生的路径。随后,他为广大需要寻找材料、工艺的人士,指出了一条便捷路径——寻材问料®


据了解,寻材问料®作为材料解决方案一站式服务平台,是制造企业从产品设计、采购、工艺、制造等全流程和材料方案商、供应商、工程师的连接平台。作为本次大会的主办方,寻材问料®旨在为新能源动力电池行业搭建一个高质量的交流平台,促进互相交流,凝聚发展共识,实现供需对接,与产业链上下游一起携手共同促进行业发展。


2.2019中国新能源汽车市场分析和2020趋势预测》

演讲嘉宾:全国乘用车市场信息联席会 秘书长 崔东树


图 全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树


2019年中国车市是艰难的,1-10月份,社会消费品零售总额334778亿元,同比增长8.1%。其中,除汽车以外的消费品零售额303066亿元,增长9.0%。全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树指出,2019年价格指数相对不利。同时,他表示,虽然2019年新能源汽车市场的增长压力加大,但中国已是世界新能源汽车的核心增长动力,其中乘用车发展势头最佳,因我国仍在不断地突破该类车核心技术。


崔东树在依次分析新能源汽车产品、电池体系、安全问题、销售结构、竞争局面、市场需求、增长动力后,指出出行领域推动了电动车增长,广州、深圳的电动车市场增长迅猛正是源于此。


展望2020年,崔东树表示,车市竞争格局远未成熟,双积分政策的价值将进一步凸显,电池密度提升将推动A级电动车普及。


3.《聚合物固态锂电池产业化发展及应用亮点》

演讲嘉宾:中南大学 教授、加拿大NRC国立研究院 高级研究员 张永柱


图 中南大学教授、加拿大NRC国立研究院高级研究员 张永柱


《中国制造2025》确立了2020年锂电池能量密度到300Wh/kg的技术目标,但基于高镍三元+硅碳负极材料的现有体系锂电池,能量密度很难突破300Wh/kg。显然,不论是磷酸铁锂电池还是三元锂电池,都难以胜任。中南大学教授、加拿大NRC国立研究院高级研究员张永柱认为,鉴于安全和能量密度上的优势,固态电池已成为未来锂电池发展的必经之路。


张永柱教授细致地分析了固态锂电池技术原理、核心技术材料、产品特征、产业化现状、工艺路线、技术路线、应用、优势及国外研发情况,表示聚合物电解质固态锂电池SPE因其在高温条件下聚合物离子电导率高、容易成膜,已最先实现了小规模商业量产化生产。


值得一提的是,张永柱表示,我国应进一步发展固态锂电池,争取在未来5年内研发出高能量密度、高安全,且综合性能优异的固态锂电池,并推向产业化应用。


4.《比亚迪动力电池的研发&开发》

演讲嘉宾:比亚迪 动力电池创新技术部技术经理 田志明


图 比亚迪动力电池创新技术部技术经理 田志明


据比亚迪动力电池创新技术部技术经理田志明介绍,比亚迪于2002年开始进行铁锂电池研发,2003年初步研究三元电池,至2012年,正式进行三元电池的设计、开发。公司研发的铁锂电池和三元电池已经用在了唐、宋、秦等王朝系列产品上。此外,他透露,公司今年产能约为40GWh,明年将达到60GWh。


随后,田志明从基础材料、PACK、电池系统安全、电池管理系统等四个方面,全面介绍了比亚迪大电池研发重点、开发流程及过往经验。他总结道:“比亚迪是以基础材料研发为基石、电池性能为中心、创新技术为导向,进行全方位研发布局。”


对于三元正极材料的发展,田志明认为高镍化已是大势所趋,但高镍材料距离真正应用还有热稳定性、结构稳定性等诸多挑战要克服。


5.《硅基负极材料研究进展》

演讲嘉宾:星城石墨 研发总监 王志勇


图 星城石墨研发总监王志勇


石墨负极已无法满足消费类电池、动力电池、储能、电动工具等应用日益增长的能量密度和操作可靠性需求,硅基负极应运而生。据星城石墨研发总监王志勇介绍,90年代开始,公司便已将硅材料应用于锂离子电池负极材料,到2014年,实现了SiOx负极的产业化。


王志勇透漏,星城石墨硅碳材料的制备方法为采用有机树脂和造孔剂于液相在纳米硅表面首先包覆微孔碳层,之后,再采用发酵淀粉作为碳源,经包覆、高温碳化制备。采用该发明方法可制备得到呈“石榴”型结构特征的纳米硅基/碳复合材料。


此外,王志勇表示,公司计划2020年实现硅碳单体克容量大于1300mAh/g,扣电首效大于90%,2025年实现硅碳单体克容量大于1500mAh/g,扣电首效大于90%。


6.《粉体中(最)大粒的科学表征方法探讨》

演讲嘉宾:珠海真理光学仪器有限公司 董事长 张福根博士


图 珠海真理光学仪器有限公司董事长张福根博士


“最大粒”就是指一种粉体或者浆料中粒径最大的那一个颗粒。这句话看起来很简单,实则意思含混不清。珠海真理光学仪器有限公司董事长张福根博士认为真实的最大粒本质上是不可测的。但他提出:“我们所指的最大粒,尽管没有言明,都是指某次测量中进入某仪器测量区的最大粒,我把它称为‘视场内的最大粒’。”


随后,张福根博士介绍了电阻法颗粒技术器、颗粒图像处理仪、沉降法粒度仪、其他计数型粒度仪等可测视场内最大粒(BPVF)的粒度仪,并明确激光粒度仪不能测视场内最大粒。


最后,张福根博士提出了大粒的科学表征方法——大颗粒的含量,表征大颗粒含量的新单位PPT(>x),表示在1012个颗粒中大于x微米的颗粒个数。


7.《广安(深圳)产业园,再造深圳奇迹》

演讲嘉宾:四川深广合作产业投资开发有限公司 党委书记、董事长 朱月亮


图 四川深广合作产业投资开发有限公司党委书记、董事长 朱月亮


为贯彻落实习近平总书记东西部协作重要指示和川粤合作重大部署,深圳市人民政府和广安市人民政府于2016年9月在深圳签署《合作共建广安(深圳)产业园协议》,批准成立四川广深合作产业投资开发有限公司,负责广安(深圳)产业园的规划、开发建设与运营管理,开启了两地平等互利合作的新篇章。


广安(深圳)产业园总体规划面积28平方公里,规划到2030年,吸引人口30万人,带动就业17.5万人。园区致力于打造“1+2+3产业体系”,即以高端装备制造作为1大核心,智能电子信息和新材料、新能源作为2大主导,保税物流、健康医疗、康养旅游作为3大潜力,以产城一体,再造一座产业新城为使命。


“深广·渠江云谷”是广安(深圳)产业园首期开发项目,是按照“深圳理念、深圳质量、深圳标准”打造的产业服务与孵化平台。园区产业招商建设成效显著,已引进比亚迪高端装备西南生产基地、华为大数据项目、清华启迪之星(广安)孵化基地等项目。


8.高电压三元材料及未来技术趋势探讨

演讲嘉宾:厦门钨业 首席工程师 魏国祯博士


图 厦门钨业首席工程师魏国祯博士


安全和成本是当前动力电池市场关注的两大焦点,在降低电芯成本上,理应从正极材料开始,因为其在电芯中占比最大。厦门钨业首席工程师魏国祯博士表示,随着磷酸铁锂材料的研发进步,成本降低,促使三元材料也要降低成本,而目前提升三元材料综合性能的选择就是低钴高镍的高电压路线。


魏国祯博士对三元材料用于动力电池的主要影响因素和存在的问题、高电压三元材料在动力电池设计和应用上的现状、及厦钨新能源的高电压三元材料研究进展做了详细的讲解。他表示,三元材料的研究更侧重于性价比,在高电压体系下,三元材料和磷酸铁锂的价格差距可缩小到每瓦时0.1元,从而拥有市场竞争力。


9.《硅负极体系高能量密度软包电池应用及问题分析》

演讲嘉宾:桑顿新能源 电芯研究院项目经理 范欢欢


图 桑顿新能源电芯研究院项目经理范欢欢


近几年新能源乘用车爆发式增长,软包电池在新能源汽车上的应用比例逐年上升。2018年中国新能源乘用车以方形铝壳电池为主,占66%,软包电池占20%。桑顿新能源电芯研究院项目经理范欢欢预测,随着乘用车市场化进程,软包凭借其独特的高能量密度优势,发展潜力将被逐渐释放。


对于硅基负极体系应用问题,范欢欢表示,硅氧负极目前最主要的技术为纳米Si与SiOx复合材料,表面均匀包覆一层碳层,可实现高容量、高首效以及缓冲控制膨胀性能。但首次充电后电极有较大的膨胀,经过反复充放电后,电极表面SEI膜破裂重组,消耗活性Li,将造成电性能下降。


对此,范欢欢分别从粘结剂、导电剂、电解液、预锂化等材料和环节出发,分析了硅负极改性研究的切入点,总结出在开发高能量密度电芯过程中,要协同优化材料选型、体系优化、电芯结构、电芯工艺等方面,进而提升软包电池硅负极性能。


10.动力电池储能安全设计思路方案

演讲嘉宾:创新矩阵 总经理 张旻昱博士


图 创新矩阵 总经理 张旻昱博士


数据显示,今年上半年中国市场占比高达45%,居全球首位。预计到2019年年末,中国电动汽车保有量为340万辆。创新矩阵总经理张旻昱博士指出,国内电动汽车的主要应用环境是乘用车,2019年乘用车的市场占比已经达到了85%。


张旻昱博士在介绍了动力电池应用的主要场景后,分析了动力电池的安全性评价、安全防御、安全设计等三大关注焦点,在行业内的现状和发展趋势。她介绍到,影响动力电池安全防御的负面因素主要是机械失效、电气失效、热安全失效、化学风险等四个方面。


最后,张旻昱博士总结到,动力电池安全是复杂系统工程,需要多学科融合。后续将向以下2个方向发展,分别是产品将由事前审查转向事后管理;技术将由含液体系转向固态体系,由电芯产品转向系统集成。


11.5G下的动力电池自动化产线探讨》

演讲嘉宾:拓野机器人 研究院 陈伟


图 拓野机器人研究院陈伟


在新能源汽车的带动下,我国动力电池发展迅速,2018年装机量达到57.1GWh,且锂电生产中心正进一步向中国转移。在此背景下,自动化和智能化将成为锂电设备的发展方向。拓野机器人研究院陈伟认为,随着动力电池成为锂电池发展方向,锂电设备对自动化、柔性化、智能化、高精度的要求将越来越高。


陈伟分析了锂电设备向自动化发展的优势、劣势、机会及将产生的威胁。她表示,目前有锂电生产中心向中国转移;行业洗牌资源整合,整线定制化发展;国家扶持,设备自动化成为行业发展重点等3大机遇,利于锂电自动化。


演讲的最后,陈伟提出,5G将带给动力电池更多应用场景,扩大市场规模,自动化产线将随之向高精度、信息化、定制化、智能化等方向发展。


12.高安全性锂电池及其关键材料研究

演讲嘉宾:清华大学深圳国际研究生院 博导 贺艳兵教授


图 清华大学深圳国际研究生院博导贺艳兵教授


动力与储能电池及其关键材料是新能源和电动汽车的发展重点,而如何保证高安全性能则是电池实用化的基本保障。清华大学深圳国际研究生院博导贺艳兵教授指出,提高电池安全性的路径有提高电解质的热稳定性、构筑稳定的电极保护层、减少液态电解液和电极的热反应面积等3大路径。


贺艳兵教授通过对锂离子动力电池发展现状和趋势、下一代固态电池发展现状和趋势、课题组固态电池研究进展的讲解,解读了锂电池及其关键材料的研究重点和未来发展方向。他表示,他所在的课题组提出了一种原位聚合制备方法,可以构建低阻抗界面。


对于技术发展趋势,贺艳兵教授认为,锂离子动力电池未来发展趋势是固态电池,需要开发高离子电导率的电解质,开发固定电池制备技术,尤其是低阻抗和高稳定性电极/电解质界面构筑方法。


13.《高能量密度电池体系材料的开发与挑战》

演讲嘉宾:宁德新能源 资深工程师 张亚菲博士


图 宁德新能源资深工程师张亚菲博士


据宁德新能源资深工程师张亚菲博士介绍,公司对于锂离子电池重点关注体积能量密度参数,提升这一性能需要从化学体系着手,改善阳极和阴极。在高电压体系中,钴酸锂的体积能量密度和重量能量密度都非常有优势,而这种材料也正是公司消费类锂离子电池阴极的选择。


在演讲过程中,张亚菲博士重点对高能量密度电芯在材料领域的研究和发展进行了分析解读。从技术角度出发,讲解了钴酸锂阴极、硅阳极、锂金属的性能受限原因、提升路径和空间。她透漏,未来的3个工作重点分别是,保证高电压体系中钴酸锂的结构稳定性;减小硅阳极体积膨胀;解决锂金属枝晶问题。


本次论坛由寻材问料®主办,先进电池与材料产学研技术创新联盟、一览电池网协办。活动的顺利举办要感谢华夏幸福基业股份有限公司、珠海真理光学仪器有限公司、深圳市智佳能自动化有限公司、深圳市拓野机器人自动化有限公司、湖南中科星城石墨有限公司、厦门钨业股份有限公司、宁德新能源科技有限公司、比亚迪股份有限公司、湖南桑顿新能源有限公司、全国乘用车市场信息联席会、中南大学、清华大学深圳研究生院、四川广安(深圳)产业园、比亚迪继电器工厂、惠州市浩迪盛新能源有限公司、深圳正鑫源实业有限公司、娄底市安地亚斯电子陶瓷有限公司、红木棉电子科技有限公司、深圳市曼恩斯特科技有限公司、北京励德展览有限公司、伊宁边境经济合作区等单位的大力支持,谢谢你们,同时也感谢所有到场的参会嘉宾朋友!


大会精彩花絮



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