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        新聞動態

        新能源汽車零部件知多少 從原材料到成車到底包括些啥

        2018/4/26 16:47:20 1168

        新能源汽車產業既保持了傳統汽車產業長鏈條的特征,又新增了電池、電機和電控等重要的產業環節。外部環境的變化正在促發汽車產業的新一輪產業變革,新能源汽車是汽車產業升級轉型的重要方向,其需要的資源、生產方式、配套關系以及產業布局也在不斷的發生變化。

        上游原材料
        以鋰、鈷、鎳、石墨、稀土為代表的礦產資源在新能源汽車領域有重要用途,尤其是電池級碳酸鋰是動力電池關鍵原材料之一。而鎂鋁及其合金是汽車輕量化的重要材料。

        正極材料
        正極材料決定了鋰離子電池的主要性質,如能量密度、循環穩定性、安全性等。正極材料目前主要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等。目前來看,鋰電池正極遵循著從二元材料向三元材料的發展趨勢。松下NRC18650B的正極材料是鎳鈷鋁三元材料,俗稱NCA。通過引入Ni含量可提高材料的容量,而松下NRC18650B正是提高了Ni含量(摩爾分數80%)從而使電池從原來的2.9Ah提高到了3.3Ah左右,能量密度大大提升。同時受益于三元協同效應,NCA正極材料綜合了LiNiO2和LiCoO2諸多優點,性能比使用單一材料優越。而且,該材料用鈷量較少,成本較低。

        鋰電負極變革趨勢:硅基負極
        Si基負極材料最大的有事在于極高的理論能量密度(4200mAh/g),遠高于石墨。這也符合新能源汽車對電池的要求。從目前趨勢上看,未來負極材料的發展方向先向硅基+石墨,最后將由純硅/金屬鋰完全取代低能量密度的石墨。
        硅基負極材料最大的不足就是膨脹問題,充電后易膨脹碎裂,無法復原,導致材料最終出現粉末化,大大縮短了電池壽命。在充放電過程中會有300%的膨脹,而相同條件下石墨只有7%,目前松下最新研發的碳硅基復合材料負極中硅的含量達到了10%,可以看出隨著技術水平的進步還有很大的發展空間。

        負極材料
        鋰離子電池的負極是由負極活性物質碳材料或非碳材料、粘合劑和添加劑混合制成糊狀膠合劑均勻涂抹在銅箔兩側,經干燥、滾壓而成。負極材料主要分為碳材料(石墨類)、金屬氧化物材料以及合金材料。動力電池市場爆發以來,相比于其他材料而言,負極材料價格相對穩定,技術路線以石墨類為主,不存在很大的爭議。目前負極材料主要以天然石墨和人造石墨為主,兩者性能有著各自的優缺點,應用領域也有所不同。

        隔膜
        隔膜的主要作用是保障正負極分開的情況下鋰離子自由流通,是保障電池安全的最重要部分之一。隔膜能有浸潤在電解液中,而且表邊上有大量允許鋰離子通過的微孔。微孔密度以及材料選擇、厚度等等特性都會影響鋰離子穿過隔膜的速度從而影響電池性能。據估計,鋰電池中隔膜的耗用量大致為20m2/kWh。
        涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。涂覆隔膜的作用是:1、提高隔膜耐熱收縮性,防止隔膜收縮造成大面積短路;2、涂覆材料熱傳導率低,防止電池中的某些熱失控點擴大形成整體失控。

        電解液
        電解液,在鋰離子電池中是作為帶動鋰離子流動的載體,對鋰電池的運行和安全性具有舉足輕重的作用。根據推算,在電解液的成本構成中,溶劑約占30%,添加劑約占10%,最主要的成分溶質約占60%。市場上的溶質以六氟磷酸鋰(LiPF6)為主,松下NCR18650電池也選用了六氟磷酸鋰作為溶質,每kWh鋰電池需要0.15kg的六氟磷酸鋰。六氟磷酸鋰同樣可以通過碳酸鋰制備。
        電解液未來比較有前景的方向:高電壓電解液
        提高電池能量密度乃是鋰電池的趨勢之一,目前提高能量密度的方法主要有兩種:一種是提高傳統正極材料的充電截止電壓,如將鈷酸鋰的充電電壓提升至4.35V、4.4V。但靠提升充電截止電壓的方法是有限的,進一步提升電壓會導致鈷酸鋰結構坍塌,性質不穩定;另一種方法則是開發充放電平臺更高的新型正極材料,如富鋰錳基、鎳鈷酸鋰等。正極材料的電壓提升后,需要與之配套的高電壓電解液,添加劑對電解液的高電壓性能起到關鍵作用,其成為近年來的研發重點。

        中國新能源汽車產業圖譜
        11月10日,中汽協公布了10月新能源汽車產銷分別完成9.2萬輛和9.1萬輛,同比分別增長85.9%和106.7%。其中純電動汽車產銷均完成7.7萬輛,同比分別增長76.3%和95.8%;插電式混合動力汽車產銷均完成1.4萬輛,同比分別增長163.6%和194%。
        1-10月,新能源汽車產銷分別完成51.7萬輛和49.0萬輛,同比分別增長45.7%和45.4%。其中純電動汽車產銷分別完成42.7萬輛和40.2萬輛,同比分別增長54.7%和55.9%;插電式混合動力汽車產銷分別完成9萬輛和8.8萬輛,同比分別增長14%和11.2%。

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