當(dāng)前,新能源汽車的動力電池普遍采用三元材料,即正極材料為鎳、鈷、錳組成,三元電池中,按照鎳、鈷、錳三者用量比例,具體可細(xì)分為111型、523型、622型和811型等,2017年動力電池主要是以三元111型、523型為主。
三元材料中鈷必不可少,起到穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)、提高材料循環(huán)和倍率性能的作用。但是,2017年以來鈷價飆升,鈷產(chǎn)品曾一度一貨難求,而且相關(guān)人士表示,鈷價上漲仍是主旋律。為解決原材料成本快速上漲問題,推廣具有更高能量密度的高鎳三元電池成為行業(yè)共識。
實際上,2017年國家發(fā)改委發(fā)布《增強(qiáng)制造業(yè)核心競爭力三年行動計劃(2018-2020年)》就提出了“新材料關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)業(yè)化”內(nèi)容,并給出明確方向。即加快鋰離子電池用軟包裝膜、新一代鋰離子電池用特種化學(xué)品等有機(jī)材料,以及高鎳三元正極材料、磷酸鐵鋰正極材料、高安全高比能電池等高性能電池材料及產(chǎn)品。
受益于我國新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,作為關(guān)鍵零部件,我國動力電池的整體技術(shù)水平有較大程度的突破。動力電池材料和系統(tǒng)逐漸趨向高安全、高比能、高效率、可靠性等方向發(fā)展。其中,《行動計劃》提出的高鎳三元正極材料,由于高能量密度和低成本等特性,622和811技術(shù)備受行業(yè)青睞。
高鎳正極配硅碳負(fù)極已經(jīng)被行業(yè)內(nèi)公認(rèn)為高能量鋰離子動力電池的技術(shù)路線,然而,高鎳正極面臨很多問題,其中原材料的保存、電池生產(chǎn)環(huán)境要求高是巨大的挑戰(zhàn)。
材料與空氣的反應(yīng)會在原材料保存、電極制備、極片存儲等整個過程進(jìn)行,因此,對于高鎳材料,從原材料到整個電池生產(chǎn)過程都需要嚴(yán)格的環(huán)境控制,特別是水分控制。如果高鎳正極材料顆粒表面吸收空氣中的水分,這就會對極片制造工藝過程產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
如果水分與材料已經(jīng)發(fā)生了反應(yīng),通過常規(guī)的干燥過程根本無法再次去除水分的影響,電極漿料的制備、極片制造等環(huán)節(jié)都需要在干燥環(huán)境內(nèi)進(jìn)行,一般地,高鎳正極電池的生產(chǎn)過程都需要露點-30℃環(huán)境。
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