2021年3月18日，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)動(dòng)力電池應(yīng)用分會(huì)聯(lián)合電池中國(guó)網(wǎng)共同舉辦的第二屆新能源汽車及動(dòng)力電池（CIBF深圳）國(guó)際交流會(huì)在深圳隆重召開(kāi)。大會(huì)期間，惠州億緯鋰能股份有限公司基礎(chǔ)材料與技術(shù)研究室主任冀亞娟以《億緯鋰能動(dòng)力電池材料技術(shù)研發(fā)進(jìn)展》為題發(fā)表了主題報(bào)告。

以下為演講實(shí)錄：

大家下午好，我是來(lái)自惠州億緯鋰能股份有限公司的冀亞娟，非常榮幸有機(jī)會(huì)在這里跟大家分享一下我們公司的材料技術(shù)研究進(jìn)展。我的報(bào)告將主要從以下四個(gè)方向。

首先是動(dòng)力電池的發(fā)展現(xiàn)狀。動(dòng)力電池技術(shù)的發(fā)展是基于政策的需求、知識(shí)的技術(shù)變革，現(xiàn)在最大的政策需求就是習(xí)主席提出來(lái)在2030年實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年實(shí)現(xiàn)碳中和，這樣的目標(biāo)背景下，相信近年一定會(huì)重塑能源結(jié)構(gòu)，不管是能源供給側(cè)還是能源的需求側(cè)都有大的變革。對(duì)我們做動(dòng)力電池的來(lái)說(shuō)，在這樣一個(gè)大背景下，能做的事情有哪些呢？可以看看右上角這張圖，它是我們現(xiàn)在傳統(tǒng)燃油車和新能源車在碳排放上，新能源車可以做的事情。

傳統(tǒng)燃油車二氧化碳排放量是10%以上的水平，現(xiàn)在推動(dòng)新能源汽車，它可以達(dá)到什么水平呢？是比較寬的范圍。從10%到負(fù)90%。為什么有這么寬的范圍呢？原因也很簡(jiǎn)單，在開(kāi)能源車的時(shí)候?qū)崿F(xiàn)了碳減排，但是充電的時(shí)候，電還是來(lái)源于火力發(fā)電，二氧化碳就沒(méi)有作出貢獻(xiàn)的。這也是要求在能源供給側(cè)，在未來(lái)發(fā)展更清潔的能源，包括氫能、太陽(yáng)能、風(fēng)能等等。

我們認(rèn)為碳中和這樣的戰(zhàn)略奠定了中國(guó)新能源汽車和儲(chǔ)能的發(fā)展基調(diào)。在這樣一個(gè)背景下，國(guó)內(nèi)和國(guó)外對(duì)于鋰離子動(dòng)力電池市場(chǎng)發(fā)展的調(diào)研，我們認(rèn)為電動(dòng)化的趨勢(shì)是會(huì)提前到來(lái)的，應(yīng)該在2023年甚至是更早就會(huì)進(jìn)入TWH的時(shí)代。在這么一個(gè)大的需求下，看一下動(dòng)力電池技術(shù)路線是怎么選擇的。

從右上角這張圖可以看到，在未來(lái)鐵鋰電池和三元電池將長(zhǎng)期并存的狀態(tài)，因?yàn)殍F鋰電池能量密度的提升。近幾年由于刀片電池和CtoP的出現(xiàn)，它的能量有很大的提升。從三元的角度，長(zhǎng)期高比能是發(fā)展的態(tài)勢(shì)，高鎳化會(huì)成為主流。

接下來(lái)跟大家簡(jiǎn)單地介紹我們公司在動(dòng)力電池的戰(zhàn)略布局，我們什么電池都做，不僅是鋰元電池，在動(dòng)力電池方面也什么都做，磷酸鐵鋰電池今年是23GWH，在動(dòng)力電池有50%的份額，在儲(chǔ)能上有百分之百的份額，它的市場(chǎng)非常大，磷酸鐵鋰的布局就是非?？斓脑鏊?。在2022年45GWH，2024年將會(huì)達(dá)到140GWH。軟包電池上，我們的產(chǎn)能到2024年是在40GWH。通常做電池很少能賺到錢(qián)，我想補(bǔ)充一句，我們?nèi)ツ曜鲕洶姵鼐蛼赍X(qián)了，而且是投產(chǎn)即盈利，這是非常難做的事情。

在三元電池方面，今年產(chǎn)能是8GWH，2024年達(dá)到16.5GWH。圓柱電池不是18650電池，這個(gè)電池市場(chǎng)是在電動(dòng)工具的市場(chǎng)。我們布局的是46800和46950這兩個(gè)大圓柱電池，預(yù)計(jì)2023年進(jìn)行產(chǎn)能釋放20GWH，2024年達(dá)到40GWH。億緯鋰能始終堅(jiān)持以市場(chǎng)為導(dǎo)向，為客戶提供全面解決方案。

第二個(gè)部分簡(jiǎn)單介紹一下軟包電池的技術(shù)路線，這個(gè)圖是供給客戶的軟包設(shè)計(jì)，我們知道軟包設(shè)計(jì)最大的優(yōu)勢(shì)是結(jié)構(gòu)決定了它有高的比容量，這是相對(duì)的化學(xué)體系設(shè)計(jì)下，它比方殼電池有非常大的優(yōu)勢(shì)，能量密度有至少50%的提升。還有循環(huán)壽命有很大優(yōu)勢(shì)，我們的測(cè)試結(jié)果比方殼電池至少提升10%。循環(huán)過(guò)程當(dāng)中有很低的膨脹。這是軟包電池的優(yōu)勢(shì)。前面很多人都講到了高安全特性，這也是基于鋁塑膜軟包裝的結(jié)構(gòu)，因此安全的邊界會(huì)比較好一些。在發(fā)生熱失控的時(shí)候，它不會(huì)發(fā)生劇烈的爆炸，但同時(shí)存在問(wèn)題，因?yàn)閱误w安全性好，但是模組不好，很容易發(fā)生熱蔓延。還有軟包電池尺寸靈活，可以定制化開(kāi)發(fā)。因?yàn)檐洶匦允莾?nèi)阻低，在功率特性上就有很大的優(yōu)勢(shì)。

我們認(rèn)為全自動(dòng)化、高度一致性是我們公司產(chǎn)品的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槲覀儸F(xiàn)在采用的是全自動(dòng)化的設(shè)備和先進(jìn)的管理系統(tǒng)，所以產(chǎn)品自動(dòng)化程度是非常高的。另外，一致性也是做得非常好，公司從2018年開(kāi)始就一直堅(jiān)持管理線，對(duì)粉塵進(jìn)行管理，對(duì)螺絲、毛刺、焊芯進(jìn)行全鏈的管理。軟包生產(chǎn)鏈的直通率可以達(dá)到96%。

接下來(lái)給大家分享一下公司三元產(chǎn)品在乘用車市場(chǎng)的技術(shù)路線，也是分了兩塊：1.BEV市場(chǎng)。有240到280到320的提升過(guò)程，材料選擇沒(méi)有太大的差異，目前在推的方型三元是高電壓的材料體系，選擇中鎳的單晶材料。2023年將主推方型電池，鐵鋰和三元是一半的市場(chǎng)布局。2023年之后，我們會(huì)逐步地把大圓柱電池和軟包電池進(jìn)行市場(chǎng)的推廣，并且認(rèn)為在未來(lái)因?yàn)槟芰棵芏冗M(jìn)一步提升，它肯定是高鎳低鈷的態(tài)勢(shì)和高硅的材料體系。

2.PHEV，軟包是有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在和未來(lái)都會(huì)推進(jìn)軟包電池和方殼電池同時(shí)進(jìn)行。

下面介紹一下電池材料的研究進(jìn)展，這邊是現(xiàn)在的技術(shù)狀態(tài)，產(chǎn)品是300Wh/kg的，它是兩端的設(shè)計(jì)，在常溫的條件下，數(shù)據(jù)是能夠支持3000圈的循環(huán)壽命，而且客戶反饋它的循環(huán)壽命比鐵鋰更有優(yōu)勢(shì)。在45攝氏度下，同樣達(dá)到1000周的使用壽命。

這張圖展現(xiàn)了產(chǎn)品的快充特性，采用階梯充電的模式，可以在18分鐘內(nèi)完成10SOC-80SOC的速度，經(jīng)過(guò)10次快充的測(cè)試，也能看到它的界面都是非常好的，不會(huì)存在析鋰的問(wèn)題。未來(lái)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)9分鐘的快充。提到高比能的電池，尤其是高鎳電池的體系，大家都非常擔(dān)心的安全問(wèn)題，材料端也是有新的安全技術(shù)的突破，主要是采用了另外一種安全性能更高的材料，但它不是磷酸鐵鋰。在高鎳材料復(fù)合使用，只需要少量摻雜就能看到軟包電池單純使用高鎳的時(shí)候，針測(cè)是通不過(guò)的，會(huì)發(fā)現(xiàn)鼓脹現(xiàn)象。軟包電池過(guò)針刺還是比較難的，其他的測(cè)試都能過(guò)。除了這個(gè)優(yōu)勢(shì)之外，材料的使用還解決了另外一個(gè)問(wèn)題，就是高鎳材料使用過(guò)程當(dāng)中正極界面高氧化型會(huì)帶來(lái)電解液的持續(xù)氧化，從而帶來(lái)界面的持續(xù)分解。在高鎳材料體系應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，高溫循環(huán)和高溫存儲(chǔ)有瓶頸，我們的技術(shù)同時(shí)也解決了這兩個(gè)瓶頸。

下面是350Wh/kg的平臺(tái)研發(fā)進(jìn)展，只初步展示一下循環(huán)的數(shù)據(jù)，在0.33C充0.5C放的情況下，循環(huán)壽命不算很長(zhǎng)，我們覺(jué)得350Wh/kg的項(xiàng)目還有很多的工作要做。在這里也簡(jiǎn)單地從以下4個(gè)方向做一下分享。

首先，我們認(rèn)為要實(shí)現(xiàn)350Wh/kg的時(shí)候，肯定需要更高的鎳材料的體系，這時(shí)候正極界面穩(wěn)定性會(huì)尤為重要，我們認(rèn)為在高鎳材料的體系下，會(huì)更傾向于選擇鏡像生長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)，這樣就能提高材料的抗壓性能。要實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)更高比能的情況下，硅極比能會(huì)提升，至少達(dá)到15%。極負(fù)極低首效、高膨脹、循環(huán)都是一系列的問(wèn)題，最重要是膨脹的問(wèn)題，如何在材料的設(shè)計(jì)端就給它預(yù)留材料膨脹的空間，這個(gè)是非常關(guān)鍵的技術(shù)路線。我是選擇什么樣的石墨去做復(fù)合，硅材料要做到多少納米，幾個(gè)納米還是幾百納米還是幾十個(gè)納米，都對(duì)它的膨脹有相關(guān)性。在這樣一個(gè)體系下，電解液一定跟傳統(tǒng)的電解液有大的變化，我們的技術(shù)會(huì)發(fā)展不含EC的電解液體系，還有安全電解液的開(kāi)發(fā)。還有功能材料，因?yàn)殡姌O的設(shè)計(jì)不僅涉及到主材，還有功能材料，還有黏結(jié)劑、導(dǎo)電劑，它對(duì)于功能是否發(fā)揮優(yōu)很大的作用。這個(gè)材料是小而美的材料，不是小就不重要，而是有關(guān)鍵的作用。在高鎳材料應(yīng)用過(guò)程當(dāng)中，正極材料的堿性進(jìn)一步提升，那黏結(jié)劑耐堿性怎么樣，在極片厚的時(shí)候，黏結(jié)劑能否支持厚電極的作用？所以黏結(jié)劑會(huì)有很大的變化。負(fù)極材料也是一樣的問(wèn)題，在這里就要做更高強(qiáng)的黏結(jié)劑的開(kāi)發(fā)。

前面是介紹基于傳統(tǒng)的鋰離子電池的升級(jí)，在這里跟大家簡(jiǎn)單介紹一下固態(tài)電池的進(jìn)展，固態(tài)電池都認(rèn)為可以從根本上解決電池安全問(wèn)題的新技術(shù)，而且我們認(rèn)為它在2025年甚至是2027年，它是有望在動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)。公司固態(tài)電池的研究技術(shù)路線是這樣的，在第一代產(chǎn)品是聚合物類固態(tài)電池的研究，產(chǎn)品首先要實(shí)現(xiàn)室溫下的穩(wěn)定運(yùn)行，將產(chǎn)品優(yōu)先應(yīng)用到硅電池的運(yùn)營(yíng)，因?yàn)橛幸恍┬碌男‰姵?，比如說(shuō)醫(yī)療電池會(huì)優(yōu)先在這個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。第二代產(chǎn)品會(huì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)固態(tài)化的界面技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全固態(tài)的應(yīng)用，這個(gè)產(chǎn)品是在高端的消費(fèi)類產(chǎn)品的應(yīng)用。在第三代產(chǎn)品上，會(huì)進(jìn)一步提升界面的穩(wěn)定性，在這時(shí)候也會(huì)采用氧化物和聚合物復(fù)合的技術(shù)路線，進(jìn)一步提升鋰電解質(zhì)的耐氧化型，并且有很好的柔性，不至于降低脆性。在這里也會(huì)重點(diǎn)去研究固態(tài)電池生態(tài)的設(shè)備，包括工藝的攻關(guān)。電池制作跟液態(tài)電池有很大的區(qū)別，這是我們要做的東西?？傮w來(lái)說(shuō)，我們的研究進(jìn)展是漸進(jìn)式的，因?yàn)槲覀冇X(jué)得固態(tài)電池不可能那么快在動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的。

這是全固態(tài)電池現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，初步實(shí)現(xiàn)了室溫下的混電運(yùn)行，這個(gè)電池也是疊片的小軟包電池，大概230mAH。

這是更高比能的進(jìn)尺進(jìn)展，固態(tài)技術(shù)成熟之后，負(fù)極就直接由石墨到了鋰金屬負(fù)極，在鋰金屬負(fù)極有很強(qiáng)的技術(shù)積累。這個(gè)是美國(guó)客戶測(cè)試的結(jié)果，采用高比能鋰金屬電池，它可以將無(wú)人機(jī)的飛行時(shí)間由15秒延長(zhǎng)到27秒，整整延長(zhǎng)了27%的飛行時(shí)長(zhǎng)。

前面這些都是傳統(tǒng)的鋰離子電池發(fā)展路線，前面這些技術(shù)路線的儲(chǔ)備可以保證我們?cè)谖磥?lái)5年的技術(shù)領(lǐng)先性，也會(huì)思考在未來(lái)10年之后怎么保證自己的技術(shù)還是有充分的領(lǐng)先性。在這里簡(jiǎn)單給大家介紹另外兩個(gè)技術(shù)布局，因?yàn)檫@就涉及到下一代堅(jiān)持了，第一個(gè)是鋰硫電池研究，鋰硫電池能量密度是330Wh/kg，單純看能量密度可能跟傳統(tǒng)電池的高比能有差距，我想說(shuō)的，在研究過(guò)程當(dāng)中實(shí)現(xiàn)高載量硫正極電極技術(shù)，正極材料全部是由自己在做相關(guān)的研發(fā)。另外一個(gè)技術(shù)是燃料電池技術(shù)，這個(gè)是由汪博士帶隊(duì)的研究成果，優(yōu)勢(shì)是國(guó)內(nèi)唯一一家生產(chǎn)和銷售堿性膜鋰離子電池的企業(yè)，而且膜是自主創(chuàng)新的堿性離子交換膜，這個(gè)技術(shù)帶來(lái)最大的攻關(guān)就是實(shí)現(xiàn)了燃料電池核心材料的低成本化的技術(shù)路線，不再需要昂貴的箔金屬材料，也不需要依賴于進(jìn)口限制，可以自主生產(chǎn)。這個(gè)技術(shù)也可以用到電解水制氫，氫能的供給就能提供很好的技術(shù)支持。

最后做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)和展望：1.戰(zhàn)略。億緯鋰能不做技術(shù)選擇，我們認(rèn)為技術(shù)是有好有壞，但肯定能找到最合適的應(yīng)用市場(chǎng)。所以，我們是方型電池、軟包電池、圓柱電池會(huì)做，三元電池做，鐵鋰電池也會(huì)做，客戶有什么需求就會(huì)提供什么樣的產(chǎn)品解決方案。2.安全。軟包電池是單體層面有安全優(yōu)勢(shì)，但是系統(tǒng)方面會(huì)存在熱蔓延的劣勢(shì)，我們會(huì)在系統(tǒng)方面做一些相關(guān)的工作，但是，這并不影響下一代電池產(chǎn)品的顛覆，有可能這種大圓柱產(chǎn)品就能直接解決熱蔓延的問(wèn)題，大圓柱電池有很好的水平，并不會(huì)取代軟包電池很大市場(chǎng)份額。開(kāi)發(fā)固態(tài)電池新技術(shù)，解決安全電池的問(wèn)題，可以做到電池隨便用。3.材料。要做好內(nèi)外兼修，從自身內(nèi)部公司強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)基礎(chǔ)材料和技術(shù)的研發(fā)，我們會(huì)投入很大的人力、物力和資金做相關(guān)的技術(shù)研究。其次，也會(huì)加強(qiáng)跟國(guó)內(nèi)外知名的校企合作，讓學(xué)校老師的科研成果更好指導(dǎo)我們對(duì)材料的解讀和應(yīng)用的能力。另外，我們也會(huì)積極與國(guó)內(nèi)先進(jìn)的材料企業(yè)進(jìn)行深度合作，歡迎做材料、做技術(shù)的供應(yīng)商與我們一起來(lái)做這樣一件事情。以上就是我的報(bào)告，謝謝大家。

（注：本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)演講嘉賓審閱，僅作為參考資料，請(qǐng)勿轉(zhuǎn)載?。?/span>

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