梁广川-继续提升磷酸盐锂离子电池比能量-技术路线与方向.pdf

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1、继续提升磷酸盐锂离子电池比能量-技术路线与方向梁广川河北工业大学/天津先众新能源科技股份有限公司2023.05目录0103磷 酸 锰 铁 锂 材 料 与 电 池02高 比 能 量 磷 酸 铁 锂 电 池 技 术 路 线磷 酸 盐 正 极 锂 电 池 发 展 潜 力content04磷 酸 盐 锂 离 子 电 池 发 展 方 向01PART ONE磷酸盐正极锂电池发展潜力环保：不含重金属元素安全：是目前最安全的锂离子电池体系长寿命：循环寿命可以到1万次低价格：目前是综合成本最低的锂电池体系资源丰富资源丰富：可以大规模工业化应用，电动车，储能等领域磷酸铁锂的优势磷酸铁锂的优势行业逐渐认识到磷酸铁锂

2、的价值和趋势。LiFePO4是应用最为广泛的锂离子电池正极材料。继续改进容量、压实密度、电子导电率、离子导电率。将来目前历史判断：未来十年仍然是主流，目前规划产能超过了1千万吨2022年全球动力电池和储能电池的总出货量达812GWh，同比增长86%。2022年全国锂离子电池产量达750GWh，同比增长超过130%，行业总产值突破1.2万亿元。正极材料、负极材料、隔膜、电解液等锂电材料产量分别约为185万吨、140万吨、130亿平方米、85万吨，同比增长均达60%以上总体评价：目前产能过剩，但是距离我国的需求还远远不够粗略估计对电池的保守需求 储能电站：100Twh 电动汽车：650 Gwh 电

3、动自行车：150 Gwh 启动电池：120 Gwh 电动船舶：60 Gwh 通讯基站：10 Gwh总需求量不低于100Twh我我国2022年可再生能源发电量8.4万亿度，风光占1万亿度。按配备10%储能计，年需1千亿度电力储能，即100Twh电池需求。我国目前有3.5亿电动两轮车，每年产4000万辆，按锂电池每年1.5亿组需求计算，每组1度电，年需求150Gwh。我国目前有3亿汽车，2021年产2600万辆，按锂电启动电池渗透率50%计算，年需求1.2亿组，120Gwh。2022年产汽车2747万辆，新能源汽车规划50%为新能源车，每辆车50度电计算，年需求685Gwh。我国内河船舶12万艘，

4、按电动船舶渗透率50%计算，年需求6万组，以每组1000度电计算，约60Gwh。我国约有200万基站，每座基站储能电池50度电计算，年需求40万组，约20Gwh。02PART TWO高比能量磷酸铁锂电池技术路线2021年，国轩高科宣布研制成功210wh/kg的磷酸铁锂电池（55Ah，830g）比亚迪：目前刀片电池单体比能量180wh/kg，系统140wh/kg提高磷酸铁锂电池比能量的技术路线提高磷酸铁锂电池比能量的技术路线高容量、高压实正极材料：高容量、高压实正极材料：磷酸铁锂改进：140mAh/g150mAh/g硅碳负极硅碳负极：负极容量从340mAh/g提高到450-500mAh/g高浓度

5、电解液体系高浓度电解液体系：新的体系或提高电解液中锂盐含量减低箔材厚度减低箔材厚度：铜箔从8降低到6um，再到4um，2um，铝箔降到6-8um薄隔膜技术薄隔膜技术：继续降低隔膜厚度改进封装结构改进封装结构：软包或大型电池体系全极耳工艺全极耳工艺：减小内阻补锂技术补锂技术：负极补锂，正极补锂，电解液补锂，外电极补锂材料改进结构改进配合体系改进1、纳米/调制结构2、掺杂/界面工程改性3、更高的压实密度：2.8g/cm3？4、补锂技术：弥补锂损失5、新型的导电剂6、改性磷酸铁锂：提升电压，包括磷酸锰铁锂，磷酸钒锂磷酸铁锂材料高比能量化的技术方向磷酸铁锂材料高比能量化的技术方向目前的基础上，将磷酸铁

6、锂的容量提升到160mAh/g，可以提升14.2%的比能量目前的基础上，将负极的容量提升到500mAh/g，负极用量减少到原来的70%复合铜箔技术：可以将铜的用量减少到2um39.72%12.91%4.27%1.79%24.83%0.20%0.99%改进后的软包锂电池重量占比正极负极铝箔铜箔电解液隔膜铝塑膜以此计算，电池的比能量可以提升14%左右磷酸铁锂电池可达到240wh/kg，且成本会进一步降低磷酸锰铁锂可达到280wh/kg左右03PART TWO磷酸锰铁锂材料与电池不同锰铁比例的材料放电图不同倍率磷酸锰铁锂