パワーリチウム電池開発の現状は？

現在、国内の新エネルギー車は、リン酸鉄リチウム（BYDベース）と3成分リチウム電池を使用しています。モデルの航続距離は基本的に300kmに達する可能性がありますが、バッテリーシステムの平均エネルギー密度はわずか115Wh / Kgです。 2017年3月、工業情報化部の4省庁が共同で、自動車用パワーバッテリーの開発を促進するための行動計画を発表しました。 2020年までに、新しいリチウムイオンパワープールの比エネルギーは300Wh / Kg以上になるはずであることが指摘されました。システムは260Whを目指して努力する必要があります。 /Kg。

データは、パワーバッテリーの現在のエネルギー密度と中国の目標値との間のギャップが126％であることを示しています。リン酸鉄リチウム電池が2020年に目標値に到達することは非常に困難ですが、テスラに代表される三元リチウム電池は完全に可能です。パワーバッテリーの性能は良好で、BMS管理システムも効率的です。さらに、固体リチウム電池は、電池システムのエネルギー密度を260Wh / Kgに上げることもできます。

1.三元リチウムおよびリン酸鉄リチウム電池-現在の主力

現在、世界の新エネルギー車市場は活発な発展の危機的な時期に入っています。主流の自動車会社は新エネルギー車をレイアウトしました。リチウム電池産業チェーンの急速な成熟は、新エネルギー車の大規模なアプリケーションをさらに促進します。世界的に見ると、代表的な自動車所有モデルは、主に日本と韓国のパワーバッテリー、主に三元リチウムを使用しており、航続距離は基本的に350km以上です。

表1グローバルな主流のパワーバッテリーのサポート

国内市場を見ると、2017年の新エネルギー車の最初の6バッチから、バッテリーを搭載した新モデルのエネルギー密度もさまざまな程度に増加しています。カタログの最初のバッチでは、115Wh / Kgを超えるエネルギー密度は13.11％しか占めておらず、カタログの5番目のバッチの割合は73％に達しました。パワーバッテリーのエネルギー密度の増加は時代の流れであることがわかります。主流の電気自動車企業のパワーバッテリーも徐々に3元素リチウムに変化しており、航続距離は基本的に300キロメートルに達することができます。

表2国内の主流のパワーバッテリーのサポート状況

新エネルギー車を保有する国内外のパワーバッテリー会社の状況を見ると、三元リチウム電池が主流の技術ルートになる傾向は不可逆的ですが、車両全体の走行距離にはまだ改善の余地があります。これはおそらく、パワーバッテリーのエネルギー密度が低いことや、BMS効率を改善する余地があることなど、多くの理由によるものです。

2.フルソリッドリチウム電池-開発の将来の方向性

世界中の国々が開発した高エネルギー密度リチウム電池の研究開発目標は、リチウム硫黄電池、リチウム空気電池、リチウム金属電池などの将来を見据えた技術を積極的に展開しています。

従来のリチウム電池の利点を継承することに基づいて、全固体リチウム電池は安全性とエネルギー密度において大きな進歩を遂げました。現在、すべての固体リチウム電池の研究開発のエネルギー密度は300〜400Wh / kgに達する可能性があり、次世代の高エネルギー密度電力およびエネルギー貯蔵電池技術の重要な開発方向になると期待されています。これは、学界と産業界のコンセンサスです。

図1世界各国のパワーバッテリーエネルギー密度の段階目標

図2世界のリチウム電池技術ルート

世界のパワーバッテリー関連会社も、チャンスをつかむために全固体リチウムバッテリーの展開を加速しています。現在、さまざまな技術パスの工業化プロセスは異なります。なかでも高分子全固体電池の開発が急速に進んでおり、高温作業性能により実験室が完成しました。少数の企業が小規模な工業化を達成していることが確認されています。

固体リチウム電池（高分子固体電池）の開発状況

フランス、ボローレ：全固体二次電池（LMP）、負極材料用のリチウム金属、電解質用のポリマー（PEOなど）。フランスではEV、シェアードサービスカー「Autolib」、小型電気バス「Bluelus」に採用されています。総用途は3,000台以上です。

US Seeo：すべての固体二次電池はダイソーのドライポリマーフィルムを使用して、130〜150Wh / kgのエネルギー密度のサンプル電池パックを提供します。 2017年には、エネルギー密度が300Wh / kgに達する可能性がありますが、これは推進されていません。

CATL：現在、325 mAhの容量のポリマー電池が設計および製造されており、優れた高温サイクル性能を示し、普及していません。

青島エネルギー研究所、中国科学院：大容量の固体ポリマーリチウム電池「QingnengI」は深海科学研究を完了し、そのエネルギー密度は250Wh / kgを超え、500サイクルの容量は80を超えたままです。 ％は、複数回の鍼および押し出しで、過酷な試験条件下で非常に優れた安全性能を維持します。 「QingengII」も最大300Wh / kgのエネルギー密度で開発に成功しましたが、これは推進されていません。

さらに、固体リチウム電池では、硫化物固体電池（リチウム-硫黄電池）は、エネルギー密度が高く、コストが低いため、開発の大きな可能性を秘めています。トヨタ、サムスン、CATL、トヨタ、その他の国内外の企業がレイアウトを加速させています。その中で、トヨタテクノロジーは最も進んでいます。トヨタは2010年に硫化物全固体電池を発表しました。2014年には、実験用のプロトタイプエネルギー密度が400Wh / kgに達しました。 2017年の初めまでに、トヨタの全固体電池の特許は30に達し、他社よりもはるかに高くなっています。トヨタの幹部によると、トヨタは2020年までに硫化物全固体電池の工業化を実現する。国内企業のCATLは硫化物全固体電池で比較的リードしており、純粋な電気自動車用の硫化物全固体電池の開発を加速している。

固体リチウム電池（硫化物固体電池）の開発状況

トヨタ：2010年に全固体電池が発売されました。2014年には、実験用プロトタイプのエネルギー密度が400Wh / kgに達しました。

サムスン日本総合研究所：硫化物ベースの固体電解質を使用して、2000mAh、175Wh / kgの積層全固体二次電池を製造しました。

Sakti3（USA）：2015年、英国の家電大手ダイソンから1,500万ドルの投資を受けました。同社が開発した全固体電池は、電解質にセラミック、負極にリチウム金属またはリチウム合金を使用しており、エネルギー密度は1000Wh / Lに達します。ステージ。

青島エナジー：同社の中核は、高固形分オールセラミックセパレーターと無機固形電解質の開発と製造にあります。現在、チームはBAICと協力してパイロットテストを実施しており、これは将来Beiqi電気自動車の重要なコンポーネントになる可能性があります。

CATL：主な研究開発の方向性は硫化物電解質です。正極コーティング法は、界面反応の問題を解決するために使用されます。ホットプレス法は、界面抵抗を低減します。

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