リチウム電気材料の現在の市場状況と見通し、500 WH / Kgを達成するのにどのくらい時間がかかりますか

新エネルギー車の開発のおかげで、パワーバッテリーは高速開発の風にさらされており、新エネルギー車の開発もパワーバッテリーの性能に対するより高い要件を提唱しています。自動車用パワーバッテリー産業の発展のための行動計画は、「自動車用パワーバッテリー産業の発展のための行動計画」で提案されています。 2020年までに、新しいリチウムイオン電池のモノマーとエネルギーの比率は300w / Kgを超えます。 2025年までに、新しいシステムのエネルギーに対するパワーセルモノマーの比率は500w / Kgに達するでしょう。

政策と市場の二重の推進力の下で、パワーバッテリーは、高エネルギー密度、高サイクル性能、および高安全性能の方向に発展しなければなりません。これには、研究機関や企業がポジティブ、ネガティブ、および電解質材料を改善する必要があります。固体電池、シリコン負極、高ニッケル三元材料、およびリチウムに富むマンガン正極は、近年企業によって開発された主流の技術ルートであると考えられています。

リチウムに富むマンガン正極：貴金属含有量の少ない理想的な材料

2025年、モノマーバッテリーの技術的目標は、400 Wh / kgのエネルギーを達成することです。既存の欠陥のある正極性材料を克服し、置き換えるための新しい、より効率的でエネルギー効率の高い正極性材料の開発は、ホットな研究トピックになっています。既知の正極材料の中で、リチウムに富むマンガン正極材料の放電容量は２５０ｍＡＮ ／ ｇを超えており、これは市販の正極材料の実際の容量のほぼ２倍である。同時に、この種の材料は安価なマンガンが支配的であり、貴金属の含有量は少ないです。一般的に使用されているリチウムコバルト酸やニッケルコバルトマンガンの三元正極材料と比較して、低コストであるだけでなく安全性もあります。したがって、リチウムに富むマンガン正極材料は、次世代のリチウム電池の理想的な材料と見なされています。

500wh / Kgを達成するのにどのくらい時間がかかりますか？リチウム電池材料の開発動向の概要

Dangsheng Technology、Jiangte Electric、AVIC Lithiumを含む多くの企業が、リチウムマンガンベースの正極材料の研究開発を強化しています。中国科学院の物理学研究所は、リチウムに富むマンガンの正のサイクルの電圧減衰を改善し、100週間後に2インチ以内に電圧減衰の目標に到達し、大きな進歩を遂げました。北京大学のチームは、400W / kgの目標を達成できる400mAh / gの容量を持つリチウムに富むマンガンベースの正極を初めて開発しました。

現在、リチウムに富むマンガンベースの正極の完全な適用には、最初の不可逆的な容量損失の低減、比率性能とサイクル寿命の改善、およびサイクルプロセスの電圧減衰の抑制などの技術的問題が依然としてあります。

高ニッケル三元材料：2018年は開発の最初の年です

出発点の調査によると、2018年のニッケルコバルトマンガンの生産量は47 GWhに達し、昨年から32度増加しますが、リチウムコバルト酸の生産量はわずか19 GWhで、昨年よりわずか5度高くなります。年。コバルトの不足とコバルト価格の継続的な上昇により、電池会社は三元材料の高ニッケル含有量を積極的に推進してきました。バッテリー中のコバルトの割合を減らしてコストを削減することにより、NCM811のコバルト含有量はわずか6.06になります。

ニッケルコバルトマンガン材料は、エネルギー密度が高く、電気化学的性能が安定しており、大容量、低コストなどのメリットがあります。将来的には、リン酸鉄リチウムや通常の三元電池に徐々に置き換わります。現在、Sheng Technology、Sugiyama、Beiteruiなどの企業はすでにNCM811の量産条件を達成しており、2018年は高ニッケル三元材料の開発の最初の年と見なされています。

固体電池：ダイヤフラムと電解質を置き換える固体材料

全固体電池は、電池開発の次の段階の主流の方向性の1つとして産業界および学界で認識されています。

500wh / Kgを達成するのにどのくらい時間がかかりますか？リチウム電池材料の開発動向の概要

一方で、全固体電池技術は、電池を小型化して薄膜化する唯一の方法です。ダイヤフラムと電解質の体積は合わせて、バッテリーの体積のほぼ40インチを占めます。ダイヤフラムと電解液を固体材料に置き換えると、正極と負極の間の距離を数ミクロンに短縮でき、電池の厚さを大幅に減らすことができます。

一方、一般的なリチウム電池と比較して、全固体電池のエネルギー密度は大幅に増加し、300〜400Wh / kgに達しましたが、リチウムイオン電池は一般に100〜220Wh / kgです。高い安全性は、全固体電池の開発における重要な推進要因の1つでもあります。安全性の観点から、従来のリチウム電池電解質は、酸化および分解して高温でガスを生成する有機液体であり、燃焼しやすく、安全性が大幅に向上します。電解質の代わりに固体材料を使用すると、電池の安全性能は次のようになります。大幅に改善されました。

現在、中国科学院の青島エネルギー研究所によって開発されたポリマー全固体電池は、300Wh / kgのエネルギー密度に達することができます。中国科学院の寧波材料研究所によって開発された無機固体リチウム電池のエネルギー密度は240Wh / kgです。さらに、代理店はリチウム業界と協力しています。工業化を推進し、2019年に量産を予定しています。業界内では、トヨタ、パナソニック、サムスン、三菱、ニンデなどの電池リーダーが全固体電池の研究開発と展開に投資しています。

全固体電池は間違いなく将来の主流の技術ルートの1つですが、高コスト、複雑な準備プロセス、不十分な技術などの問題がまだあります。また、マルチプライヤの性能が低い、内部抵抗が大きい、マルチプライヤの放電が多い場合の圧力損失が大きい、非現実的な充電などの問題を解決することも急務です。大規模な商品化にはまだ道のりがあります。

シリコンネガティブ：あと2、3年

シリコーン炭素材料は、現在最も商業化されている高エネルギー密度の新しい負極材料です。 SPIRは、シリコン炭素材料業界が2018年下半期にリチウム電池の負極材料の大きなステージに本格的に着手し始め、今後2〜3年になると予想しています。大爆発の到来を告げる、業界には明るい未来があります。

500wh / Kgを達成するのにどのくらい時間がかかりますか？リチウム電池材料の開発動向の概要

シリコンカーボン複合材料の超高理論エネルギー密度は、モノマーの比容量を大幅に増加させる可能性があります。さらに、それは低い埋め込みリチウム電圧と環境への優しさの利点を持っています。グラファイトに代わる理想的な負極材料と考えられています。新エネルギー車の開発に伴い、パワーセルの比エネルギーに対する要件が高まっています。将来的には、グラファイトは徐々にシリコン負極材料に置き換えられます。

2017年12月現在、中国のネガティブマテリアル企業上位8社は基本的にシリコンとカーボンの材料を拡大する能力を高めており、シリコンとカーボンのネガティブマテリアルのレイアウトに関与する業界を超えた新規参入者も多数います。彼らの新しい生産能力は2018-2019になります。次々と生産を開始。 BYD、寧徳時代、Guoxuan Gaoke、Beiterui、Shanshan株、Lishen、Bic、Wanxiangなどはすべてシリコン負極材料のレイアウトを開始しました。

高コスト、困難な技術、不完全な支援産業などの問題はまだありますが、大規模なアプリケーションの見通しは依然として有望です。

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