北京当升材料李建忠：动力锂电池正极材料现状及发展趋势

北京当升材料科技股份有限公司董事、总经理　李建忠

　　各位领导、各位专家、各位来宾大家上午好!

　　非常感谢中汽中心，在这里和大家一起就动力锂电正极材料现状及发展趋势进行讨论。

　　今天讲三个方面，一个是关于整个体系的情况，以及未来的一个发展趋势，还有目前大家关心的，对于三元正极材料的安全性问题解决的方案和大家做一个交流。

　　首先来看目前的动力用的正极材料的主要的体系，主要是三类，一类是包括NMC和NCA的三元材料，目前单体能量密度可以做到280，在PACK领域可以超过160。第二类是磷酸铁锂，目前单体超过180，系统的能量密度目前可以做到145左右。当然还有一部分是锰酸锂，从目前主流的一些来看，不管是国内还是国外的主流车型这几年也是这样，逐渐有能量密度的提升。也可以看到，它的能量密度也有了很大的提高，特斯拉能量密度提升比较快一些，包括国内的车型基本在160每千克以上。

　　从国际上的一些车型和国际上的主要电池厂来看，目前主要选择的材料体系来看，不管从日本的索尼还有包括NSC，NCM还是占大多数的。 现在，也在开发811(音)，远景在没收购之前，提供第一代的811，现在开发第二代811，虽然没有推出出来，为了慎重起见，又测试了一遍，也说明了一个负责任的态度。

　　国内的电池厂和国内配套的车，目前来说也是三元占了大多数，在大巴和乘用车方面包括磷酸铁锂有一部分。

　　333、523不讲了，目前到6这一系列，其实6也发生了很大的变化，从最初的60现在做到65，甚至到了70，那么目前6列的最高的容量也将近了1：9，循环寿命比较好。 从整个的可比容量来说，可以做到210以上，它的循环寿命常温的2000次以上，高温循环也可以做到1200次以上，足以满足整个使用寿命的要求。

　　这是NCA的，可比容量做到215以上，压实密度在3.7以上，而且表示了很好的循环寿命。其实到了第三代，现在我们在做的开发出来的既不是简单的NCM，也不是简单的NCA，长城也是我们的客户，开发了四元材料，其实就是NCMA，现在韩国的国际客户他们用第三代的，实际上就是NCMA。加了A以后，输出性比较好，如果是M，在同样的镍含量下容量表现更高，NCMA以后，基本上输出性、容量各方面表现都比较突出，也表现比较好的循环寿命。

　　还有一个是磷酸铁锂，其实现在磷酸铁锂已经到了单晶化和纳米化，在实验室可以做到可比容量已经是160以上了。表现出非常好的循环稳定性。当然如果我们做成磷酸锰铁锂，它的可比容量提高改变不是太大，但是它的电压平台从3.3提高到3.8，要提升20%到25%，但是实际做成电池能量密度提升到15%左右，说明还有提升空间。最主要的是它表现了非常好的一个热稳定性，同时还有循环性，以及它的倍率性。这个材料假设提升到了3.8V，我们可以和三元进行混合使用，保证了循环寿命、热稳定性都很好，成本又很低。如果把它的压实提升一下，尤其在负极上面做一些工作，能量密度上升以后，这一款材料表示出很大的优势，所以比亚迪说明年把体积密度提升50%以上，反正提高百分之二三十还是有可能的，这是目前的几款材料的现状。

　　我们看一下未来的趋势，我们先从车厂来看，介绍一下欧洲的车厂。跟宝马我们也都是多年的老朋友了，定期保持技术上的交流，德国宝马那边也到当升这有四五次，看看宝马，基本上也是有一个续航里程的要求，成本降低的要求，希望能够在2025年前后他们的能量密度有一个大幅度的提升，但是用的可能是固态电池，这是他们的一个路径。

　　那么这是欧洲另外一个主流车厂，也是和当升合作的。 到2025年，他们希望到500公里以上，这个要到800瓦时以上的，当然续航能力达到700以上，他们仍然是使用固态锂电电池这一块，跟宝马有点类似。成本上希望到明年能降到每千瓦时小于100欧，目前其实已经到了这个成本，从今年上半年来看国内的成本大概在800-900千瓦时。刚才的材料体系也是用三元高镍化或者是其他的路线实现的，基本追求的目标是一样的。

　　一个是来自于日本的合作伙伴，大家可以看到，它在右下角的正极材料体系仍然是热稳定性比较高的高热材料，所以它也是追求这么一个目标。

　　这是咱们中国代表的一家电池厂，基本上也是目前它可以做到了如果是单体超过280，到明年可以做到300-350千瓦，需要在负极上做一点文章了。2025年以后，也是用到了固态锂电，希望达到350以上。所以总的来说，电池的一个路线，基本上沿着现在的还是在液态锂电下进行改变，走向固态，当然还是在锂电池下。按照这个材料的路线，基本上也是这样，比如说以三元材料为例，单晶化、高镍化，在未来我想过三五年，会取得突破，成本会进一步降低。

　　从成本的角度讲，应该是逐年下降，但是这里目前可以这么说，单算它的原料和制造成本一定是实现我们所说的1块钱一下，但是追求到五毛六毛，前提是原材料成本恢复到正常，也就是说做到镍在12000每斤， 但是如果原材料反复操作，那个时候要达到成本降低，可能还不大，所以原材料是很关键的，技术上是没问题的。当然未来作为福利蒙及进展也是比较快的。 当然，固态锂电的开发我想过个三五年也会有突破，从实验室来看，如果是用622做的话，而且是采用全固态，包括负极也采用金属锂负极，这个可比容量做到180以上，和液态锂电池下的水平差不多，而且循环利用得到了改善。这是未来的趋势。

　　实际上大家关心最多的还是安全性问题，刚才赵总还有其他几位专家都提到了，从材料角度讲，确确实实目前最大还是来自于安全的挑战，这是热失控的图表，怎么解决150度内不出现热失控，出现热失控以后什么材料都没有用，所以我们要做的，除了材料的安全，材料的设计和制备，还有电池的设计和制备，以及正确的使用和维护。

　　首先从材料角度讲怎么提高安全性?在制备的时候，从全体系提高径向结构的强度，抑制一些分化、裂化的问题，比如说采用单晶化的，像国内的比亚迪，开始采用纯单晶的，还有采用混合适用的。还有一些掺杂改性，稳定材料晶体的结构，使它耐受高温高压，当然需要技术性的控制，我掺杂的元素让它到过渡金属位，不同位置是不一样的。当然也包括特殊的包覆的处理，稳定结构，减少过渡金属的溢出。还有对金属异物的控制。

　　当然最终我们还是希望能够实现固态锂电的突破，从根本上解决液态锂电下解决不了的问题。以上是我的报告，谢谢大家!