行业数据显示,2022年新能源汽车市场再次刷新增长纪录,全年中国市场新能源批发销量达到649万辆,较2021年的331万辆同比增长96%。作为新能源汽车核心的动力电池,在汽车市场爆发和单车带电量增加背景下更是跨越式增长,也带动了产业链各环节随之大增。
以电解液为例,据电池中国不完全统计,到2025年电池头部企业规划产能已超4000GWh,如果假设能释放2000GWh,届时对电解液需求就将达到240万吨。这也为电解液市场提供了巨大的增量机遇。
除了中国,未来几年欧洲、北美的增量市场也十分巨大,从电池应用领域来看,未来动力、储能将会保持较大增幅,而这些领域对电池性能指标要求愈发严苛,对电解液等材料的需求和技术迭代也将提出新的要求和挑战,而这同时也为现有市场格局和企业发展提供了新的机遇。
图为香河昆仑新能源材料股份有限公司研发总监孙春胜发表演讲
“动力、储能未来预期将保持较大幅度增长。另外,电池形态上,圆柱电池得益于46系列等大圆柱电池的推出,占比也会增加;软包因为欧洲车企的青睐,也会有一个较大的增长。”在第七届动力电池应用国际峰会(CBIS2022)上,香河昆仑新能源材料股份有限公司研发总监孙春胜认为,伴随着电动汽车和储能产业对电池需求的带动,电解液需求和出货量都有望保持高增长态势。
作为关系到新能源汽车续航里程、使用寿命、充电时间和安全性等诸多重要性能指标的关键部件,动力电池技术仍在持续迭代中。
动力电池安全、性能和成本三者是交叉关联的一体,在提高性能时往往会对安全和成本带来一定的挑战,而在降低成本时又要考虑安全和性能,“最重要的是三者需找到一个平衡,就是在保证安全的前提下,在较高水平上平衡电池性能和其成本。”孙春胜进一步补充道,电池既希望它高温性好,也希望它低温、常温性能好,还有安全、功率等,是一种多因子交互性输入,多指标输出的复杂体系,而作为电池材料的电解液,为了满足多指标需求,需要电解液企业有着广泛且深厚的电池技术背景,同时还需要热力学、动力学,以及电化学和界面化学等方面的深厚技术积淀。
据孙春胜介绍,针对电池性能的提升,目前在正极方面主要是采用高镍化、高电压化;负极主要通过硅负极化、补锂或富锂化;极片采用高压实密度的工艺等途径来提升电池的能量密度。
在安全性方面,常见的途径主要有半固态化,或者固态化,“目前,业界主要集中在解决界面稳定性的问题”;此外,还有电池宽温域和阻燃技术,如要求电池在低温和高温情况下都能有很好表现,需要优秀的循环寿命的同时,也需要开发低内阻和界面稳定的材料体系,这些都需要从电解液着手。
在低成本方面,业界普遍关注电解液BOM成本,希望降低现有材料的BOM成本,开发低成本物料;除了常见的BOM成本之外,工艺路线的成本、A品配组率的成本控制等也是降本的主要途径。
为实现电池安全、性能和成本的平衡,满足不同领域、多场景应用需求,昆仑新材内部建立了科学的产品研发体系平台——精益开发流程,通过小型化、标准化和高通量技术来实现。
在产品方面,据孙春胜介绍,公司开发的高能量密度、高功率半固态软包电池电解液,通过原物质的研发,电解液成分组合及其与正负极的保护作用机理的研究,高温循环与低温放电容量得到进一步的提升;通过配方改进,可满足20Ah以上的电池容量,已经通过挤压、针刺、热箱等安全性能测试,解决了高能量密度与高安全兼顾的问题。使用该材料的电解液半固态电池已经应用于国内外无人机,以及EV、PHEV等领域。
在提升能量密度方面,昆仑新材围绕高电压、高镍、中镍高电压等正极材料和负极材料,开发的电解液在安全、成本、倍率,高低温和循环等方面均有优异表现。孙春胜表示,以安全为例,公司针对高镍三元体系开发的阻燃电解液,与传统电解液相比,实现了不起火、不冒烟等高安全特征。
针对下一代电池材料,公司也已经布局固体电解质,目前主要围绕硫化物和氧化物固体电解质研发并已取得重大进展。
值得注意的是,2022年以来,钠离子电池因低成本、宽温域等优势,获得市场的极大关注。在国内市场,昆仑新材率先实现了钠电电解液的吨级量产,并于2022年11月成为传艺钠电独家钠电池电解液供应商,体现了自研产品的深厚技术实力和较高的市场认可度。
孙春胜表示,钠离子电池的电解液,其溶剂的种类和含量、添加剂的种类组合与含量,锂盐的选择均有别于锂离子电池,需要电池端,电解液端及材料端紧密携手来解决性能进一步提升的问题。
在以市场为导向的技术创新方面,依托昆仑新材组建的高素质研发团队,近年来公司开创了多项核心技术,过去两年已经取得70余项专利,已授权发明专利15项。包括在审阶段的,发明专利有90余项。
客户方面,昆仑新材已经与宁德时代、亿纬锂能、力神电池、赣锋锂电等多家头部电池企业建立深度合作。同时,昆仑新材的产品和技术正快速走向欧洲、北美、韩国以及东南亚市场,与国际主流电池厂商和车企合作。
为满足国内外客户的订单需求,以及服务全球新能源市场,昆仑新材也在积极扩充产能。截至目前,昆仑新材湖州公司年产能已达到6万吨,三期10万吨项目已经启动建设;宜宾公司规划的24万吨/年电解液产能,先期12万吨项目将在今年3月份投产。此外,公司正布局欧美建厂,满足海外市场需求。
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