摘要

過去十年，鎳基正極材料（NCM/NCA）正不斷取代LMO/LFP的市場，已經成為電動乘用車用鋰離子電池化學體系的主流選擇。

正極材料是制約鋰電池發展的最大障礙。無論是電池中能量密度的提升以及成本的降低，正極材料起著關鍵性作用。

過去十年，鎳基正極材料（NCM/NCA）正不斷取代LMO/LFP的市場，已經成為電動乘用車用鋰離子電池化學體系的主流選擇。

產業界認為，要使電動汽車性價比達到最佳，電池Pack能量密度應達到235Wh/Kg及500Wh/L，價格為100美元/KWh，屆時單體電池能量密度將達到350Wh/Kg/750 Wh/L，價格為75美元/KWh。

為了達到這一目標，除了依賴于電池系統組裝技術進步、電池控制系統以及冷卻系統的進步之外，電池化學體系的技術進步將顯得更為關鍵，通過化學體系的改變，能夠直接提高電池的能量密度、通過使用廉價元素降低電池成本。

對于動力電池而言，需要考慮能量密度、功率、安全以及壽命等因素，想要在這些點保持平衡也是未來電池設計的重大挑戰。不僅需要精細的調整電池材料的組分、微觀形貌、結構以及表面特征，還需要考慮電極厚度以及電極孔隙率等多方面因素。

中科院物理研究所黃學杰近期分享了其對“長續航、低成本和快充型鋰離子電池新型正負極材料技術”的理解及思考。

在長續航低成本的正極材料上，黃學杰重點介紹了高電壓鎳錳酸鋰材料。

數據顯示，該材料的電壓可以達到4.7v，可逆容量達135mAh/g,材料比能量達635wh/kg,與石墨負極配套的電池比能量達240wh/kg,高于磷酸鐵鋰和錳酸鋰，具備比能量較高、成本更低、安全性較好等明顯優勢。

黃學杰團隊的數據顯示，而通過材料改性，該材料可以在25℃下，100周循環容量保持率達99.24%，35℃下100周容量保持率達98.65%，優于三元材料，可以解決其壽命問題。

目前已經在松山湖建立500kg級的中試線。

在負極材料上，黃學杰重點介紹了錫基負極材料，該材料可逆容量可以達到600 mAh/g，高于傳統的石墨材料。

同時，該材料基于碳納米管結合，具有結構穩定性，倍率性高，循環性能好的特點。黃學杰介紹，通過碳包覆的錫納米負極材料，在嵌鋰后結構完整，而且錫的體積膨脹明顯小于理論體積膨脹率（260%），循環50周后碳管結構完整大部分依舊保持碳包覆的錫納米線形狀。

此外，該還能進一步和硅材料結合提升比能量。目前也已經處于逐步走向產業化階段。

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