干货好文！车用动力电池关键材料技术及发展趋(4)

3

动力电池产业链中下游的关键问题与改进

动力电池是一个复杂的系统，改善电池的整体性能不能只优化单一材料或者成分，还要重点关注动力电池产业链中下游的关键技术，改进动力电池应用中的制约因素。当前，动力电池行业普遍面临着两大现实困境，一是补贴退坡和3万公里补贴标准的情况下，资金回收周期变长；二是上游材料涨价、下游整车厂要求降价，国内动力电池企业需要作出战略调整，寻求出路，同时新能源汽车企业也需要寻求相对稳定的合作关系，稳定企业发展。另外，降低成本是动力电池产业链发展的关键，可实现的途径有3种：第一种是通过技术革新实现产能的大幅度提高；第二种是进行标准化与模块化，提高交易效率，降低交易成本；第三种是规模效应，包括下游车型的减少、单个车型数量的增加等。

总体而言，无论是从整车企业还是从动力电池企业角度来说，最终的出路在于国际供给与配套，动力电池的竞争不仅仅是电池单独的竞争，新能源汽车的竞争也并非是单独的汽车企业之间的竞争，至少需要上升到产业链竞争的高度。而整车企业的筹码是在各个环节上不断在这个产业链里面足够深入的配套，在某种意义而言是先集中再把价值链分化的变化过程，改进动力电池产业链中下游的关键问题尤其重要。

3.1 动力电池匹配与优化

动力电池的性能很大程度上取决于电池系统的合理匹配与优化。为了提高动力电池的能量密度和功率性能，可采取以下措施：(1)合理优化正负极的涂覆面密度和压实密度，因为其会显著影响单体电池的能量密度和功率特性。(2)优化高效导电剂、高强黏结剂的协同作用，选用新型导电剂CTNs、石墨烯、VGCF一种或多种复合使用，以构建稳定的三维导电网络，确保锂离子的传输阻力最小化，提升电池倍率性能。(3)在电池设计方面，采用轻量化电池设计与高孔隙率隔膜技术，从而提升电池能量密度和功率性能。

3.2 电池制造工艺和尺寸规格化

智能工艺制造技术对于改善动力电池性能和降低成本尤为重要。目前，智能化制造通过自动化设备、MES管理软件平台来提高一致性和产品品质。动力电池智能制造技术未来将会朝着四大方面长远发展：(1)产品标准化与制造过程标准化。当前我国动力电池产品规格尺寸过多且难以统一已是共识，这将给未来的动力电池智能制造实施增加了难度。动力电池尺寸的标准化建立，对降低研发生产成本和提升回收效率也有明显的促进作用。(2)规模化生产必须遵从高质量、大规模和降成本的发展方向。(3)动力电池制造越来越朝着高品质、高效、高稳定性，以及信息化、无人化、可视化的方向发展。(4)绿色制造。

3.3 电池回收与梯次利用

动力电池回收的目的是分解提取电池的重金属、化学材料及副产品，梯次利用是将动力电池用于其他性能要求较低的应用领域。电池回收与梯次利用流程如图6所示。

图6?电池回收与梯次利用流程

2018年1月26日由工信部、环境保护部、科技部、商务部、交通运输部、能源局等发布的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》：相关企业在动力电池回收利用的各环节要履行相应责任，汽车制造企业承担动力电池回收的主体责任，落实生产者的责任延伸制度，保障动力电池的有效利用和环保回收。坚持产品全生命周期理念，遵循社会效益、环境效益和经济效益有机统一的原则，充分发挥市场作用。

《节能与新能源汽车产业发展规划(2011～2020年)》中明确提出：“要建立动力电池梯级利用和回收管理体系和制定动力电池回收利用管理办法，明确各相关方的责任、权利和义务。” 建立智能化、高效率、低成本回收生产线是改进回收技术的重点，从而实现低损耗、低投入、高效率的智能化分解，回收Li、Ni、Co及石墨等材料。在梯次利用技术方面，需要完善动力电池模块标准化设计，建立标准化梯次利用系统，从而拓展新的再利用场景，提升梯次利用效益。

4

总结与建议

锂离子动力电池是目前最有实用价值的的动力电池，但仍然存在着许多待解决的应用问题，特别是续航能力、安全性和回收利用等问题。动力电池发展的总目标是高安全、高比能量、长寿命、低成本，通过专利视角分析国内外动力电池产业发展情况，从动力电池产业链视角出发，对动力电池关键材料、电池制造和系统技术全产业链上同时进行研究，以电池的关键技术发展为核心，以回收利用为保障，远近结合，统筹推进新型锂离子动力电池和新体系电池的研发和产业化具有重大现实意义。随着新能源汽车的快速发展，动力电池将迎来爆发式增长。

文章来源：《功能材料与器件学报》 网址: http://www.gnclyqjxb.cn/zonghexinwen/2021/0624/1055.html