干货半月谈07丨消费者怎样用到更强劲的电池

2024年04月21日

干货半月谈，浅述行业理解，分享技术心得。我们只讲干货，希望有助于您，期待交流合作。

1. 新能源续航里程逐步提升

近年来，我国纯电动乘用车技术水平不断提升，尤其是续航能力进步显著。根据工信部推荐目录统计，纯电动乘用车平均续航里程从2017年第1批推荐目录中平均续航里程仅211.6km，持续提升到2020年第7批的391.4km，三年半时间续航里程快速攀升了85.0%，如图1所示。

图1：工信部推荐目录各批次纯电动乘用车平均续航里程[1]

2. 传统里程提升手段到达极限

对于新能源汽车而言，动力电池能量密度是影响汽车续航里程的关键因素。2017年以来，新能源补贴政策对能量密度的要求不断提高，跟据工信部推荐目录统计，纯电动乘用车型电池系统平均能量密度从2017年第1批104.3Wh/kg，持续提升到2020年第7批的152.6Wh/kg，三年半时间平均能量密度提升46.3% ，如图2所示：

图2：工信部推荐目录各批次纯电动Pack平均能量密度[1]

传统上能量密度提高主要有两种方法，一是改变正负极材料体系，二是减少电池组配件重量。但这两种方法均存在更易导致锂电池的热失控的缺陷[2]：

1）改变正负极材料：正极三元材料的镍含量不断提高，使得材料的释氧温度不断下降，释放活性氧，导致电解液的氧化分解，产生更多的热量，引发锂电池的热失控。

2）减少电池组配件重量：如做薄隔膜、正极铝箔、负极铜箔，固然能够减轻电池的重量，减小电阻，提高性能，但也同时加大了内短路的风险。

3. 复合集流体应运而生

复合集流体创新采用“金属-聚合物-金属”三明治结构，聚合物材料相较金属更轻，使用聚合物基材替代部分金属，可在保持电池容量不变的同时降低电池总体质量，从而提升质量能量密度。

1) 复合集流体减重效果明显，PET 铜箔减轻 55.12%，PET 铝箔减轻 49.33%

高分子基材密度较小，单位面积复合集流体重量较传统集流体显著降低。以负极复合铜箔为例：铜的密度为 8.96g/cm³，高分子材料中PET/PP 的密度分别为1.38g/cm³、0.90g/cm³。以 6.5μm 厚度的 PET复合铜箔为例，若其中 4μm 的铜被 4.5μm 厚度的 PET 材料代替，单位面积下复合铜箔集流体较传统铜箔集流体可减重约 55.12%。如表格所示：

表1：复合集流体降低电池重量[3]