【Nernst EnerZ】2022-2023电池行业年度报告.pdf

生产制造-当前传统制造业面临的瓶颈与挑战

安全、高性能动力电池生产的关键是保证生产过程中的技术清洁度。

● 技术清洁度仍然是电池制造面临的关键难点，它会影响产品性能和安全性，特别是颗粒和物质的污染在电池制造中扮演着关键的角色

● 尘粒污染物的检测和追溯尤其具有挑战性，检测难度高，并且污染物对电池质量的影响有滞后性，贯穿整个电池使用寿命

● 电池制造商必须严格进行质量管控，并使用质量管理工具（如 Ishikawa、FMEA 等）加强细节管理

电池厂商必须严格落实消防安全措施，确保安全生产。

● 焊接过程中产生的烟尘污染以及组装过程中产生的静电极易引发火灾

● 化成和老化工序容易引发火灾，尤其是对于生产规模较大的工厂，需要采取专用的消防解决方案

● 消防措施需要随着所生产的电池的能量密度和功率密度的提升相应改进和调整

● 无论是对于建筑物、工艺、机械设备，还是对于生产作业层面，都需要将消防

生产灵活性是降低细分市场产品成本和小批量生产成本的关键。

● 电池组装和电池定型（化成和老化工序）工艺中的灵活性是关键。不同的电池形状和电池化学成分需要不同的工装、自动化和工艺环境。先进的生产设备主要通过添加并联运动机械的方式实现多机联动来提高灵活性。

● 需要提高自动化、设备功能以及工装方面的灵活性，这需要在成本和速度之间权衡取舍，因此是一个复杂的经济和技术挑战。

正极 - NMC - 循环优化

Jeff Dahn的100年电池。

有重要的研究表明LFP 有优于NMC的循环寿命。然而，Jeff Dahn课题组的工作表明与LFP相比，循环至3.65 V和 3.8 V的NMC532电池表现出更好的库伦效率，较少的容量衰减和较高的能量密度。

在2022年的国际电池研讨会上，Dahn的NMC 电池已达到15,000次循环，且容量损失<5%。这使得选择使用高镍/低钴而不会在较高电压下遭受结构衰退，并为车到电网和二次寿命应用打开了思路

正极 - NMC - 通过外部掺杂稳定高镍正极

尽管它们的构效机理有所不同， 但几乎每个元素都经过了测试。

NM(C)A 正极正朝着高镍含量方向发展。然而，LiNiO2 经历相变会导致颗粒开裂和容量衰减的有害相变。掺杂可抑制这类相变并稳定其长循环性能。

近期，两个研究小组开发了正交掺杂策略。Zhang等创建了一种Ni, Mn,Ti, Mg, Nb和Mo混合在过渡金属位点的高熵无钴层状。Wang等添加了一种元素镧，它实际上并没有掺杂到NMC811的晶格结构中，而是形成了类钙钛矿的La4Li[Ni,Mn,Co]O8作为共生的第二相。这两种策略都尽量减少了循环过程中的体积变化，并延长了循环寿命。