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巴斯夫研发正极活性材料 助力塑造电动交通未来
文章来源:新材料在线 2018-06-14 阅读:166

北半球炎炎暑期日渐临近,高速公路、城市道路以及旅游景区周边的道路将变得十分拥挤。此外,人们日常出行所产生的一氧化氮和二氧化碳也会对空气质量和环境产生负面影响。到2025年,全球预计将有15亿辆汽车在路上行驶。巴斯夫欧洲公司执行董事会主席兼首席技术官薄睦乐博士表示:“不断增长的出行需求带来挑战的同时,也为应对挑战、发展创新技术提供了广阔空间。”

全球领先的化工公司巴斯夫为汽车行业提供了包括移动排放催化剂、涂层系统、高性能塑料以及燃料添加剂等领域的多种解决方案。自催化转换器1973年问世以来,巴斯夫催化剂技术已帮助减少超过10亿吨污染物排放。巴斯夫一直并将持续致力于提升全球空气质量。持续发展的先进排放控制技术,以及对电动汽车需求的持续增长,将在全球范围助力减排和提升空气质量。高效、低电池储存成本将会是电动汽车商业成功的关键所在。这些都离不开化学作用。

巴斯夫路德维希港的科研人员在检验一个“前驱体”,其将被用于锂离子电池正极材料当中

电池材料驱动变化

今天的电动汽车主要使用锂离子电池。正极活性材料是电池最为重要的组成部分之一。它们决定了电池的效能、可靠性、成本、使用寿命以及尺寸大小。不论是小型汽车还是SUV、公交车或者卡车,正极活性材料的特性决定了车辆的速度、提速性能以及动力。“巴斯夫正极活性材料让电池变得更为强劲、可靠,且经济实惠。它们为‘更高性能、更低成本’的实现提供了最大的可能性。这也是化学能够激发最佳创新、带来巨大价值之所在,”薄睦乐解释道。

巴斯夫上海创新园的科研人员正往气氛仓当中装入小型测试电池;这些测试电池将为研究电动车电池使用寿命提供精确的数据支持

研发未来正极活性材料

巴斯夫的研究人员正通过升级化学配方、形貌(形状及结构)以及生产工艺,全力提升正极活性材料的效率和性能,以满足持续增长的电动出行需求。通过种种创新技术,巴斯夫期望向市场推出能量密度最高的正极活性材料。预计到2025年,这些努力将帮助实现人们对中型电动汽车的愿景:续航里程翻倍(单次充电里程从300公里增至600公里)、电池使用寿命翻倍、电池成本及尺寸减小一半,单次充电时间减少到15分钟。巴斯夫预计锂离子电池的市场规模也将随之迅速增长。

为了制造小型测试电池,科研人员将正极材料浆料涂布在铝箔上。经过干燥及压实处理之后将成为放入锂离子电池的正极材料

巴斯夫电池材料产品组合包括镍钴锰(NCM)氧化物和镍钴铝(NCA)氧化物。巴斯夫电池材料研发中心贴近客户,分别坐落于德国路德维希港、美国俄亥俄州比奇伍德、中国上海以及日本小野田和尼畸。贴近客户的分布让巴斯夫研究人员更好地了解客户预期及市场需求。巴斯夫通过与全球领先的科学家、初创企业以及高校合作,不断提升自我研发能力。

制造强劲电池材料的关键组成:正极活性材料前驱体(绿色粉末及棕色粉末)、碳酸锂(白色粉末)以及正极材料(黑色粉末)

作为巴斯夫全球电化学以及电池业务的一部分,巴斯夫还通过与卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)的合作及双方共同成立的电池及电化学实验室(BELLA),创新并改良材料。除与多个科研机构及私有企业伙伴的合作之外,巴斯夫还参与到多个由德国联邦教育和研究部、德国联邦经济技术部提供部分资金支持的项目当中。

锂镍氧化物的扫描电子显微镜图像,它是制造高能量正极材料的一种成分

放眼全球 深入当地

作为电池材料市场的强有力竞争者,巴斯夫在全球各个主要大洲都布局了中试线项目及生产装置——德国路德维希港、美国俄亥俄州伊利里亚及比奇伍德、密歇根州巴特尔克里市,以及日本小野田和北九州市。巴斯夫为全球领先的汽车主机厂商生产平台提供电池正极材料。2017年,巴斯夫成功实现在亚洲的产能提升,加强了在美国的业务布局,并宣布将在欧洲增加产能的意向。

巴斯夫与户田工业在北美成立了巴斯夫户田美国有限公司,该公司将在俄亥俄州伊利里亚市和密歇根州巴特尔克里市生产并销售高能量镍钴锰(NCM)和镍钴铝(NCA)材料。这一合作令巴斯夫在北美实现战略供应和创新正极材料的生产,满足全球关键客户的需求。而在日本,巴斯夫与户田工业共同成立的巴斯夫户田电池材料有限公司,也已成功提高了其日本小野田装置的产能。

“一路乐见未来”

巴斯夫正在推出一个新的宣传活动,以推广公司在电池材料领域的创新技术。这些技术能够帮助降低电动车成本,从而成为所有人都可以负担、实用的汽车产品。为了更好地表达对未来生活愿景的乐观态度,巴斯夫最近推出了一个微纪录片“一路乐见未来”,讲述了一个生活在两座十分拥堵的城市——上海和洛杉矶的华裔美国家庭的真实故事。

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