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      動力鋰電池的四大關(guān)鍵主材

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       動力電池有四大關(guān)鍵材料,那就是負(fù)極材料、正極材料、電解液和隔膜。岳敏認(rèn)為,未來鋰離子電池材料一定是中國企業(yè)說了算,因為中國鋰離子電池材料供應(yīng)商已經(jīng)實現(xiàn)了從“模仿-跟進(jìn)-趕上”的跨越,現(xiàn)在已經(jīng)處在陸續(xù)“趕超”的路上。

      在正極材料方面,國內(nèi)企業(yè)不論是技術(shù),還是規(guī)模都正在形成“后來居上”之勢,未來發(fā)展前景可期;
      在負(fù)極材料方面,國內(nèi)企業(yè)具有全面領(lǐng)先的優(yōu)勢,行業(yè)地位已經(jīng)形成,短期內(nèi)難以被超越;
      在電解液方面,由于專利和核心添加劑被外企把控,加之配方又受制于客戶端,國內(nèi)電解液廠家實際上已經(jīng)淪為了代工廠;
      在隔膜方面,國內(nèi)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步緩慢,新的體系未獲得突破,未能從本質(zhì)上解決問題,行業(yè)需要攪局者。岳敏舉例說,為了提高隔膜的熱穩(wěn)定性和對電解液的浸潤性,國內(nèi)企業(yè)一般都會在隔膜上涂上一層陶瓷或者有機(jī)物涂膠,最多的甚至?xí)可?層,雖然涂層后性能會有所提升,但同時也占用了電池空間,增加了電池重量。
      此外,電池輔助材料雖然很重要,但一直不被國內(nèi)企業(yè)所重視,因此輔助材料長期被外企所壟斷,也最容易被卡脖子。
      動力鋰電池如何應(yīng)對不一致性,你知道嗎

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      電芯性能的不一致,都是在生產(chǎn)過程中形成,在使用過程中加深。同一個電池組內(nèi)的電芯,弱者恒弱,且加速變?nèi)?。單體電芯之間參數(shù)的離散程度,隨著老化程度的加深而加大。

      當(dāng)前,工程師應(yīng)對單體電芯不一致,主要從三個方面考慮。單體電池分選,成組后熱管理,出現(xiàn)少量不一致時電池管理系統(tǒng)提供均衡功能。

      1分選
       
      不同批次的電芯,理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯,也需要經(jīng)過篩選,把參數(shù)相對集中的電芯放在一個電池組里,同一個電池包里。
       
      分選的目的,是把參數(shù)相近的電芯挑選出來。分選方法,被研究了很多年,主要分靜態(tài)分選和動態(tài)分選兩大類。
      靜態(tài)分選,針對電芯的開路電壓,內(nèi)阻,容量等特性參數(shù)進(jìn)行篩選,選取目標(biāo)參數(shù),引入統(tǒng)計算法,設(shè)定篩選標(biāo)準(zhǔn),最后將同一批次的電芯區(qū)分成若干組。
       
      動態(tài)篩選,是針對電芯在充放電過程中表現(xiàn)出來的特性進(jìn)行篩選,有的選擇恒流恒壓充電過程,有的選取脈沖沖擊充放電過程,有的對比自身的充電和放電曲線之間的關(guān)系。
       
      動靜結(jié)合分選,用靜態(tài)篩選做初步分組,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動態(tài)篩選,這樣劃分出來的組別更多,篩選準(zhǔn)確性更高,但成本也會相應(yīng)上升。
       
      這里就小小體現(xiàn)了一把動力鋰電池生產(chǎn)規(guī)模的重要性。大規(guī)模出貨,使得廠家可以進(jìn)行更精細(xì)的分選,得到性能更接近的電池組。如果產(chǎn)量太小,分組過多,一個批次都無法裝備一個電池包,再好的方法也無法施展了。
       
      2熱管理
       
      針對內(nèi)阻不一致電芯,產(chǎn)生熱量不相同問題。熱管理系統(tǒng)的加入,可以調(diào)節(jié)整個電池組的溫差,使之保持在一個較小的范圍里。生成熱量較多的電芯,依然溫升偏高,但不會與其他電芯拉開差距,劣化水平就不會出現(xiàn)明顯的差距。
       
      3均衡
       
      電芯單體的不一致,某些電芯端電壓,總是超前于其他電芯,最先到達(dá)控制閾值,導(dǎo)致整個系統(tǒng)容量變小。為了解決這個問題,電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)計了均衡功能。
      某一顆電芯率先到達(dá)充電截止電壓,而其余眾電芯電壓明顯滯后,BMS起動充電均衡功能,或者接入電阻,放掉高電壓電芯的部分電量,或者把能量轉(zhuǎn)移走,放到低電壓電芯上去。這樣,充電截止條件被解除,充電過程重新開始,電池包充入更多電量。
      直到現(xiàn)在,電芯的不一致性,仍然是行業(yè)內(nèi)研究的重要領(lǐng)域。電芯能量密度再高,遇到不一致性來攪局,電池包能力也會大打折扣。
      解決動力鋰電池?zé)崾Э氐闹饕椒?/a>

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         針對鋰離子電池?zé)崾Э氐那闆r,目前國內(nèi)主流的解決方法主要從外部保護(hù)和內(nèi)部改進(jìn)兩個方面進(jìn)行改進(jìn)。外部保護(hù)主要是指系統(tǒng)方面的升級改進(jìn),內(nèi)部改進(jìn)是指針對電池本身進(jìn)行提高。
       
      (1)冷卻方式的提升
         熱管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制溫度,確保電池一直處在一個合理的運行溫度下。通常,熱管理系統(tǒng)由整車控制器控制,在電池包溫度異常時,通過空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行及時散熱或者加熱,保證電池安全以及壽命。電池的散熱方式根據(jù)導(dǎo)熱方式和介質(zhì)的不同而分為四項:空氣冷卻(風(fēng)冷)、液體冷卻(水冷)、相變材料(固體)、和結(jié)合冷卻(風(fēng)冷/水冷 + 固體冷卻)幾種。
       
      (2)內(nèi)部材料及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
         內(nèi)部改進(jìn)即從電芯內(nèi)部的材料結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造,從而使電池具備更好的耐熱、散熱性能。以目前的研究熱點來說,發(fā)展固態(tài)電解液;對正負(fù)極進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造;以及引入安全性更高的隔膜材料都是從內(nèi)部提升電池?zé)嵝阅艿闹髁鞣椒ㄖ弧?/span>

       河北鑫動力

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      動力鋰電池?zé)崾Э氐脑?/a>

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       (1)機(jī)械濫用
        主要發(fā)生在汽車碰撞時,由于外力的作用,鋰電池單體、電池組發(fā)生變形,自身不同部位發(fā)生相對位移,導(dǎo)致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內(nèi)部短路; 易燃電解質(zhì)泄漏最終引發(fā)起火。在機(jī)械濫用中,穿刺傷害最為嚴(yán)重,它可能會導(dǎo)體插入電池本體,造成正負(fù)極直接短路。相比之下,碰撞、擠壓等,只是概率性的發(fā)生內(nèi)短路,穿刺過程熱量的生成更加劇烈,引發(fā)熱失控的概率更高。
       
       (2)電濫用
        電濫用主要是對電池的使用不當(dāng)造成的,有外部短路、過度充電和過度放電幾種類型。其中,過渡放電導(dǎo)致的危害最小,但是由于過放造成的銅枝晶的增長會降低電池的安全性從而增加熱失控的幾率。外部短路是在兩個存在壓差的導(dǎo)體在電芯外部接通導(dǎo)致的結(jié)果,當(dāng)外部短路發(fā)生時,電池產(chǎn)生的熱量無法很好的散去時,電池溫度也會隨之上升,高溫觸發(fā)熱失控。
      過度充電是電濫用中危害最高的一種。由于過量的鋰嵌入,鋰枝晶在陽極表面生長。其次,鋰的過度脫嵌導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)因發(fā)熱和氧釋放而崩潰(NCA陰極的氧釋放)。氧氣的釋放加速了電解質(zhì)的分解,產(chǎn)生大量氣體。由于內(nèi)部壓力的增加,排氣閥打開,電池開始排氣。電芯中的活性物質(zhì)與空氣接觸以后,發(fā)生劇烈反應(yīng),放出大量的熱,從而引發(fā)電池包的燃燒起火。
       
       (3)熱濫用
        熱濫用主要指在電池中的局部過熱,很少獨立存在,往往是通過機(jī)械濫用和電氣濫用發(fā)展而來,并且是最終直接觸發(fā)熱失控等事故的一種情況。熱濫用一般多為外部環(huán)境高或者在溫度控制系統(tǒng)不起作用下導(dǎo)致的電池?zé)崃窟^高從而造成的短路,從而引發(fā)熱失控。從原因上說,熱濫用的原因是最為復(fù)雜的,電池包的碰撞、損壞,電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的失靈都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。
       
       (4)內(nèi)部短路
        內(nèi)部短路是由電池的正負(fù)極直接接觸,當(dāng)然接觸的程度不同,引發(fā)的后續(xù)反應(yīng)也差別很大,通常由機(jī)械和熱量濫用引起的大規(guī)模內(nèi)部短路將直接導(dǎo)致熱濫用。引發(fā)內(nèi)部短路原因同樣復(fù)雜,比如鋰離子電池過度充電,枝晶積累到一定程度導(dǎo)致刺穿電池隔膜,從而發(fā)生內(nèi)部短路 或是碰撞、穿刺傷害之后直接導(dǎo)致正負(fù)極接觸而導(dǎo)致熱失控。與外部因素產(chǎn)生的內(nèi)部短路相比,源于電池制造過程中自發(fā)的缺陷而引起的內(nèi)部短路,程度比較輕微,先天內(nèi)部短路產(chǎn)生的熱量很少,并不會立即觸發(fā)熱失控。而且這種內(nèi)在缺陷會經(jīng)過一段時間才會演化為程度較輕的內(nèi)短路。
       
      動力鋰電池
      動力鋰電池
       

       

      儲能鋰電池組的發(fā)展歷史及其在數(shù)據(jù)中心的地位

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       當(dāng)今IT行業(yè)的發(fā)展可謂日新月異,但儲能電池卻成了所有IT設(shè)備發(fā)展的一個主要瓶頸,因為很久以來電池的能量密度很難像芯片的摩爾定律一樣定期升級翻倍。在數(shù)據(jù)中心,我們采用大量的鉛酸免維護(hù)電池作為UPS備用儲能,作為數(shù)據(jù)中心供電的最后一道防線,所有的負(fù)載安危都寄托在電池的可靠性上,但實際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)30%以上的數(shù)據(jù)中心負(fù)載掉電是由于電池失效引起的。

       自從1859年法國人普蘭特發(fā)明鉛酸電池以來,鉛酸電池技術(shù)發(fā)展非常緩慢,基本上沒有大的突破。對于所有數(shù)據(jù)中心管理人員來說,鉛酸電池始終是一個令人頭疼卻又不得不面對的事實。它對應(yīng)用場景的要求很苛刻:環(huán)境溫度既不能過低也不能過高;電池既怕經(jīng)常放電又怕總不放電;使用時既不能快速充電還不能快速放電;需要獨立的電池房間以避免酸霧侵蝕其它設(shè)備,電池占地空間巨大,樓板承重要求極高。

       隨著市電供電環(huán)境的日趨改善,以及數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的高度冗余化設(shè)計,UPS配套蓄電池很少有真正發(fā)揮放電作用的時候。但卻依然需要服務(wù)工程師定期維護(hù)和充放電以激活其性能。為了能夠了解蓄電池這個“黑盒子”的真實性能,有些客戶還專門配置了在線監(jiān)測裝置,以便實時了解每一只蓄電池的狀態(tài)。所有這些措施都是為了讓蓄電池在關(guān)鍵時刻能發(fā)揮作用,但是我們?yōu)榇烁冻龅拇鷥r似乎太大了。

       最近10年,以鋰電池組為代表的新型儲能電池已經(jīng)在消費電子領(lǐng)域占據(jù)90%以上市場。而伴隨著電動汽車行業(yè)的高速發(fā)展,今天的鋰電池成本已經(jīng)比5年前下降了70%。另一方面,自2016年以來席卷中國的環(huán)保風(fēng)暴,已經(jīng)使全國近80%的中小規(guī)模鉛酸蓄電池工廠關(guān)閉,鉛價成本的逐年上漲也使得鉛酸電池成品價格水漲船高。這種此消彼長的趨勢已經(jīng)逼迫大多數(shù)鉛酸電池工廠部分轉(zhuǎn)型生產(chǎn)鋰電池,因為這場儲能技術(shù)的革命給整個鉛酸電池行業(yè)帶來的壓力是致命的,不轉(zhuǎn)型就會被淘汰。

      儲能鋰電池

      儲能鋰電池

      動力型鋰電池與普通鋰電池的差別

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        1、功率上的區(qū)別 

        動力型鋰電池與普通電池最大的差別,在于其放電功率大,比能量高。由于動力型電池主要用途為車用能源供給,所以相較于普通電池要有更高的放電功率。

        2、外形上的區(qū)別  

        動力電池:電池極片款而厚、隔膜也厚,可以承受12C-50C的放電倍率,但是容量小。普通電池:就是所謂的容量型電池,隔膜小不能一般最大只能承受2.5C放電

       3、電壓上的區(qū)別 

       一般動力電池的工作電壓比普通鋰電池電壓要低一些。普通鋰電池充電電壓最高是4.2V,動力鋰電池最高充電電壓是3.65V左右。普通鋰電池標(biāo)稱電壓是3.7V,動力鋰電池標(biāo)稱電壓是3.2V。

       4、性質(zhì)不同   

       動力鋰電池是指為交通運輸工具提供動力的電池,一般是相對于為便攜式電子設(shè)備提供能量的小型電池而言;而普通鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,使用非水電解質(zhì)溶液的一次電池,與可充電電池鋰離子電池跟鋰離子聚合物電池是不一樣的

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

       

      動力鋰電池的電芯種類有哪些

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              目前市面上主要有3種類型的移動電源電芯:18650電芯、聚合物電芯、磷酸鐵鋰電芯。消費者選購最好優(yōu)選聚合物鋰電池較好,其次是18650電芯,磷酸鐵鋰電芯的技術(shù)與前兩者相比并不成熟,而且體積大,價格高的致命缺點導(dǎo)致了無法在移動電源中規(guī)?;?。本文為大家介紹前兩種電芯。 18650電芯 18650型鋰電池指電池的直徑為18mm,長度為65mm,0表示圓柱體型的電池。18650電芯的技術(shù)比較成熟,電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比容量高、綜合性能突出,而且因為體積小巧可以在很多范圍內(nèi)使用。缺點是其安全性比聚合物鋰電池差,電芯的循環(huán)次數(shù)較低,大約只有300次左右。聚合物電芯聚合物電芯與傳統(tǒng)鋰離子電池的區(qū)別在于生產(chǎn)工藝。鋰電池是纏繞而成,體積較軟。聚合物是疊加而成,體形較硬。相同體積的聚合物和鋰電池,聚合物的容量更大,約高出30%以上。并且更安全,爆炸風(fēng)險小。使用壽命長。充放電達(dá)到了500次以上。缺點是成本高,相同容量的聚合物電芯比18650鋰離子電芯至少貴出100%。

       
河北鑫動力

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      哪種電動車鋰電池適合電動車

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            目前,市場上電動車鋰電池主要有三種:三元鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰,究竟哪種電動車鋰電池更適合電動車使用,我們從幾個方面對比一下:
      1、能量密度 
            三元鋰材料能量密度較高,一般都能達(dá)到180Wh/kg以上,磷酸鐵鋰與錳酸鋰的能量密度在140-160Wh/kg左右。
      2、循環(huán)壽命 
            三元鋰材料理論循環(huán)使用壽命大概為1000次,磷酸鐵鋰為2000次;錳酸鋰較差一些。
      3、安全穩(wěn)定性能 
            三元鋰材料在200℃左右發(fā)生分解,化學(xué)反應(yīng)更加劇烈,釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應(yīng);磷酸鐵鋰一般在700-800℃時發(fā)生分解,耐高溫性強(qiáng),相對安全。當(dāng)然這是針對三元鋰材料與磷酸鐵鋰材料而言,真正的成品電池,還需要考慮多種因素。
      電動車鋰電池電動車
                     電動車鋰電池電動車
      4、價格對比 
            錳酸鋰材料最低,每噸5-6萬元,磷酸鐵鋰每噸8-10萬元,價格適中,三元鋰每噸16-20萬元,價格最高。
      從以上幾方面對比及目前市場來看,三元電動車鋰電池適用于續(xù)航里程要求更高的電動汽車,磷酸鐵電動車鋰電池憑借其安全穩(wěn)定的性能以及更長的使用壽命將在電動自行車行業(yè)廣泛應(yīng)用。
      AGV小車鋰電池因何取勝

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         鋰電池作為AGV小車的動力來源,其性能優(yōu)劣直接影響AGV的工作效率和使用壽命。所以,選好AGV小車電池至關(guān)重要。

         AGV小車鋰電池由于能量密度高,跟傳統(tǒng)電池相比,鋰電池體積和自重都比較小,容量高,輸出電壓高,同時具備良好的充放電循環(huán)功能,且使用更加安全、環(huán)保,非常符合AGV小車的使用要求。

      AGV小車

      AGV小車

          AGV小車鋰電池組配備了BMS(電池管理系統(tǒng)),不僅能夠準(zhǔn)確計算鋰電池組的剩余電量,并隨時顯示。 還能保證其維持在合理的范圍內(nèi),防止由于過充電或過放電對鋰電池造成損傷,使保定AGV小車鋰電池綜合性能提升了80%以上,目前很多保定AGV小車鋰電池并沒有BMS,無法計算鋰電池剩余電量,只能固定跑一圈或者跑多少米就去充電,降低了工作效率。有了BMS之后,AGV小車就能隨時掌握剩余電量及時充電。

          AGV小車要實現(xiàn)真正的智能化、自動化一定要搭配智能鋰電池,保定AGV小車鋰電池將以其卓越的性能為新時代物聯(lián)網(wǎng)社會的建設(shè)提供智慧可靠的動力支持。

       

      動力鋰電池回收利用市場分析

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             動力鋰電池是電動汽車內(nèi)部的核心部件,為了分析未來動力鋰電池的退役情況,本章首先分析了全球各主要市場(包括中國)近幾年來電動汽車的銷售量,分析發(fā)現(xiàn)動力鋰電池大規(guī)模退役期即將到來,最后介紹了我國在鋰電池領(lǐng)域出臺的法律法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。具體可以得出如下幾點結(jié)論:
       
           (1)2000年以后全球電動汽車市場得到快速發(fā)展,各主要國家的電動汽車銷量逐年增長。受中國環(huán)保政策收緊的影響, 2017年全球一半以上的純電動汽車銷售發(fā)生在中國。
       
           (2)根據(jù)預(yù)測,動力鋰電池的退役量將從目前的2Gwh發(fā)展為2025年的93Gwh,增長率高達(dá)4650%,其中三元電池將在2022年超過磷酸鐵鋰電池成為主流退役動力鋰電池。
       
           (3)根據(jù)預(yù)測,動力鋰電池的市場容量也隨動力鋰電池的退役保持高速增長,市場總規(guī)模從目前的30億元增長到2025年的379億元,其中可再生利用部分從目前的22億元發(fā)展到2025年的97億元,可梯級利用的部分從目前的1億元發(fā)展到2025年的47億元。

           (4)為了推動動力鋰電池的回收利用,近幾年,工信部、發(fā)改委、國務(wù)院、環(huán)保部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會密集出臺了多項法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),極大的推動了動力鋰電池的回收利用。 

      河北鑫動力

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