你知道锂电池性能退化的真正原因吗？
来源：宝鄂实业
2019-03-18 14:04
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锂离子电池如今已经被移动设备所广泛使用，但这种电池的寿命并不长，500次充电循环就会损失约1/5的容量。为了研究锂电池性能退化的原因，美国太平洋西北国家实验室的科学家使用强力显微镜成功观察到了锂电池充放电的实时状态。
研究者发现，电池在使用时会产生压力，并引起电极出现破裂。除此之外，每一个充放电循环还会在电极之外留下锂的痕迹，这些“死亡”的锂无法再在未来的充电当中发挥作用，并会引起电池容量的下降。研究者还观察到了固体电解质相间层在电极表面的形成，这会“阻塞”电池并影响其充电能力。
想要解决锂电池身上的这些问题，使用其它替代元素是方法之一。在未来，镁、铝或铜等金属元素或许可以成为更廉价和稳定的替代，但是，这些电池的性能目前还达不到锂电池的水平。
光伏配件龙头” 江苏爱康科技股份有限公司（以下简称“爱康科技”， 002610.SZ）进军锂电池及新能源汽车的愿望暂时落空。2月19日，爱康科技在回复深圳证券交易所的问询中，披露了本月初宣布终止收购深圳市鑫成泰科技有限公司（以下简称“鑫成泰”）的具体原因，称“鉴于交易双方在谈判过程中对于协议部分条款无法达成一致，公司决定终止筹划本次发行股份购买资产事项。”
事实上，为将鑫成泰收入囊中，爱康科技此前进行了长达近8个月的筹备。2018年6月5日起，爱康科技停牌三个月。同年9月，爱康科技公告称计划通过股份的方式购买鑫成泰100%股权，预估值为3.97亿元。而爱康科技拟发行股份购买的资产，不仅包括鑫成泰，还涉及新型复合材料提供商——研创应用材料(赣州)股份有限公司。
对于缘何选择上述两家目标企业，爱康科技表示，“交易有利于上市公司构建多元化经营的产业结构，降低光伏行业周期性波动风险，改善收入结构，增强抵御风险的能力，开拓新的业绩增长点。”
而“跨界”收购专业从事锂电池自动化生产的鑫成泰，也意味着这家拥有13年历史的光伏龙头企业正在进行新一轮战略调整。官方资料显示，江苏爱康实业集团有限公司成立于2006年，总部位于张家港市，员工6000余人，子公司达240家。旗下爱康科技2011年在深交所上市，系A股首家光伏配件企业，主要从事光伏太阳能配件的研发设计、生产与销售，产品包括太阳能边框、EVA胶膜以及安装支架，同时运营民营电站。2017年，爱康科技太阳能电池边框、太阳能电池板、光伏发电三大主营业务收入分别为15.35亿元、13.07亿元、9.02亿元，同比增长了19.08%、26.28%、52.62%。
重资产、资金密集的光伏电站运营业务考验着爱康科技的流动性，加之此前光伏补贴迟迟不能到位，给爱康科技的现金流带来不小压力。2018年9月1日，爱康科技与浙能集团签署了《股权合作协议》，计划将光伏发电资产包转让给后者，涉及爱康科技下属14家公司，28个光伏电站项目。初步预计，此次交易将为爱康科技带来包括交易对价、往来款以及剥离的补贴收入等合计约人民币24亿元现金流，减少有息负债23.09亿元。另据1月10日爱康科技发布的最新公告数据，目前该交易涉及的503MW 光伏电站股权已受让，10.34亿元款项已到账。“出售部分并网电站，并对部分有瑕疵的地面光伏电站项目停止建设，从而实现相对的轻资产运营”，成为眼下爱康科技正在进行的战略调整。
如果说出售电站资产能为爱康科技的现金流快速“造血”，并弥补光伏配件端业绩的不足，那么涉足锂电池及新能源汽车这一全新产业链，则被其寄望为“新的业绩增长点”。
资料显示，鑫成泰成立于2014年，是一家专业从事锂电池自动化生产设备的研发、设计、制造、销售与服务的高新技术企业，主要产品包括新能源动力电池自动化装配线，测试、分选自动化生产线，Pack自动化生产线，总包服务“交钥匙”工程等。而鑫成泰的客户中也不乏天津力神、江苏力信、中航锂电、南都电源等多家知名锂电池企业。借“鑫成泰”之力迅速迈入新能源汽车市场，爱康科技的意图不言而喻。
同时也应看到，爱康科技早已对新能源汽车产业垂涎已久。早在2016年，爱康科技便与江西省6 个区县及地区签署框架协议，合计投资2000 辆以上新能源公交车及出租车和55000 个以上充电桩，并通过收购蓓翔城投51%股权进入青海新能源车运维市场。
对于上述收购终止会否影响到未来经营，爱康科技表示，“终止本次发行股份购买资产对爱康科技业绩无直接影响，不会对公司未来的发展战略、经营规划以及正常生产经营造成不利影响。”
自今年夏季以来，国内电动汽车起火事故频发，仅8、9月两月发生的电动汽车起火事故数量就已超过2017年全年电动汽车起火事故总和，在国内电动汽车迅速增长的大环境下，电动汽车安全事故发生的背后暴露的是当前电池企业和主机厂都在追求更高的能量密度以获得更多的补贴，却忽视了动力电池最根本的安全属性的问题，而近期频繁的事故出现，理应为国内追求高速发展的电动汽车行业敲响警钟。
1－8月国内事故的相关统计
据公开资料显示，2018年上半年（1－6月）新能源电池车国内共发生8次起火事故，与2017年基本持平，其中5月之后的事故占7起，说明新能源汽车起火主要集中在夏季。从成型及品牌来看，特斯拉、江铃等国内外纯电动汽车均榜上有名。然而，据最新资料显示，进入8月和9月以来，公开起火事件已经多达12起，这一数字远高于2016、2017年一整年的公开起火数量。由于电动汽车起火的原因主要是电池过热，热量无法及时散出而造成的电池高温起火，因而在高温、暴雨等天气频繁地的夏季多发也在情理之中。
以上半年的事故数据为基础，从起火原因来看，因充电导致的起火事故共5起，占比50％之多，成为起火事故的第一诱因；其次是碰撞起火和行驶中自燃各两起，各占20％。从车辆状态来看，静置和充电为一类，电池在静置和使用中都有可能发生起火事故。
作为纯电动汽车的能量来源，锂离子电池起火的主要原因主要是电池过热而造成的热失控，这种过热在电池充放电过程中最容易发生。由于锂离子电池自身具有一定的内阻，在输出电能为纯电动提供动力的同时会产生一定的热量，使得自身温度变高，当自身温度超出其正常工作温度范围间时将会损害整个电池的寿命和安全。纯电动汽车中，动力电池系统是由多个动力电池单体电芯构成，在工作过程中产生大量的热聚集在狭小的电池箱体内，如果热量不能够及时地快速散出，高温会影响动力电池寿命甚至出现热失控，从而引发起火爆炸等事故。从原理上说热失控的原因主要有以下四个方面：
主要发生在汽车碰撞时，由于外力的作用，锂电池单体、电池组发生变形，自身不同部位发生相对位移，导致电池隔膜被撕裂并发生内部短路； 易燃电解质泄漏最终引发起火。在机械滥用中，穿刺伤害最为严重，它可能会导体插入电池本体，造成正负极直接短路。相比之下，碰撞、挤压等，只是概率性的发生内短路，穿刺过程热量的生成更加剧烈，引发热失控的概率更高。
电滥用主要是对电池的使用不当造成的，有外部短路、过度充电和过度放电几种类型。其中，过渡放电导致的危害最小，但是由于过放造成的铜枝晶的增长会降低电池的安全性从而增加热失控的几率。外部短路是在两个存在压差的导体在电芯外部接通导致的结果，当外部短路发生时，电池产生的热量无法很好的散去时，电池温度也会随之上升，高温触发热失控。
过度充电是电滥用中危害最高的一种。由于过量的锂嵌入，锂枝晶在阳极表面生长。其次，锂的过度脱嵌导致阴极结构因发热和氧释放而崩溃（NCA阴极的氧释放）。氧气的释放加速了电解质的分解，产生大量气体。由于内部压力的增加，排气阀打开，电池开始排气。电芯中的活性物质与空气接触以后，发生剧烈反应，放出大量的热，从而引发电池包的燃烧起火。
热滥用主要指在电池中的局部过热，很少独立存在，往往是通过机械滥用和电气滥用发展而来，并且是最终直接触发热失控等事故的一种情况。热滥用一般多为外部环境高或者在温度控制系统不起作用下导致的电池热量过高从而造成的短路，从而引发热失控。从原因上说，热滥用的原因是最为复杂的，电池包的碰撞、损坏，电池内部的结构、性能或是其他热管理系统、空调系统的失灵都可能导致热滥用的发生。
内部短路是由电池的正负极直接接触，当然接触的程度不同，引发的后续反应也差别很大，通常由机械和热量滥用引起的大规模内部短路将直接导致热滥用。引发内部短路原因同样复杂，比如锂离子电池过度充电，枝晶积累到一定程度导致刺穿电池隔膜，从而发生内部短路 或是碰撞、穿刺伤害之后直接导致正负极接触而导致热失控。与外部因素产生的内部短路相比，源于电池制造过程中自发的缺陷而引起的内部短路，程度比较轻微，先天内部短路产生的热量很少，并不会立即触发热失控。而且这种内在缺陷会经过一段时间才会演化为程度较轻的内短路。
