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决定电池循环次数的短板是什么?还有哪些材料技术需要突破?

来源:宝鄂实业    2019-04-18 22:52    点击量:

负极过量:负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外,对循环性能的影响也是一个考量。对于钴酸锂加石墨体系而言,负极石墨成为循环过程中的“短板”一方较为常见。若负极过量不充足,电芯可能在循环前并不析锂,但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂,造成容量过早下降。

  电解液量:电池电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因,一是注液量不足,二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分,三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。注液量不足和保液量不足文武之前写过《电解液缺失对电芯性能的影响》因而不再赘述。对第三点,正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成,而右眼可见的表现,既为循环过程中电解液的消耗速度。不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液,一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。不论是对循环成百甚至上千次的电芯还是对于几十次既跳水的电芯,若循环前电解液充足而循环后电解液已经消耗完毕,则增加电解液保有量很可能就可以一定程度上提高其循环性能。
测试的客观条件:电池测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素,都会或多或少影响循环性能测试结果。另外,不同的材料对上述客观因素的敏感程度各不相同,统一测试标准并且了解共性及重要材料的特性应该就足够日常工作使用了。

  总结:如同木桶原则一样,诸多的影响电芯循环性能的因素当中,最终的决定性因素,是诸多因素中的最短板。同时,这些影响因素之间,也都有着交互影响。在同样的材料和制成能力下,越高的循环,往往意味着越低的能量密度,找到刚好满足客户需求的结合点,尽量保证电芯制成的一致性,方是最重要的任务所在。
 

 在新能源车等市场需求的推动下,全球锂电池隔膜市场快速增长。据赛迪顾问统计,2009-2013年全球锂电池隔膜市场规模复合增长率达26.39%,2013年全球市场规模达到8.37亿平方米。预计到2015年锂电隔膜需求年均复合增长率达到25%,市场规模将达13.08亿平米。我国隔膜企业超过30家,设计产能超过8亿平米,但2013年产量仅1.8亿平方米,开工率较低,存在大量无效产能。值得一提的是,低端产品过剩,动力电池用等中高端市场严重依赖进口,进口隔膜占比逾50%。

  机构预计,在系列政策的扶持下,新能源汽车销量将迎来爆发式增长,并推动锂电池隔膜需求。同时,相关隔膜专利的获批,也为国内企业获得进口替代空间。

  公司方面,佛塑科技为广东省国资控股企业,主营阻隔等新材料业务。公司参股32.13%的金辉高科公司,为国内隔膜龙头企业,2013年产能达1.17亿平方米,产品质量居国际前列。云天化已投资的1500万平方米锂离子电池隔膜项目,成功打破国内垄断局面,为国内幅宽最大、线速最高、制造柔性最大的生产线。同时,公司二期1500万平米隔膜产能,将于9月份投产。九九久也积极涉足锂电池行业,拥有电解液核心材料六氟磷酸锂产能700吨,扩建后将上升至2000吨。