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电池知识

我国新能源汽车使用的电池目前尚未称雄世界,究竟是受限于制造材料还是关键技术?

来源:宝鄂实业    2019-04-16 21:09    点击量:

随着中国成为全球第一大电动汽车市场,与之密不可分的动力电池行业也得到迅速发展,锂电的产销量正在逐年增高。

 

  然而,随着锂电的产业化渐渐走向成熟,国家对新能源汽车和电池实施补贴退坡直至取消政策,当下行业的发展和政策的实施都对电池的能量密度提出新的要求。动力电池的发展趋势正朝着更安全、能量密度更高的方发展。

 

  固态锂金属电池是追求能量密度最优方案?

 

  “固态锂金属电池是追求能量密度的最优方案”。美国麻省固体能源公司创始人兼CEO胡启朝认为,从当下锂电池技术的发展趋势,从路线发展图来看,固态锂金属电池是追求能量密度的最优方案。当前电池的状态正从液态向固态更安全的方向发展。

 

  那么,固态电池和液态电池相比较而言,哪种更具有优势呢?

 

  传统的液态锂电池被人们形象地称为“摇椅式电池”,摇椅的两端为电池的正负两极,中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员,在摇椅的两端来回奔跑,在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中,完成电池的充放电过程。而固态电池的原理与之相同,只不过其电解质为固态,具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。

 

  因此,同样的电量,固态电池体积将变得更小。不仅如此,固态电池中由于没有电解液,封存变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不需要再额外增加冷却管、电子控件等,在节约成本的同时还减轻自身重量。此外,在能量密度方面,锂电池的技术正由锂离子向锂金属更高的能量密度发展。

 

  胡启朝介绍,目前他和团队在做的这种固态锂金属电池,通过类比的方式来理解,把现在通用的智能手机电池和这种电池放到一起。固态锂金属电池在体积上比前者小一半,但储存的电量是一样的。而且这种电池的重量还轻,电池成本更低。目前纯固态金属电池一般都应用在军事、卫星和无人机等相对高端的领域。

 

  控制锂枝晶形成基础研究突破,锂金属产业化待启

 

  在电池市场,锂电池凭借着安全,使用寿命长,维护成本低,重量轻,充放电完全,无记忆效应等优势迅速占领着市场。

 

  但在锂电池在使用的过程中,内部会发生电解液分解、活性材料失活、正负极结构坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等不可逆的电化学反应并导致容量下降。尤其当下对快速充电的要求,充放电电压越高、温度越高,锂电池容量下降就越快,电池寿命衰减是行业内面临的挑战。

 

  “锂金属在性能上可以超过石墨和硅碳负极,而且可以做的体积更小。”胡启朝介绍,控制锂枝晶技术,基于固态电解液的方案能在很大程度上解决了寿命衰减的难题。但目前,固态锂金属电池成本还比较高,更适用于轻量化和不太注重于成本的应用领域。

 按照目前三元锂电池的技术水平,如果使用得当,在电动汽车上起码可以使用5年以上了。如果使用不当,则2-3年锂电池寿命就衰减完了。

 

  所谓使用得当与否,主要是看是否能够遵守浅充浅放的原则,不要过度使用。

 

  简介:

 

  三元聚合物锂电池是指正极材料使用锂镍钴锰三元正极材料的锂电池,锂离子电池的正极材料有很多种,主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。目前三元材料的电芯代替了之前广泛使用的钴酸锂电芯,在笔记本电池领域广泛使用。

 

  三元聚合物锂电池参数:

 

  标称容量:1250mAh

 

  标准放电持续电流:0.2C

 

  最大放电持续电流:1C

 

  放电:-10~60℃

 

  产品尺寸:MAX9.5*35*52mm

 

  成品内阻:≤150mΩ

 

  引线型号:国标线UL1007/24#,线长55mm

 

  保护参数:过充保护电压/每串4.325±0.025V

 

  过放保护电压2.5±0.05V

 

  过流值:2~6A或3-8A

 

  三元聚合物锂电池性能:

 

  在容量与安全性方面比较均衡的材料,循环性能好于正常钴酸锂,前期由于技术原因其标称电压只有3.5-3.6V,在使用范围方面有所限制,但到目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V,在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。

 

  三元聚合物锂电池地位:

 

  全球5大电芯品牌SANYO,PANASONIC,SONY,LG,SAMSUNG已推出三元材料的电芯,相当部分的笔记型电池线都用三元材料的电芯替换了之前的钴酸锂电芯,SANYO,SAMSUNG柱式电池方面更是全面停产钴酸锂电芯转向三元电芯的制造,目前国内外小型的高倍率动力电池大部分使用三元正极材料。

 

  锂电池的使用寿命都只在两到三年。

 

  锂电池一般能够充放300-500次。最好对锂电池进行部分放电,而不是完全放电,并且要尽量避免经常的完全放电。一旦电池下了生产线,时钟就开始走动。不管你是否使用,锂电池的使用寿命都只在两到三年。

 

  “锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。

 

  锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。

 

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