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电池知识

政策要求电池能量密度的不断提高造成了哪些影响?

来源:宝鄂实业    2019-05-18 18:37    点击量:

目前国际上能够批量生产21700电池的企业屈指可数,除了松下和特斯拉联合研发的21700电池量产外,先前三星SDI也曾展示相关21700产品,据了解该产品还没有进行批量生产。国内21700厂家,资料显示着手21700的厂家有比克,力神,亿纬锂能,天鹏电源,远东福斯特,猛狮新能等。

而32131电池,国轩高科发布,拟在合肥庐江建立32131圆柱电芯生产线。

单位体积容量与循环寿命、倍率、安全性是强相关因素:容量每提升10%,循环寿命大约会降低20%;容量每提升10%,充放电倍率降低30-40%;容量每提升10%,温升大约会提高20%,且呈几何级上升;能量密度越高,安全性风险越大。

 

 

 

基于18650电池的缺陷,随着政策要求电池能量密度的不断提高,提高了材料成本

a.新材料如NCA、硅碳等新材料供应链尚不成熟,成本高,供应难以稳定;

b.新材料制程对环境要求高,固定资产投资高,能耗巨大;单体电池容量低,PACK成组技术要求和成本偏高;

c.单体电芯最多适应正单、负双极耳结构,而且对能量密度影响较为显着;

d.高曲率部分比率较大,循环寿命受到较大影响;

e.高能量密度与高倍率充电同时要求时,设计空间已到极限。
更大直径圆柱锂离子电池将成为必然趋势,21相对18是更好的选择,32131系列也是未来一个方向,但基于目前技术水平及其他类型的竞争,短期内,难以呈现爆发式增长。

池设计容量

电池设计容量=涂层面密度×活物质比例×活物质克容量×极片涂层面积

其中,面密度是一个关键的设计参数,主要在涂布和辊压工序控制。压实密度不变时,涂层面密度增加意味着极片厚度增加,电子传输距离增大,电子电阻增加,但是增加程度有限。厚极片中,锂离子在电解液中的迁移阻抗增加是影响倍率特性的主要原因,考虑到孔隙率和孔隙的曲折连同,离子在孔隙内的迁移距离比极片厚度多出很多倍。

(3)N/P比

负极活性物质克容量×负极面密度×负极活性物含量比÷(正极活性物质克容量×正极面密度×正极活性物含量比)

石墨负极类电池N/P要大于1.0,一般1.04~1.20,这主要是出于安全设计,主要为了防止负极析锂,设计时要考虑工序能力,如涂布偏差。但是,N/P过大时,电池不可逆容量损失,导致电池容量偏低,电池能量密度也会降低。

而对于钛酸锂负极,采用正极过量设计,电池容量由钛酸锂负极的容量确定。正极过量设计有利于提升电池的高温性能:高温气体主要来源于负极,在正极过量设计时,负极电位较低,更易于在钛酸锂表面形成SEI膜。