从宏观来看,锂电池爆炸产生的原因是什么你知道吗?
电动自行车用锂电池成本-铁锂
前几天,又听到了某著名电动自行车在用户家中充电时爆炸了,还有一位老人家受伤;
这已经是该品牌第三次发生爆炸事件了:
第一次为2012年1月一位在校大学生在行驶的时候爆炸了,当时电池内的小电芯如子弹一样喷射而出,所幸没有人员受伤;
第二次为2012年3月,也是在用户家里充电,结果把用户的房子都烧了,预计损失为18万;
第三次就是前几天的事情了。
本人作为一名资深的锂电行业技术人员,非常不愿意听到有关锂电池爆炸的新闻,但是从技术的角度,出点问题也好,方便分析原因。
从宏观来看,锂电池爆炸产生的原因来自3方面:电芯、Pack组装、用户的滥用。
目前,电动自行车市场处于一种恶性竞争的环境,成本越压越低,便宜没好货,这也是导致电池频繁出问题的原因,不仅电芯的成本压到最低,Pack的设计也是能省则省。
下面便是本帖的重点:电动自行车用锂电池的成本分析----包含电芯和Pack,本帖以36V10Ah的Pack为例分析。
1、电芯部分
一颗10AhLFP电芯:电芯理论材料成本为26.7元,收成率一般可以达到90%,人工成本和管理费用大约为0.5元/Ah,所以电芯部分单体总的成本为34.7元;
正极活性物质LFP用量大约85g,按照市价70元/Kg计算,活性物质成本为5.95元,占材料理论总成本的22.3%;
负极活性物质用量大约为39.4g,按照市价75元/Kg计算,活性物质成本为2.96元,占材料理论总成本的11.1%;
隔膜材料用量大约为0.87平方,按照市价6.3元/平方计算,隔膜成本约为5.48元,占材料理论总成本的20.5%;
电解液用量大约为45g,按照市价80元/Kg计算,电解液成本约为5.63元,占材料理论总成本的21.1%;
四大主材的成本占了电芯理论总成本的75%,符合常规电芯的设计了;
根据个人近8年的技术经验,该材料体系做成的电池,常温0.5C充放循环1000次不成问题。
2、Pack部分
一个36V的Pack,所用LFP单体电芯数量为12Pcs,所以电池总的成本为34.7*12=416.4元;
保护板部分,价格差别也是天上和地下,一般的低档板,价格约30元/块,所带的功能为:
有过充、过放、短路保护,没有温控,没有平衡功能,一般都是纯硬件板,失效率相对软件板要低。
充电器,低端的充电器也就40元/Pcs;
电池盒、线材以及电器元件,总计20元/pcs。
所以,整个36V10AhPack(含电芯、保护板、盒子、充电器)的总成本为:416.4+30+40+20=506.4元。
含上20%毛利的报价也就600元多一点。
其他的Pack组合大家可以自己去计算一下。
铜箔按照制造工艺可以分为:电解铜箔和压延铜箔。2000年3月美国电子电路互联与封装协会(IPC)发布了“印制板用金属箔” (IPC—4562)。IPC—4562标准是一部全面规范铜箔品种、等级、性能的世界权威性标准。它具有世界先进性,它代替了原世界大多数铜箔厂家所执行的IPC—MF—150G标准。IPC-4562规定了金属箔的种类及代号:E-电解铜箔,W-压延铜箔。电解铜箔是指用电沉积制成的铜箔(electrodeposited copper foil);压延铜箔即用辊压法制成的铜箔,亦称为锻压铜箔(wrought copper foil)。
目前锂电池里面,用的最多的还是电解类铜箔。电解铜箔是采用硫酸铜溶液为原材料,铜离子在钛或者不锈钢制的旋转阴极上析出,将析出的铜箔连续剥离而制成铜箔。然后依据使用要求对表面进行处理。
电解铜箔的几个定义:
阴极面:指靠近阴极辊的一面,这一面出来就是光面;
阳极面:指不靠阴极辊的一面,这一面出来的一般是毛面。
根据铜箔后期的处理,可以将铜箔分为:单面毛、双面毛和双面光。
单面毛就是直接将电解出来的铜箔经过防氧化处理而得到的铜箔。
双面毛就是将电解出来的铜箔靠阴极辊的光面再经过表面处理机进行毛化处理(镀上一层铜粒子),再经防氧化处理而得到的箔。
双面光就是将电解出来的阳极毛面经过特殊工艺处理使铜箔的结晶结构变得平滑、细致,致使该面的颜色、粗糙度和光面接近,再经过防氧化处理。
早期,锂电池里面都是用单面毛,但由于两面的一致性较差,而使得整个批次间的电池一致性也有问题,所以,现在大多数厂家都是采用双面光铜箔。再者,毛面的晶粒和光面的晶粒也不一样,毛面与活性物质的接触为点状,光面为面接触,所以对电池的内阻和粘结性影响也是不一样的。另外,不同的结晶结构,使得光面铜箔的抗拉强度和延伸率都要较毛面的好。
对于铜箔的关键性技术指标有:
1、 表面粗糙度,这个对粘结性是个重要参数,尤其是油性负极;
2、 表面张力,dyne指数一定要小,这样才能使浆料均匀的铺散开,表面张力的大小和表面镀层元素有关系,目前,国内箔材基本都是镀镍和镀锌,这样表面张力比较大,但是国外的都是镀铬,防氧化能力更强,而且表面张力更小。日本箔材和台湾的箔材基本都是镀铬。
其他都是常规指标,例如:
1、 厚度;
2、 面密度;
3、 常态抗拉;
4、 常态伸长率;
5、 高温抗拉;
6、 高温伸长率;
7、 外观等。
目前,国内铜箔主要的问题点:两面粗糙度不一致比较严重、批次间粗糙度不稳定;表面防氧化能力不足;表面张力过大。急需改善。