沈陽蓄電池研究所主辦

業務范圍:科研成果轉讓、技術難題的攻關、現場指導、新工藝的采用和推廣,蓄電池產品生產許可證企業生產條件審查的咨詢等。

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抗擊疫情,鉛酸蓄電池協會在行動!

       農歷鼠年新春,一場突如其來的新型冠狀病毒感染肺炎疫情打破了節日的祥和,中華民族再次直面多難興邦的考驗。戰疫情,謀發展。中國電器工業協會鉛酸蓄電池分會(以下簡稱“鉛酸蓄電池協會”)和鉛酸蓄電池企業堅決貫徹落實黨中央、國務院決策部署,把疫情防控工作作為重要政治任務擺在首位,與全國人民一道抗擊疫情,科學有序推動企業復工復產,努力實現高質量發展,為促進經濟平穩運行和社會健康發展作出應有的貢獻。 迅速行動 助力戰“疫”疫情發生以來,鉛酸蓄電池協會理事長第一時間就疫情防控工作進行安排部署。鉛酸蓄電池協會深入貫徹落實黨中央《關于加強黨的領導 為打贏疫情防控阻擊戰提供堅強政治保證的通知》,民政部社會組織管理局、國資委協會黨建局等上級部門文件精神,迅速采取措施,要求全體員工嚴格執行有關規定要求,落實職工動態及疫情信息每日上報制度,將應對措施和個人防護知識進行提醒教育,形成有效的防范管控。鉛酸蓄電池協會秘書處發出“致中國蓄電池行業各企業和員工慰問信”,對湖北?。ㄎ錆h)給予精神上鼓勵和行動上支援,同時向戰斗在全國各地的蓄電池企業和員工表示最真摯的問候!鉛酸蓄電池協會將與各企業站在一起,共同為抗擊這場大災做出應有的貢獻。我們深信在以習總書記為首黨中央領導下一定能夠戰勝疫情取得勝利。鉛酸蓄電池協會充分運用各業務平臺開展工作,保持信息通暢、工作不斷,及時傳遞行業聲音,主動了解需求,為行業服務,為政府服務;充分利用微信群、網站、電子郵件進行信息溝通,對鉛酸蓄電池企業的抗疫舉措及愛心行動進行深度宣傳并持續關注克服困難復工復產、戰疫情的最新動態,在行業內傳遞愛心,傳播正能量。危難時刻,一場團結抗疫的戰斗在鉛酸蓄電池行業全面打響,行業龍頭企業率先垂范,中小企業勇擔使命。一批又一批的款物承載著愛心向武漢匯聚,向抗疫一線匯聚。企業調研 研究對策為了解評估疫情對企業的影響,了解經濟一線真實現狀,鉛酸蓄電池協會于2月14日在行業內發起“企業受新型冠狀病毒肺炎疫情影響情況問卷調查”,請各會員企業參考調查表內容進行問卷調查并及時向有關部門反映,了解疫情對制造行業、企業的影響,為各級政府精準施策提供咨詢,同時也為減免蓄電池行業消費稅提供素材。疫情之下,如何做到疫情防控和服務國家發展戰略、保障經濟穩步發展兩不誤,是鉛酸蓄電池企業面臨的重要挑戰。按照黨中央、國務院要求,在充分準備、周密安排、確保安全的前提下,鉛酸蓄電池企業正逐步復工復產。為快速了解新型冠狀病毒感染肺炎疫情對蓄電池企業生產經營的影響,鉛酸蓄電池協會分別于2月21日、3月4日兩次開展了企業復工復產情況、存在問題及措施建議追蹤調查,內容包括企業開復工情況、生產經營預期、遇到的困難等。調查結果顯示,疫情對企業正常的經營與運行造成一定影響,如招標工作、新訂單進展較慢;復工企業多采用輪流值班、遠程辦公,工作效益也受到一定影響,行業中小企業普遍預期未來影響或更大。對此,鉛酸蓄電池協會提出了加大防護物資生產和投放、盡快出臺復工復產規范、完善制造業支持政策特別是行業中小企業的支持政策等多項建議,為有關政府部門提供決策參考。鉛酸蓄電池協會目前已將行業企業的實際困難和問題反饋給相關部門,分會也將充分發揮社會組織的紐帶和服務作用,進一步提升“三個服務”的能力和水平,促進企業及政府之間順暢的信息交流與溝通,積極整合產業鏈資源,攜手企業、共克時艱,努力把疫情帶來的不利影響降到最低,為行業穩定和國家經濟發展作出貢獻。

作者:沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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動力電池行業活躍的背后隱藏著什么?

由于新冠肺炎疫情的影響,汽車市場難免平淡和寂寥。但最近一段時間以來,發展相對穩定的動力電池行業卻異?;钴S。圍繞新技術,動力電池企業高調發布、互相較勁,甚至爭鋒互“懟”。與此同時,我國動力電池行業格局,也因市場的種種變化而產生變數。此外,作為新能源汽車行業的一面“旗幟”,特斯拉也在動力電池領域平靜的湖面上不時地投入石子。這種種不平靜背后,透露出哪些不同尋常的信息?動力電池創新產品接連面世動力電池行業平靜的水面下暗潮洶涌。近日,寧德時代與比亞迪兩大動力電池巨頭因為針刺試驗引發的微博互懟引起圈內熱議。拋開孰是孰非,兩者相爭背后折射出產業發展中動力電池的路線之爭。今年以來,刀片電池、無鈷電池等新品發布會接二連三,動力電池江湖大戲不斷。3月底,比亞迪發布了回歸磷酸鐵鋰產品的誠意之作——刀片電池,其動力電池單體形狀扁平狹長似刀片,采用此種電芯結構,具有散熱好、體積能量比高、機械強度高等優勢。為驗證這款新產品的安全性,比亞迪進行了號稱動力電池安全性測試“珠穆朗瑪峰”的針刺試驗。在其發布的視頻中,在同樣的測試條件下,三元鋰電池在針刺瞬間出現劇烈的溫度變化,表面溫度迅速超過500℃并開始劇烈燃燒,置于其上的雞蛋被炸飛;傳統磷酸鐵鋰塊狀電池無明火、有煙,表面溫度達到200~400℃,致使雞蛋被烤焦;比亞迪刀片電池則無明火、無煙,電池表面溫度僅有30~60℃左右,置于其上的雞蛋無明顯變化。比亞迪用極具視覺對比效果的“雞蛋試驗”來展示其刀片電池的安全性。比亞迪董事長兼總裁王傳福強調,以往對動力電池能量密度不切實際的追求,徹底帶偏了行業發展路線,而刀片電池的發布就是要“糾偏”。除安全性能以外,比亞迪宣稱,刀片電池續駛里程達到了高能量三元鋰電池的同等水平。這主要是通過結構創新來實現的,在成組時可以跳過模組,大幅提高體積利用率,最終達成在同樣的空間內裝入更多電芯的設計目標。據介紹,相較傳統的有模組電池包,比亞迪刀片電池的體積利用率提升了50%以上。5月以來,動力電池行業的后起之秀——脫胎于長城汽車的蜂巢能源發布了兩款基于無鈷材料的薄片式電芯產品——NMX無鈷電池,由此成為全球首家成功研發出無鈷動力電池的企業。這款無鈷電池的核心特點是在正極材料中徹底去掉了稀有金屬鈷,使得原來的三元鎳鈷錳酸鋰,變成了二元的鎳錳酸鋰。據介紹,蜂巢能源無鈷電池可以反復充放電2500~3000次,這意味著車輛全生命周期的使用總里程能夠達到120萬公里,NEDC續駛里程達到880公里。資料顯示,蜂巢能源此次發布的115Ah和L6薄片無鈷長電芯各具特色:115Ah產品能量密度達到245Wh/kg,匹配590標準模組,能夠搭載到目前大部分新的純電動汽車平臺上,其電池包在整車端提供15年/120萬公里的質保;L6薄片無鈷長電芯容量為226Ah,目前正在與長城汽車的一款高端車型做適配開發。根據規劃,115Ah產品將在2021年6月推向市場;L6產品在2021年下半年推向市場。蜂巢能源動力電池國內規劃產能18GWh,歐洲電池工廠計劃投資20億歐元,產能將達24GWh,一期項目今年啟動,2022年底投產;二期項目2025年投產。蜂巢能源除了供貨長城汽車之外,正加速與國內外多家車企推進合作。對于此次發布的無鈷電池,蜂巢能源方面表示,已與兩家歐洲車企進行合作。另據寧德時代方面透露,該公司去年9月推出的CTP技術動力電池已經量產,后續將繼續推廣。尋找性價比新平衡是動因在乘用車動力電池領域,三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池一直是重要的兩大技術路線。此前受新能源汽車補貼政策對能量密度要求的影響,三元鋰電池更受市場歡迎,其代表性生產企業寧德時代因此一舉坐上年度裝機量冠軍寶座。相比之下,磷酸鐵鋰電池雖然成本較低,但能量密度較低,現階段已接近理論指標極限。不過,這并未妨礙相關企業尋求磷酸鐵鋰電池的技術突破。目前,我國新能源汽車行業正處于由政策推動向市場推動的轉變階段。在守住安全紅線的基礎上,動力電池的能量密度與成本成為整車企業選擇配套產品時最重要的考量指標?;谶@些背景,比亞迪推出刀片電池也就更合乎邏輯了。比亞迪副總裁、弗迪電池董事長何龍指出,既是能量體也是結構件的刀片電池包,與需要模組和梁的傳統電池包相比,可使車輛續駛里程從400公里提升至600公里。新能源汽車產業獨立研究員曹廣平對記者表示,磷酸鐵鋰電池重新升溫,主要原因在于補貼逐步退坡到一定程度后,其性價比優勢能夠支持降本。對比三元鋰電池來看,磷酸鐵鋰的降本幅度超過20%,車企自然會根據產品性價比作出自己的選擇。數據顯示,今年前兩個月,我國磷酸鐵鋰電池的產量占比反超三元鋰電池??梢钥闯?,具有高安全性、高能量密度和低成本的產品賣點對整車企業的吸引力十足。何龍透露,幾乎所有整車企業都在與比亞迪探討基于刀片電池技術的合作方案。目前,刀片電池將率先搭載在比亞迪“漢”上。蜂巢能源總裁楊紅新也對比亞迪的刀片電池給予了肯定。在他看來,刀片電池展示了電池技術創新的多元化方向,為業界開展技術創新提供了參考。同時,在動力電池創新中,材料創新也非常重要,因此從NCM111發展到NCM811,產品在持續減少鈷含量降低成本的同時,也在不斷提升能量密度。楊紅新表示,在乘用車市場,磷酸鐵鋰電池將占據續駛里程500~600公里車型細分市場,而無鈷電池則在續駛里程600~ 800公里車型細分市場中更具競爭力。高鎳低鈷的NCM811產品成為三元鋰電池的發展趨勢,國際上主流動力電池企業如寧德時代、LG化學、松下等都在將低鈷和“無鈷化”作為下一代動力電池技術的研發重點。近日,通用汽車在EV Day上宣布與LG化學合作,計劃2021年量產鎳鈷錳鋁(NCMA)四元鋰電池,其成本可實現超過30%的降幅。該技術路線是在鎳鈷錳三元電池的材料中摻入部分鋁元素,和目前的NCM523、NCM811及NCA相比,NCMA四元材料的鈷含量進一步降低。伊維經濟研究院研究總監吳輝認為,無論采取何種技術路線,行業對高能量密度、低成本、高安全性和長循環壽命的追求目標不會變,并將在發展過程中尋求這些指標的平衡。磷酸鐵鋰電池在降成本和提高安全性方面有優勢,無鈷或少鈷電池在降成本和提升能量密度方面有優勢?!靶袠I對于降低產品成本有訴求,加上諸如刀片電池和CTP等新的結構設計方式的改善,磷酸鐵鋰和無鈷電池技術路線有所回潮?!彼f?!拔艺J為,磷酸鐵鋰電池回潮是暫時的,是行業發展的階段性產物,畢竟它有能量密度的‘天花板’和成本上的‘地板價’,少鈷和無鈷電池仍是有力的競爭者就是明證。三元鋰電池具有更高的能量密度,前幾年受相關政策中“電池高能密,整車低能耗”的鼓勵,一直占有絕對優勢。如今,行業逐步轉向市場驅動,車企不得不尋找降本途徑。鈷是三元鋰電池中成本占比較高的材料,全世界開采量受限,其長期在動力電池上使用恐怕不可持續,所以低鈷應該是動力電池產業長期的發展方向?!辈軓V平說。在動力電池技術發展的過程中,一些更為新興的技術路線也展露頭角。5月13日,廣汽集團旗下廣汽新能源對外宣布,今年底,石墨烯電池量產研發工作將從實驗室走向實車,廣汽新能源埃安車型將搭載相關技術成果。市場重排座次新變數仍在今年以來,全球動力電池市場格局變化明顯。韓國市場調研機構SNE Research發布的調查顯示,2020年一季度,LG化學成為全球市場占有率第一的動力電池企業,松下和寧德時代分別以25.7%和17.4%的份額位列第二和第三,比亞迪以4.9%的市場占有率位列第六。與去年一季度相比,中國前兩大動力電池企業的全球市占率都有所下降,日韓動力電池企業發展迅猛?!敖衲暌患径?,由于國內疫情和春節的影響,市場本身萎縮,從而導致寧德時代的出貨量減少。但同期,海外疫情尚未大規模暴發,導致了LG化學等海外企業出貨量大增?!眳禽x對記者表示,現階段國內產業發展恢復良好,在這種情況下,國內動力電池企業的市占率二季度有望回升。據了解,歐洲等市場近一段時間以來不斷加大新能源汽車的推廣力度。數據顯示,2019年,整個歐洲在電動汽車領域的投資達到了600億歐元(折合人民幣約5000億元),同比整整高出了近20倍。這種高歌猛進的勢頭似曾相識,也推動今年一季度歐洲電動汽車銷量反超中國。根據歐洲汽車制造協會(ACEA)的統計,2020年一季度,整個歐洲地區的電動汽車總銷量達到22.8萬輛;中國汽車工業協會(以下簡稱“中汽協”)發布的數據則顯示,同期中國新能源汽車的銷量為11.4萬輛,僅為歐洲市場的50%。在曹廣平看來,寧德時代今年一季度全球市場占有率跌落第三位,表面上是受疫情及國內市場補貼退坡的影響,但更應該重點關注日韓電池企業更多地是依靠國際市場、國內動力電池企業更多依賴本土市場的因素?!把a貼逐步退坡,讓新能源整車企業的競爭格局發生了變化。隨著行業發展轉向市場驅動,外資和合資企業的市場份額將逐步提升,這在一定程度上說明,自主新能源整車的實際競爭力在補貼期間并沒有明顯的提升。一旦外資和合資品牌新能源汽車份額提升,必然會導致外資動力電池企業的機會增加,其供應電池的份額也將增加?!眳禽x表示,國內動力電池的龍頭企業未來還是要抓住優質客戶,包括優秀的自主品牌車企、合資和外資車企以及海外市場,才能保證出貨量的增長,畢竟未來中國新能源汽車的競爭格局大概率還會與傳統燃油車一樣,由外資和合資車企占據相當一部分市場份額。好消息是隨著疫情得到控制,國內新能源汽車產業恢復速度加快。中汽協數據顯示,今年4月,我國新能源汽車產銷分別完成8.0萬輛和7.2萬輛,環比增長31.6%和9.7%,同比下降22.1%和26.5%,同比降幅較上個月分別收窄34.8個百分點和26.7個百分點。為進一步促進新能源汽車產業的穩步回升,工信部、科技部等四部委4月23日發布完善新能源汽車財政補貼政策的通知,明確將新能源汽車推廣應用財政補貼政策實施期限延長至2022年底。在補貼條件上,2020年將保持動力電池系統能量密度等技術指標不做調整,適度提高新能源汽車整車能耗、純電動乘用車純電續駛里程門檻;未來,將加大新能源汽車政府采購力度,進一步推動落實新能源汽車免限購、免限行、路權等支持政策。同期,工信部發布了《2020年新能源汽車標準化工作要點》指出,為保障新能源汽車健康發展,對動力電池領域開展滿足不同需求的動力電池安全試驗方法標準的預研,加快動力電池電性能和循環壽命相關標準的立項。行業人士普遍表示,新能源汽車補貼政策延長和補貼標準進一步精準化,將有效推動汽車企業進一步提升產品和技術水平,同時刺激新能源汽車消費,提振消費者信心,推進汽車市場加速回暖。特斯拉“電池日”效應留下懸念作為新能源汽車行業的領頭羊,特斯拉的每次動作都能帶來波瀾:一句無鈷化引得鈷業股接連下跌,磷酸鐵鋰概念股接連上漲;隨后一句“無鈷不代表一定是磷酸鐵鋰”又讓業內陷入對超級電容的猜想。這主要因為特斯拉在去年收購了超級電容和電池制造公司Maxwell。公開資料顯示,Maxwell主要專注于研發干電池電極和儲能系統。目前,Maxwell是全球第一的超級電容器制造商,在電池業務方面擁有著名的干電極技術專利+超級電容。Maxwell方面表示,其干電極技術能將電芯的能量密度提升至300Wh/kg以上,未來有可能進一步增加至500Wh/kg。不過受疫情等因素影響,特斯拉原定于4月舉辦的超級電池日一再推遲。近日,特斯拉首席執行官馬斯克表示,從4月推遲到5月舉行的電池日將再次推遲,原因是“出席人數太少”。此前,有消息人士透露,特斯拉將在電池日上主推Maxwell的干電極技術,在降低電池成本的同時提高能量密度和續駛里程。此前,興業證券也作出預測,特斯拉電池日的主推技術大概率為Maxwell生產的采用新型高鎳正極+預鋰化負極+干電池技術+超級電容的新型鋰離子電池以及采用CTP技術的超級磷酸鐵鋰電池兩款產品。興業證券的研究報告指出,超級電容器能量密度提升非常有限且成本較高,未來無法取代鋰電池地位,即使超級電容器+鋰電池技術有所突破,也不會改變正極材料體系,對鈷鋰并無影響。吳輝也表達了類似看法。在他看來:“超級電容并非新興產物,能量密度低是致命缺點,只能作為動力電池的補充和配合,不會給動力電池行業帶來實質的影響?!迸c傳統鋰電池相比,干電池的電極技術制備工藝不同,可以達到降低成本,提升電池容量的效果。但目前干電池產業化仍存在較大壁壘,其生產存在制作的極片易脫粉和倍率性能差等問題?!皬哪壳靶畔砜?,干電極、預補鋰、單晶化工藝以及長壽命、低成本的動力電池技術,為特斯拉品牌做了很好的支撐。如果這些技術以及特斯拉還沒有公布的更多技術秘密足以使特斯拉掀起全球電動汽車的新一波熱潮,其對行業產生的影響將極其深遠?!辈軓V平這樣說。實際上,特斯拉在行業的作用更多的是“風向標”與“強心針”作用。畢竟在傳統動力仍占據主導地位的當下,良好的新能源汽車產業預期顯得格外重要。中國動力電池供應鏈和特斯拉的關系仍將以優勢互補為主,符合市場需求、技術實力強大、管理水平先進的供應商,有望抓住產業發展紅利。

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固態電池技術:哪些接近商業化,還需要多少年?

隨著新一輪的資金投入,Wildcat Discovery Technologies正在積極擴建設備廠,成立電池團隊并加倍投入有前途的固態電池研究項目。我們曾向儲能專家請求澄清固態電池的過度宣傳。每當《充電》雜志需要更好地了解最新的電池技術的復雜性或電池材料行業的細微差別時,我們首先會咨詢Wildcat Discovery Technologies。這批儲能科學家具有獨特的行業視角,因為他們利用自己專有的高通量的研究平臺來幫助其他公司,通過快速開發新材料改進電池。Wildcat在尋找更好的電池材料中占領導地位,該公司的組合化學技術可以比標準實驗室快10倍的速度制造和測試原型電池,這一過程非常適合優化材料,似乎有無限的配方可能性。其結果是,Wildcat不僅了解所有頂尖電池化學組成的深層技術細節,而且對被認為下一代技術的商業化時間線表示有更多期待。在過去十年中,隨著電池技術的發展,Wildcat一直都很忙碌。Wildcat最近完成了一筆超過2千萬美金的新一輪投資,在新的設備廠升級實驗室,聘請頂尖電池專家,開始R&D平臺認證,并將其內部項目擴展到固態電池技術的關鍵領域。我們偶然發現在固態電池技術中有許多夸張的新聞稿和令人困惑的術語/概念。所以《充電》近期與Wildcat討論最新的電池研究,其中包括固態電池的競爭和最高獎項:一個固體電解質電池鋰金屬陽極。01固態狀態目前新能源汽車中使用的大多數電池都是液態電解液,但研究人員正在尋找固體替代品有兩個原因:1. 液體電解液是易燃的,更換它們將大大提高電池的安全性。2. 使用新型陽極,固體電解質可以獲得更高的能量密度。在媒體上產生很多混亂,因為固態的說法通常用于形容某種當前的可用技術發展的電池(例如,使用石墨陽極的固態電解質)以及在性能上有飛躍提升到理想型電池(例如,在鋰金屬電池中使用固態電解質)。隨著技術不斷推進,石墨陽極固態電池在新能源汽車的應用趨近商業化,而理想型鋰金屬固態電池仍需要很多年。Wildcat首席科學家Dee Strand解釋說道:“固態電解質在電池應用中并不新鮮,比如微型固態電池可能集成在筆記本電腦的電路板或其他電子應用中。但是,那些微型固態電池不適合大尺寸的汽車電池?!边@些類型的電池大多屬于固態標準陽極類別。一些電動汽車制造商聲稱,一兩年后,固態電池將出現在他們的汽車中,這也是事實。這很可能是石墨陽極設計的一些發展。明確地說,固態石墨陽極電池確實提供了一些很大的優勢,包括提高了安全性。然而,能量密度的提高和成本的節省通常是遞增的。真正革命性的進步將在固體電解質電池鋰金屬陽極準備商業生產。在媒體上產生很多混亂,因為固態的說法通常用于形容某種當前的可用技術發展的電池以及在性能上有飛躍提升到理想型電池。02付出努力開發可在新能源汽車應用固態電池不是件易事。固態電解質材料必須具有高離子導電性,這樣鋰離子才有快速來回移動性;必須具有電極穩定性;需要與陽極和陰極形成良好的界面;可大批量生產。尋找一種結合所有這些特性的固態電解質材料是非常困難的。2011年,法國運輸公司Bolloré推出一款Bluecar,這是一款專為巴黎新能源汽車設計的共享服務。Bluecar采用鋰金屬聚合物(LMP)電池與固態電解質結合。然而,正如Strand指出,Bluecar在固態新能源汽車電池上并不是必定能成功的事。Strand說:“他們使用固體聚合物電解質,但是電池必須被加熱到60℃才能使電解質工作,而且他們的汽車在車隊中使用,所以他們受到很好的控制?!盨trand并不了解其他主流汽車制造商在生產汽車使用過固態電池,但是許多公司都在積極探索這項技術。例如,豐田對使用硫化物電解質的固態電池進行研究。在去年10月豐田首席技術顧問Shigeki Terashi告訴Autocar:“我們將生產一款使用固體電池的汽車并在2020年公布,但固態電池的大批量生產將會推遲一些?!盨trand說:“硫化物的優勢在于它具有高導電性,缺點是陽極或陰極存在穩定性問題,所以必須要有一層保護涂層。從生產商的角度來講,硫化物也是極具挑戰性的,如果硫化物暴露在潮濕環境中會產生有毒氣體,因此硫化物產生的一些安全問題需要解決?!惫腆w電解質的其他材料包括聚合物和陶瓷。然而,那些解決方案沒有一個進入到新能源汽車的規模生產,在短期內,固體電解質的其他材料很可能采用某種形式的石墨陽極取代金屬鋰的階梯式改進。Wildcat企業發展副總Jon Jacobs告訴《充電》:“使用傳統石墨陽極電池的固態電池的價值主張更加有限,與普通鋰離子電池相比,這種電池在能源方面并沒有真正帶來巨大的改善,但它可能會帶來一些安全方面的好處。傳統石墨陽極的固態電池可以成為理想型電池的敲門磚,可以用金屬鋰代替石墨陽極,你將會取得巨大進步?!?3鋰金屬陽極的挑戰金屬鋰陽極電池具有較高的理論比容量,可高達3860mAh/g(是石墨陽極372mAh/g的10倍);密度低達0.59g/cm3(石墨陽極的密度是2.26g/cm3,金屬鋰陽極電池較低)。Jacobs解釋道:“要想在全固態電解質采用金屬鋰是件非常非常難的事,據我所知,沒有人真正接近使用鋰陽極和固體電解質電池來滿足電動汽車苛刻要求的商業應用?!盨trand解釋道:“當你有一個鋰金屬陽極,將鋰去掉,然后又一遍一遍地重新鍍上,最終得到的不是一個完美的金屬鋰,你最終得到的只是看起來像是一堆苔蘚類型、針狀物和有孔隙的東西?!辈恍枰纳L被稱為樹突。通過反復的充電和放電循環,這些尖的樹枝狀結構形成在鋰金屬的頂部。  “固態電池的價值主張采用傳統石墨陽極電池是很局限性的。傳統石墨陽極的固態電池可以成為理想型電池的敲門磚,可以用金屬鋰代替石墨陽極。Strand繼續說道:“這會產生很多問題,然而,使用鋰金屬和全固體電解質,對于高活性材料來說,你有很大的表面積。你有針狀的樹突,穿透隔膜,使電池短路,一般來說,你的電池不會持續很長時間?!变囮枠O的挑戰,加上固體電解質的挑戰,使得通往理想固態電池的道路充滿挑戰。然而,根據Jacobs的估計,這些問題可能更容易一次解決一個?!斑@就是為什么研究人員采取兩種基本途徑來逐步解決這些問題?!钡谝环N途徑是上述的固態電解質和石墨陽極法。第二種方法是使用鋰金屬陽極,但要找到穩定的非固體電解質——傳統的液體或半固體凝膠。然而,這兩種選擇都不理想。液體電解質會出現枝晶生長,導致低循環壽命。根據Jacobs的說法,凝膠狀電解質會好些,但也僅僅是好一點。Jacobs還說:“凝膠電解質是一種固態電解質,但實際上混合少量的易揮發的傳統液體電解質。然而,當你開始把它放進去的時候,你已經消除了全固態電池的一個優點,那就是安全組件,你可以消除這些不穩定的東西。這種解決方案可能會找到一個有前途的市場,但并不是主流汽車制造商所期待的?!?4Wildcat的研究在2019年,Wildcat獲得美國能源部(DOE)的資助追求固態電池技術。價值高于122萬美金的資助款有助于Wildcat的內部研究項目,由于與合作伙伴合作的項目數年創紀錄,Wildcat開始接受那些商業合同。Strand說:“有了新的資金資助,我們有能力將高產出工具應用于更持久、更大的內部?!盝acobs補充道:“另外,我們還在美國能源部(DOE)的資助上增加大量自有資金,這現在是Wildcat的一項重點項目。對我們來說是一項大型項目?!备鶕trand的說法,Wildcat的內部研究主要包含三大主要方向。其中兩大方向都是理想型電池的敲門磚:鋰陽極的穩定性,開發固態電解質材料。能源部的撥款,旨在進一步發展固態電池技術,將用于這些努力。Strand說:“我們正試圖解決鋰金屬陽極的能源和安全問題。同樣,我們面臨的挑戰是如何剝離和電鍍鋰,而不是以一堆細枝、苔蘚和多孔材料告終。為此,我們正在嘗試在鋰上添加保護層,這樣可以將材料固定,通過保護層仍然可以剝離和鍍鋰?!标P于固態電解質,Wildcat正在采取一種將聚合物與陶瓷相結合的混合方法。Strand說:“很難找到一種對固態電解質所有性能都合適的材料。這就是我們為什么會選擇復合材料的原因,挑選性能最好的聚合物與性能最好的陶瓷結合?!盬ildcat的第三種途徑是開發高能無鈷陰極材料,被稱為無序巖鹽陰極。Strand解釋道:“我們在陰極材料商取得很多很好的發展,像是在提高陰極導電性或功率性能上。我們現在開始通過了解基本失效機制提高電池循環壽命?!笔聦嵣?,Wildcat希望通過這三種途徑看到一個有鋰陽極和無序巖鹽陰極的固態電池。Strand說:“但是我們也相信鋰陽極和無序巖鹽陰極都具有很好的市場價值?!?5新設備,新投資,新員工,新商業模式Wildcat的研究通過公司的高通量平臺或HTP推動。Wildcat首席執行官Mark Gresser解釋道:“我們正在努力解決我們高通量平臺的能源和安全問題,這是一個多種不同設備的組合,可以讓研究人員從材料合成的最初階段一直到全電池組裝和循環測試。這是一整套由野貓團隊自己設計和制造的定制設備。這使得我們的科學家能夠以如此獨特的方式進行研究?!?018年,Wildcat更新HTP,與此同時在將更大的設備廠轉移到圣地亞哥。新設備廠占地23,000平方英尺,65%的空間容納HTP的幾項改進。Gresser繼續說道:“我們已經有了一個環境干燥的房間和一個電池原型,所以我們現在有能力制作單層電池組和多層結構電池組,這是驗證來自我們高通量平臺的發現的一個很好的方法?!焙茈y找到一種對固態電解質所有性能都合適的材料。這就是我們為什么會選擇復合材料的原因,挑選性能最好的聚合物與性能最好的陶瓷結合。改進的HTP還具有更好的自動化性能。Strand補充道:“我們有很多自動化技術,但我們都做了大幅度改進,更重要的是,我們現在可以通過一個集中數據庫連接起所有的信息?,F在,科學家們可以通過他們的筆記本控制檢測設備。他們可以做所有的實驗設計,運行設備,完成他們之前做不到的實驗?!睌U建設備廠在Wildcat不是一件唯一的新消息。公司近期還吸引了新投資商,其中有總部位于美國堪薩斯州威奇托的美國科氏工業集團 (Koch?Industries)的Flint Hills Resources和新型電池制造商InoBat。Wildcat的商業模式是通過利用HTP對客戶進行調查研究。根據Jacobs表示,越來越多的客戶簽訂了2-3年的長期協議。這些新類型的籌備是Wildcat研究的理想選擇,因為公司的原料發現過程會開拓很多意想不到的領域。

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磷酸鐵鋰走向“分化”背后的機遇

磷酸鐵鋰也開始“分化”了。在基站、電動兩輪車,一些場景簡單的領域甚至部分小型儲能市場,“性價比”成為影響采購的主要因素;在電動汽車、船舶以及特定領域,磷酸鐵鋰品質和“性價比”共同起作用?!?G基站備用電源對于磷酸鐵鋰的性能要求和應用場景要求要低于車用,”一業內人士告訴電池中國網,這也就可以解釋為何中國移動、中國鐵塔的磷酸鐵鋰招標最終會是價格優勢者勝出了。據電池中國網了解,此前中國移動1.95GWh磷酸鐵鋰招標中,中標者最高報價為0.703元/Wh(不含稅單價,下同),而價格最低者只有0.626元/Wh。據業內人士透露,盡管中國鐵塔沒有公布各家企業的中標價格,但實際上中國鐵塔2GWh磷酸鐵鋰招標價格要比中國移動還低?!氨葋喌蠄髢r0.728元/Wh,寧德時代報價0.759元/Wh,國軒高科報價0.851元/Wh,”該人士表示,他們報價都“有些高”,所以都落選了,“盡管這三家企業在車用磷酸鐵鋰領域都是頭牌企業?!迸c電動汽車比起來,5G基站備用電源應用場景相對固定,受到外力影響也較小,能量密度高、循環壽命長、溫度特性好就可以了,并不需要電池一定要達到車規級,其總的成本也自然不會像車規級磷酸鐵鋰那么高了,“能用、夠用、好用,價格實惠就好?!边^去兩年我國政府聯合車企、電池企業、中國鐵塔推廣退役電池在5G基站儲能梯次利用,也正是因為基站電源對于電池性能要求要低很多,所以“車上用完基站還能接著用?!辈贿^,隨著磷酸鐵鋰成本持續下降,5G基站也開始“拋棄”退役電池,干脆直接采購新電池了。實際上,在小編看來,這也反映出磷酸鐵鋰的應用趨勢:在基站、電動兩輪車,一些場景簡單的領域甚至部分小型儲能市場,客戶對于磷酸鐵鋰的品質容忍度要大得多(與鉛酸電池相比,低端磷酸鐵鋰已經有能量密度、循環壽命、耐溫寬性能、充放電速率優勢),“性價比”成為影響采購的主要因素;在電動汽車、船舶以及特定領域,磷酸鐵鋰品質和“性價比”共同起作用。簡而言之,磷酸鐵鋰也開始“分化”了?!胺只笔袌龅臋C遇  行業機構數據顯示,2019年我國磷酸鐵鋰材料產量約為10萬噸,其中主要分布在1-5月和9-10月,產量較為集中主要受新能源汽車產銷影響,而新能源汽車產銷又受補貼政策影響,因而呈現這種分布。今年1-3月,由于受新冠肺炎疫情影響,新能源汽車市場幾乎陷入停滯狀態,電動汽車市場對于磷酸鐵鋰的需求也降至冰點,但是磷酸鐵鋰材料產量受到的沖擊卻并不大。數據顯示,自3月份以來磷酸鐵鋰材料產量就已經恢復到去年平均水平線?!?G基站儲能市場上半年需求比較明顯,尤其是中國移動、中國鐵塔兩家磷酸鐵鋰招標就達到4GWh,”業內人士分析認為,上半年5G基站等儲能市場成為需求主力,東邊不亮西邊亮,儲能業務帶動磷酸鐵鋰材料迅速回暖。據電池中國網了解,截至5月底,包括中國鐵塔、中國移動、中國聯通、中國電信、廣電系統以及華為共建成5G基站約44萬個。根據上述幾家企業規劃,今年還要建設115萬個5G基站。結合投資建設規模,預計今年僅5G基站用磷酸鐵鋰電池需求就有望達到10GWh。這一市場的爆發,也將帶動磷酸鐵鋰材料的增長。有機構預計,今年磷酸鐵鋰材料產量有望達到13萬噸,增長高達30%,與三元材料產量齊平。這也將改變磷酸鐵鋰材料近年來被三元材料差距越拉越大的局面。值得注意的是,由于5G基站等市場對于磷酸鐵鋰電池品質容忍度較高,“性價比”更關鍵,因而上游市場也開始分化。行業機構數據顯示,今年1-5月,磷酸鐵鋰材料前5家企業的市場份額已經從2019年的78%下降到2020年的73%,5月份更是跌到65%以下。這背后反映的是,傳統非車用動力磷酸鐵鋰材料企業的崛起。車用、船舶等領域磷酸鐵鋰走向“高端化”  受財政補貼退坡,以及磷酸鐵鋰電池技術提升等影響,今年以來,磷酸鐵鋰在乘用車市場開始回暖,特斯拉Model 3推出磷酸鐵鋰版本、比亞迪新車漢搭載磷酸鐵鋰“刀片電池”,此外北汽EU5、上汽榮威等熱銷車型也增加了磷酸鐵鋰版本。成本方面相較三元有明顯優勢是推動車企增加磷酸鐵鋰版本的重要因素。不過,由于市場需求的推動,磷酸鐵鋰在車用領域也開啟了“向上”的技術提升路徑,車用市場磷酸鐵鋰電池逐漸走向高端化,有望改變人們對于磷酸鐵鋰只配低端車的“固有印象”。在技術提升方面,2019年國內幾家磷酸鐵鋰巨頭都有動作。如寧德時代、比亞迪通過結構創新,使得磷酸鐵鋰電池包體積利用率及能量密度均有提升,一方面提升了電池包整體帶電量,另一方面通過減少電池包內結構,進一步降低了成本;力神電池、國軒高科則同時基于磷酸鐵鋰材料本身,不斷突破磷酸鐵鋰單體和系統能量密度的上限。無論是結構工藝創新,還是從材料本身著手,專注于傳統車用領域的動力電池生產企業,都希望通過技術創新,進一步提升磷酸鐵鋰電池的性能,進而拓寬其在車用市場的份額。因而我們認為,未來車用領域磷酸鐵鋰電池技術仍然會持續“向上”。得益于動力電池技術的提升,以及成本持續的下降,為推動船舶領域綠色發展,近年來船舶電動化趨勢漸升,鋰電池開始在船舶上得到大力推廣應用,目前在內陸河湖頻頻可以看到電動船舶的影子?!澳壳按坝昧姿徼F鋰電芯與新能源車用磷酸鐵鋰電芯要求基本一致,不過船舶鋰電池系統要求更高,對安全、消防系統要求都比電動汽車更高?!币浑姵仄髽I人士認為,“應用于電動船舶上的磷酸鐵鋰電池還將面臨較多技術驗證,需要更嚴格的規范標準,可以預見未來船舶用磷酸鐵鋰電池也會向著更高性能方向發展?!背穗妱悠?、船舶等領域,在大型儲能項目領域,也對磷酸鐵鋰電池提出了更多要求,如要求電池循環次數可以做到7500次甚至1萬次以上,保證儲能電池應用年限達到20年之久。這些應用場景的特性都在推動磷酸鐵鋰電池路線的分化。應用場景“分化” 企業多線布局  事實上,盡管磷酸鐵鋰電池應用場景的不同,對于其品質要求不同,給了很多企業機會,但是市場競爭是殘酷的,傳統車用動力領域的巨頭也在挖掘拓展細分市場,采用不同產品戰略,分食更多市場蛋糕。今年大火的5G基站,傳統動力領域的磷酸鐵鋰企業已經積極參與進來,如寧德時代、比亞迪、國軒高科、力神電池、億緯鋰能、鵬輝能源等企業已經參與了中國移動、中國鐵塔相關項目的招標,并且力神電池、億緯鋰能、鵬輝能源已經取得了一定的成果。盡管寧德時代、比亞迪、國軒高科等在今年中國移動、中國鐵塔兩項大額磷酸鐵鋰招標中鎩羽而歸,但熟悉了這個市場的打法之后,相信他們會調整打法重新回歸,預計在接下來的項目參投中,競爭也會更加激烈。而這種情況會推演到磷酸鐵鋰電池的所有應用領域,無論是高端還是低端,頭部企業都可以憑借技術、規模、資金優勢,采用不同產品戰略“精準打擊”,而唯一限制的因素或許是這個市場的回報是否與他們的投入成正比。撰稿:方傾燃

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鉛酸蓄電池市場向好 多種方法應對新挑戰

近日,中國電器工業協會鉛酸蓄電池分會在網上召開了行業復工復產情況說明會,會上該分會理事長張瑞表示,進入新常態時期后,鉛酸蓄電池行業的發展從依靠要素投入逐步向依靠創新驅動轉變,勞動密集型逐步向自動化、智能化、服務化轉變,產業發展逐步由粗放型向集約型轉變。行業轉型升級、綠色發展已成共識,綠色制造和綠色產品正在引領行業轉型升級。會議上還公布了鉛酸電池行業 “十四五”規劃指導意見討論稿供業內共同探討。鉛酸電池發展平穩  從協會公布的2019年的數據來看,去年鉛酸蓄電池行業實現總產量2.78億 kVAh,總產值 1980億元。其中超威、理士、南都、風帆、駱駝等龍頭骨干企業的經濟規模增速達到 10%以上,行業整體經濟規模保持了良好的發展勢頭。2019年中國的汽車行業保持了良好的發展狀態,由于目前汽車用蓄電池 100%使用鉛酸蓄電池,2019年汽車用鉛酸蓄電池同比也保持了9%左右的增長率。電動自行車用鉛酸蓄電池市場受到了鋰電池沖擊,2019年電動自行車用鉛酸蓄電池的占比率下降到86.8%左右,同比增長率保持在10.7%。截至去年年底,中國通信基站數量達到841萬個,其中宏基站252萬個,同比增長29.7%。在 “十三五”之前,基站更換的電池100%采用鉛酸蓄電池。進入 “十三五”,中國通信基站的主要運營商中國鐵塔股份有限公司開始采用動力退役鋰電池進行梯次利用,使得鉛酸蓄電池的占比率逐年下降,2019年同比下降32%左右。對外貿易規模小幅下降  此外,針對目前的外貿狀態,分會秘書長伊曉波表示,中國是全球最大的鉛酸蓄電池對外貿易國,產品主要出口美國、歐洲、非洲及中東等國家和地區。 “十三五”之前,鉛酸蓄電池的直接出口量占國內生產總量的 10%左右,并保持穩定的增長和良好的貿易順差形勢。伊曉波表示,進入 “十三五”后,鉛酸蓄電池進出口貿易環境發生了一些變化,主要有以下幾個方面,一是從 2016年開始,國家對鉛酸蓄電池征收 4%的消費稅;二是國內鉛價大幅上漲,與國際鉛價差達 15%以上;三是企業用工成本和環保成本的增大;四是 2018年開始的中美貿易摩擦;受以上因素的影響, “十三五”中國鉛酸蓄電池產品的出口價格優勢逐漸下降,出口量出現小幅下降趨勢。2019年鉛酸蓄電池的出口量為1.7億只,同比下降10.4%。攻克一批基礎共性技術  “十三五”期間,我國鉛酸蓄電池前沿技術,結合產品向中高端邁進的形勢需要,加強了對新型產品技術的攻關和推廣應用,攻克了一批產品基礎共性技術。比如,EFB/AGM啟停電池技術、鉛炭電池技術、小密動力電池技術。部分高端裝備取得突破,連鑄連軋、拉(沖)網成套化極板制造系統;小密動力電池全自動鑄焊線;汽車電池高速數控裝配線;集成式全自動酸循環系統;脈沖快速化充電技術。成套裝備出口持續擴大,隨著中國經濟的快速發展和制造業的迅速崛起,中國鉛酸蓄電池的制造水平也進入了世界先進行列。進入 “十三五”,中國鉛酸蓄電池物美價廉的制造裝備逐漸在國際上享有聲譽,特別是在近年來越南、印度等東南亞、南亞、中東國家和地區鉛酸蓄電池工業的興起發展中,原本由美國、意大利、日本、韓國制造主導的鉛酸蓄電池生產裝備已逐漸轉向中國制造傾斜,裝備的需求形式也逐漸從單一化向成套化、集成化、系統化發展。2019年中國鉛酸蓄電池成套裝備出口數量為2155臺 (套),同比增長23.6%。此外,行業研發試驗能力得到增強, “十三五”期間,天能、超威等行業龍頭企業通過對企業研發試驗能力的重新定位和調整,不斷完善了企業研發試驗體系建設,增強了企業研發試驗的能力?!笆奈濉蹦繕酸槍δ壳疤魬? 伊曉波表示,目前行業存在多重挑戰,行業內部基礎研發不足,高端人才匱乏,行業發展協作不夠,跨界融合推進緩慢。還存在標準欠缺、資金制約、集成基礎薄弱、生產信息數字化水平偏低等問題。同時,競爭環境也亟待改善。他表示,受傳統粗放式工業發展思維模式影響,行業企業還普遍存在重規模輕質量、重速度輕效益、重批量生產輕個性化定制、重制造輕服務的現象,對發展服務型制造的意識還不強。此外,由于創新服務業務,需要資金與人力支持,短期投入較大,而長期面臨諸多不確定因素,如市場風險、技術開發風險、經營風險等,導致生產企業開展服務型制造業務時比較謹慎。鉛酸電池行業 “十四五”規劃指導意見討論稿中提出總體目標是:持續加大科技創新與產業升級,重點推進電池生產智能制造、綠色制造、服務型制造、精益制造與循環制造,大幅提升產品質量、比能量與成本控制水平,實現鉛酸蓄電池產業新舊動能轉化與產業快速升級,加快鉛酸蓄電池產業向世界行業技術大國、技術創新強國轉型;構建我國鉛酸蓄電池產業新的核心競爭優勢。

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《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》征求意見發布

6月2日,國家發改委發布《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》(以下簡稱“征求意見”),征求意見明確:國家實行鉛蓄電池回收目標責任制,到2025年底,鉛蓄電池回收率要達到70%以上。鉛蓄電池生產企業(含進口企業),應通過自主回收、聯合回收、委托回收等方式,實現國家確定的回收目標,于每年3月底前提交上年度目標完成情況報告。詳情如下:關于《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》《飲料紙基復合包裝生產者責任延伸制度實施辦法(試行)》公開征求意見的公告為貫徹落實《國務院辦公廳關于印發生產者責任延伸制度推行方案的通知》要求,我們會同有關部門組織起草了《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》《飲料紙基復合包裝生產者責任延伸制度實施辦法(試行)》,并通過多種形式征求各方意見,根據反饋情況對文稿進行了修改完善?,F再次向社會公開征求意見。此次公開征求意見的時間為2020年6月2日至2020年7月2日,有關單位和社會各界人士可以登錄國家發展改革委門戶網站(http://www.ndrc.gov.cn)首頁“意見征求”專欄進入公告頁面,提出意見建議。感謝您的參與和支持!附件1:《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》附件2:《飲料紙基復合包裝生產者責任延伸制度實施辦法(試行)》國家發展改革委2020年6月2日

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我國鋰離子電池產業國際競爭力明顯提升

隨著我國鋰離子電池行業骨干企業創新能力的持續增強、生產規模不斷擴大并加快海外布局,龍頭企業國際競爭力有了明顯提升,逐步打開全球市場。目前,我國鋰離子電池進出口順差在穩步擴大,為我國鋰離子電池產業持續健康發展提供了強有力的支撐。2010-2019年我國鋰離子電池產量和同比增速數據來源:國家統計局,賽迪智庫,2020.5強化投入骨干企業技術水平持續提升近年來,我國鋰離子電池行業骨干企業高度重視創新能力建設,研發投入保持了高速增長。寧德時代2019年研發投入達到了29.9億元,同比增長50.3%,增速較2018年提高了近30個百分點,占2019年企業營業收入的比重為6.5%。國軒高科2019年研發投入5.9億元,同比增長19.2%,占當年營業收入的比重高達11.9%。負極材料龍頭企業貝特瑞2019年研發支出金額2.4億元,同比增長29.9%,占當年營業收入的比重為5.4%。寧德時代、國軒高科、天津力神等企業先后研發出能量密度超過300Wh/kg的單體三元電池,國內磷酸鐵鋰電池單體能量密度已經突破190Wh/kg,均達到國際先進水平。2019年我國鋰離子電池行業兩大龍頭企業寧德時代和比亞迪先后在電池成組技術方面取得重大突破,寧德時代推出了全新的CTP(Cell To Pack)高集成動力電池開發平臺,比亞迪則主打“刀片電池”,兩家企業從不同角度提高電池包體積利用率,提升系統能量密度,降低生產成本。走出國門龍頭企業加速向國際巨頭邁進積極開拓國際市場,加強全球布局是我國鋰離子電池產業的主要目標之一。一方面,國內動力電池企業以及關鍵材料供應商加大國際市場拓展力度,成效較為明顯,寧德時代、國軒高科等國內動力電池企業逐步進入歐美新能源車企供應鏈,廈門鎢業、貝特瑞、上海恩捷等關鍵材料生產企業也先后成為三星SDI、LG Chem等鋰離子電池國際巨頭的供應商。另一方面,我國眾多鋰離子電池產業鏈上企業加快“走出去”的步伐,多方式加強海外布局,如遠景能源收購了日產旗下AESC動力電池業務控股權,寧德時代歐洲工廠正式動工,孚能科技、蜂巢能源、微宏動力相繼表示將在歐洲建立動力電池工廠,天賜材料、新宙邦、先導智能等企業分別計劃在韓國、波蘭、瑞典設置全資子公司。為搶占動力電池市場鰲頭,寧德時代聚焦動力電池領域,立足我國新能源汽車市場,逐步打開國際市場,相繼打入特斯拉、本田、現代、豐田、沃爾沃、大眾、捷豹路虎、標致雪鐵龍、奧迪等國際品牌供應鏈,在2018年超過松下成為全球最大的動力電池供應商,2019年其動力電池出貨量銷售量達到40.3GWh,同比增長90.0%,動力電池裝機量繼續高居世界第一,全球動力電池市場占有率29%。寧德時代也憑借其在動力電池市場的出色表現,不斷縮小與LG Chem、松下等行業巨頭之間的差距。2019年寧德時代鋰離子電池業務實現營業收入56.3億美元,同比增長50.1%,高居全球前五大企業之首,與位居榜首的LG Chem之間的差距約為16億美元,較2018年明顯縮小。國際市場逐步打開鋰離子電池出口持續增長目前,得益于歐洲新能源汽車產量快速增長,我國鋰離子電池對歐洲出口金額近兩年保持高速增長,成為拉動我國鋰離子電池出口增長的主要動力,2019年我國鋰離子電池對歐洲出口金額達到了33.0億美元,同比增長高達64.2%,位居各大洲之首。歐洲占我國鋰離子電池出口總額比重達到了25.3%,較2018年提高了6.7個百分點。歐洲對2019年我國鋰離子電池出口金額增長的貢獻率達到了58.6%,成為主要增長動力來源。目前,我國鋰離子電池產業對主要國家或地區出口的金額保持增長勢頭。2019年我國鋰離子電池出口金額超過1億美元以上的國家和地區有21個,較2018年增加了6個。2019年,在中國內地鋰離子電池出口額前20位的國家及地區中,只有對中國香港、越南出口金額出現了同比下滑,對其他國家及地區出口金額則是不同程度增長。其中,對德國出口金額為12.1億美元,同比增加4.8億美元,增長金額位居各國家及地區之首,同比增速達到65.7%,排名上升3位,首次擠進前三;對美國出口金額為18.7億美元,較2018年增加了4.3億美元,增長金額僅次于德國,其排名繼續位居第二,并不斷拉近與首位的中國香港之間的差距;對斯洛伐克出口額同比增速高居前20位國家及地區之首,2019年出口金額為1.7億美元,同比增長超過2700%,排名躍升50位至第13位;對波蘭和西班牙的出口金額排名均提升了8位,對波蘭出口金額為2.9億美元,同比增長200%以上,對西班牙出口金額為1.3億美元,同比增長超過100%。據海關總署數據,2019年我國鋰離子電池出口20.9億只,首次突破20億只,同比增長7.7%,持續增長勢頭得以保持;出口金額130.3億美元,同比增長20.3%,延續高速增長態勢,增速較上年回落15.4個百分點;出口平均單價繼續提升,2019年我國鋰離子電池出口單價達到6.2美元/只,較2018年5.6美元/只提高了10.7%。與此同時,在2019年我國鋰離子電池進口僅14.4億只,同比2018年下降12.7%,降幅較上年擴大11個百分點;進口金額37.3億美元,同比下降4.1%,在2018年出現小幅增長之后再次下滑;進口平均單價穩中有升,2019年我國鋰離子電池平均進口單價2.6美元/只,較2018年的2.4美元/只小幅上漲8.3%。進出口順差高速增長我國鋰離子電池產業穩步發展在2019年,我國鋰離子電池進出口貿易順差持續擴大。根據海關總署數據計算,2019年我國鋰離子電池進出口實現貿易順差進一步擴大至93.0億美元,較2018年的69.4億美元增長34.0%,增速繼續保持高位,增幅較2018年下滑13個百分點。同時,受進出口順差持續擴大拉動,我國鋰離子電池產業克服國內新能源汽車產量下滑、電池價格持續下降等不利影響,仍保持了穩步發展勢頭。國家統計局數據顯示,2019年我國鋰離子電池累計產量為157.2億只,同比增長12.4%,增速較2018年明顯回落,延續了2016年以來增速持續下降態勢。2019年我國鋰離子電池產業規模較上年小幅增長至1750億元,增速僅為1%,增速繼續呈現回落態勢。展望未來,全球新能源汽車市場長期向好的局面不會改變。以寧德時代、比亞迪、國軒高科、天津力神等為代表的我國鋰離子電池骨干企業仍將在國內和國際兩個市場直面跨國巨頭的競爭,唯有加大投入,搶占技術優勢、構建規模優勢,方能在激烈的市場競爭中取得先機、實現超越,帶動產業鏈上下游全面進步,實現我國鋰離子電池產業由并跑到領跑的歷史性轉變。

作者: 余雪松 詳情
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優化動力電池市場組成 “五分鐘”強制標準正式出臺

自2019年以來,新能源汽車迎來了高速增長,但是隨之而來的新能源汽車自燃問題引起了廣泛的關注。為了保障新能源汽車行業健康穩定發展,保護消費者生命、財產安全,國家發布強制標準,要求電池單體發生熱失控后,電池系統在五分鐘內不起火、不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。該強制標準將于明年正式開始實施。為什么需要“五分鐘”強標首先了解下強制標準的“五分鐘”是如何規定的,這五分鐘不是從看見汽車冒煙到整車起火的時間,而是從電池單體發生熱失控發出警報開始,到整車著火的時間不得短于五分鐘。新能源汽車自燃往往發生得突然且迅猛, “五分鐘”強制標準可以為乘客預留一定的逃生時間,盡量降低人身危險和財物損失。五分鐘的預留時間看似夠用,實則并不寬裕。在嚴重的交通事故中,如果發生車體變形導致車門無法打開、或者乘客受傷昏迷而喪失自我逃生能力,此刻10分鐘甚至15分鐘的逃生時間都是無意義的。竭盡全力 高鎳三元鋰電池面臨大考三元鋰電池本身材料特性決定了其熱穩定性、耐高溫性能差。從近期關于三元鋰電池的針刺測試視頻中也可以清晰看出,在鋼針刺入后,三元鋰電池的暴脾氣可謂是一觸即發、迅速燃燒,火光沖天,其中以NCM811電池的燃燒速度最快。三元鋰“一刺即燃”的個性能否滿足國家標準?要知道,電池的安全防護措施也是很強的,目前電池防護措施包括電芯、模組、BMS、PACK等多層級的防護,發生熱失控后各個層級的阻燃、隔熱、降溫措施等都可以延緩電池包的著火時間,使其滿足“五分鐘”的強制要求。但并不是所有的三元鋰電池都可以滿足“五分鐘”強制要求,安全防護不夠、熱失控管理措施不到位的三元鋰電池根本無法滿足“五分鐘”強制要求。因此,根據國家法規的強制要求,可以淘汰掉一部分安全性能差的動力電池產品,促進新能源汽車行業健康發展。輕輕松松 刀片電池表示通過標準毫無壓力此次國家強制標準對于三元鋰電池來說是一場“選拔型考試”,但是對于比亞迪全新推出的刀片電池來說僅僅是“日常隨堂練習”。刀片電池所采用的磷酸鐵鋰材料本身就具有穩定性好、耐高溫的特性,再加上比亞迪磷酸鐵鋰電池技術優勢和安全保障,安全成為了刀片電池的特有標簽。從針刺測試視頻可以看到,刀片電池在被針刺貫穿后不冒煙、不著火,且溫度保持在30°C到60°C之間,一個小時之后依舊“不溫不火”,安全性能極高。針刺測試造成電芯內部短路引發的熱失控,完全被刀片電池給控制下來了。從“五分鐘”強標的推出,我們可以看到動力電池安全問題已經受到了國家高度重視,新能源汽車發展正在向更加安全的道路上邁進?!拔宸昼姟睆姌藭蕴恍┌踩夹g不過關的三元鋰電池,但是對于磷酸鐵鋰電池、刀片電池等安全性高的電池卻是一種新的機遇。對于乘客來說,五分鐘逃生時間還是太短,希望市場出現更多類似刀片電池一樣安全可靠的動力電池,讓消費者出行變得更加安全舒心。來源:經濟日報-中國經濟網

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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另外一個角度看待磷酸鐵鋰鋰電池安全性問題

安全性問題是動力型鋰離子電池在電動車輛中使用時最為關注的問題之一,其影響因素很多,包括正負極材料、隔膜、電解液以及電池設計與電源管理系統等一系列的問題。目前所做的鋰離子電池安全性測試和評估都是抽樣將成品電池在不同濫用狀態下進行各種安全性試驗,而磷酸鐵鋰材料以及磷酸鐵鋰電池的優異安全性能也是在這些條件下測試出的。而關系到鋰離子電池安全性的更重要的一個因素是因為材料以及電池的內在原因而存在的短路的可能性以及短路的較高幾率。而以金屬鋰為負極的鋰二次電池就是因為存在在充放電過程中由于鋰枝晶的產生會刺穿隔膜引起內部短路的安全問題而被放棄。一般認為,鋰離子電池在正常使用狀態下是安全的,這從日本豐田公司利用業內認為安全性最差的鎳系化合物作為正極材料也可以看出。盡管磷酸鐵鋰材料從熱力學方面來說,其熱穩定性和結構穩定型是目前所有正極材料中最高的,并且在實際安全性能測試中也被驗證,但從材料以及電池內在發生短路的可能性和幾率來看,它可能又是最不安全的。首先,從材料的制備來說,磷酸鐵鋰的固相燒結反應是一個復雜的多相反應(盡管有一些合成技術宣稱是液相合成工藝,但是最終都需要高溫固相燒結這一過程),有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價,燒結反應必須在還原性氣氛中進行,而較強的還原性氣氛在將三價鐵離子還原成正二價鐵離子的過程中,存在將正二價鐵離子進一步還原成微量單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質,這也是日本沒有將磷酸鐵鋰應用于動力型鋰離子電池中的主要原因之一。此外,固相反應一個顯著的特點是反應的緩慢性和不徹底性,這使得在磷酸鐵鋰中存在微量Fe2O3的可能性,美國阿貢實驗室將磷酸鐵鋰高溫循環性差的缺陷歸結為Fe2O3在充放電循環過程中的溶解以及單質鐵在負極上的析出。此外,為了提高磷酸鐵鋰的性能,必須將其顆粒納米化。而納米材料的一個顯著特點是結構穩定性和熱穩定性較低,化學活性較高,這在某種程度上也增加了磷酸鐵鋰中鐵溶解的幾率,特別是在高溫循環與儲存條件下。而實驗結果也表明,在負極上通過化學分析或者能譜分析,測試到鐵元素的存在。從磷酸鐵鋰電池制備的方面來說,由于磷酸鐵鋰納米級顆粒較小,比表面積較高,并且由于采用碳包覆工藝,高比表面積的活性炭對空氣中的水分等氣體具有很強的吸附作用,造成電極加工性能不佳,粘結劑對其納米顆粒的粘附力較差。無論在電池制備過程中還是在電池的充放電循環和儲存時,納米顆粒都容易從電極上脫離,造成電池的內部微短路。據我們所知,磷酸鐵鋰電池無論在電池廠家的制造過程中還是在消費者使用過程中,短路率較高。電池廠家往往多從電池制備工藝入手去查找問題,而對由于磷酸鐵鋰材料內在的原因引起短路這一問題往往認識不到。美國A123的18650型磷酸鐵鋰電池幾年前就在電動車上起火爆炸過,當時汽車在高速公路上行駛。后來的調查結果認為是接線的螺絲沒有擰緊,導致過熱引起電池起火爆炸。但我們認為由于電池內部短路引發起火爆炸的可能性更大。外部局部螺絲沒有擰緊產生的熱量會引發18650型鋰電池這么嚴重的起火爆炸現象值得懷疑。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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鉛酸蓄電池市場向好 多種方法應對新挑戰

近日,中國電器工業協會鉛酸蓄電池分會在網上召開了行業復工復產情況說明會,會上該分會理事長張瑞表示,進入新常態時期后,鉛酸蓄電池行業的發展從依靠要素投入逐步向依靠創新驅動轉變,勞動密集型逐步向自動化、智能化、服務化轉變,產業發展逐步由粗放型向集約型轉變。行業轉型升級、綠色發展已成共識,綠色制造和綠色產品正在引領行業轉型升級。會議上還公布了鉛酸電池行業 “十四五”規劃指導意見討論稿供業內共同探討。鉛酸電池發展平穩  從協會公布的2019年的數據來看,去年鉛酸蓄電池行業實現總產量2.78億 kVAh,總產值 1980億元。其中超威、理士、南都、風帆、駱駝等龍頭骨干企業的經濟規模增速達到 10%以上,行業整體經濟規模保持了良好的發展勢頭。2019年中國的汽車行業保持了良好的發展狀態,由于目前汽車用蓄電池 100%使用鉛酸蓄電池,2019年汽車用鉛酸蓄電池同比也保持了9%左右的增長率。電動自行車用鉛酸蓄電池市場受到了鋰電池沖擊,2019年電動自行車用鉛酸蓄電池的占比率下降到86.8%左右,同比增長率保持在10.7%。截至去年年底,中國通信基站數量達到841萬個,其中宏基站252萬個,同比增長29.7%。在 “十三五”之前,基站更換的電池100%采用鉛酸蓄電池。進入 “十三五”,中國通信基站的主要運營商中國鐵塔股份有限公司開始采用動力退役鋰電池進行梯次利用,使得鉛酸蓄電池的占比率逐年下降,2019年同比下降32%左右。對外貿易規模小幅下降  此外,針對目前的外貿狀態,分會秘書長伊曉波表示,中國是全球最大的鉛酸蓄電池對外貿易國,產品主要出口美國、歐洲、非洲及中東等國家和地區。 “十三五”之前,鉛酸蓄電池的直接出口量占國內生產總量的 10%左右,并保持穩定的增長和良好的貿易順差形勢。伊曉波表示,進入 “十三五”后,鉛酸蓄電池進出口貿易環境發生了一些變化,主要有以下幾個方面,一是從 2016年開始,國家對鉛酸蓄電池征收 4%的消費稅;二是國內鉛價大幅上漲,與國際鉛價差達 15%以上;三是企業用工成本和環保成本的增大;四是 2018年開始的中美貿易摩擦;受以上因素的影響, “十三五”中國鉛酸蓄電池產品的出口價格優勢逐漸下降,出口量出現小幅下降趨勢。2019年鉛酸蓄電池的出口量為1.7億只,同比下降10.4%。攻克一批基礎共性技術  “十三五”期間,我國鉛酸蓄電池前沿技術,結合產品向中高端邁進的形勢需要,加強了對新型產品技術的攻關和推廣應用,攻克了一批產品基礎共性技術。比如,EFB/AGM啟停電池技術、鉛炭電池技術、小密動力電池技術。部分高端裝備取得突破,連鑄連軋、拉(沖)網成套化極板制造系統;小密動力電池全自動鑄焊線;汽車電池高速數控裝配線;集成式全自動酸循環系統;脈沖快速化充電技術。成套裝備出口持續擴大,隨著中國經濟的快速發展和制造業的迅速崛起,中國鉛酸蓄電池的制造水平也進入了世界先進行列。進入 “十三五”,中國鉛酸蓄電池物美價廉的制造裝備逐漸在國際上享有聲譽,特別是在近年來越南、印度等東南亞、南亞、中東國家和地區鉛酸蓄電池工業的興起發展中,原本由美國、意大利、日本、韓國制造主導的鉛酸蓄電池生產裝備已逐漸轉向中國制造傾斜,裝備的需求形式也逐漸從單一化向成套化、集成化、系統化發展。2019年中國鉛酸蓄電池成套裝備出口數量為2155臺 (套),同比增長23.6%。此外,行業研發試驗能力得到增強, “十三五”期間,天能、超威等行業龍頭企業通過對企業研發試驗能力的重新定位和調整,不斷完善了企業研發試驗體系建設,增強了企業研發試驗的能力?!笆奈濉蹦繕酸槍δ壳疤魬? 伊曉波表示,目前行業存在多重挑戰,行業內部基礎研發不足,高端人才匱乏,行業發展協作不夠,跨界融合推進緩慢。還存在標準欠缺、資金制約、集成基礎薄弱、生產信息數字化水平偏低等問題。同時,競爭環境也亟待改善。他表示,受傳統粗放式工業發展思維模式影響,行業企業還普遍存在重規模輕質量、重速度輕效益、重批量生產輕個性化定制、重制造輕服務的現象,對發展服務型制造的意識還不強。此外,由于創新服務業務,需要資金與人力支持,短期投入較大,而長期面臨諸多不確定因素,如市場風險、技術開發風險、經營風險等,導致生產企業開展服務型制造業務時比較謹慎。鉛酸電池行業 “十四五”規劃指導意見討論稿中提出總體目標是:持續加大科技創新與產業升級,重點推進電池生產智能制造、綠色制造、服務型制造、精益制造與循環制造,大幅提升產品質量、比能量與成本控制水平,實現鉛酸蓄電池產業新舊動能轉化與產業快速升級,加快鉛酸蓄電池產業向世界行業技術大國、技術創新強國轉型;構建我國鉛酸蓄電池產業新的核心競爭優勢。

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《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》征求意見發布

6月2日,國家發改委發布《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》(以下簡稱“征求意見”),征求意見明確:國家實行鉛蓄電池回收目標責任制,到2025年底,鉛蓄電池回收率要達到70%以上。鉛蓄電池生產企業(含進口企業),應通過自主回收、聯合回收、委托回收等方式,實現國家確定的回收目標,于每年3月底前提交上年度目標完成情況報告。詳情如下:關于《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》《飲料紙基復合包裝生產者責任延伸制度實施辦法(試行)》公開征求意見的公告為貫徹落實《國務院辦公廳關于印發生產者責任延伸制度推行方案的通知》要求,我們會同有關部門組織起草了《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法》《飲料紙基復合包裝生產者責任延伸制度實施辦法(試行)》,并通過多種形式征求各方意見,根據反饋情況對文稿進行了修改完善?,F再次向社會公開征求意見。此次公開征求意見的時間為2020年6月2日至2020年7月2日,有關單位和社會各界人士可以登錄國家發展改革委門戶網站(http://www.ndrc.gov.cn)首頁“意見征求”專欄進入公告頁面,提出意見建議。感謝您的參與和支持!附件1:《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》附件2:《飲料紙基復合包裝生產者責任延伸制度實施辦法(試行)》國家發展改革委2020年6月2日

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機房UPS鉛酸蓄電池種類有哪些?優缺點是什么?

數據中心工作人員對于機房備用電源UPS的重要性,應該了如指掌,配置機房的冗余設備還是有必要,畢竟有備無患是機房的行為宗旨。但是雖然機房UPS主機的性能很重要,也不能忽略了對機房UPS蓄電池的選擇,因為蓄電池和UPS是配套使用的。那么UPS蓄電池有哪些種類嗎?各自的優缺點又有哪些?IDC機房蓄電池蓄電池是UPS系統中的一個重要組成部分,它的優劣直接關系到整個UPS系統的可靠程度,然而蓄電池卻又是整個UPS系統中平均無故障時間(MTBF)最短的一種器件。如果用戶能夠正確使用和維護,就能夠延長其使用壽命,反之其使用壽命會大大縮短。蓄電池的種類一般可分為閥控式密封鉛酸蓄電池、膠體電池等。UPS要求所選用的蓄電池必須具有在短時間內輸出大電流的特性。機房UPS蓄電池1、閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)因其體積較小、密封性能好、絕少維護而被廣泛應用于各類UPS電源中。VRLA防止電池內部電解液流動有兩種技術方法:一種是將硫酸電解液與SiO2,膠體混合后充滿電池內部,制成膠體電池(簡稱GEL)。這類產品產量較低,約占VRLA電池總量的15%!另一種是利用超細玻璃棉將電解液不飽和地吸附住,制成吸液式電池或貧液式電池(簡稱AGM)。由于后者具有較好的大電流放電性能,在UPS系統中較多采用,國內廠家也大多生產AGM蓄電池。2、膠體電池膠體電池屬于鉛酸蓄電池的一種發展分類,最簡單的做法,是在硫酸中添加膠凝劑,使硫酸電液變為膠態。電液呈膠態的電池通常稱之為膠體電池。廣義而言,膠體電池與常規鉛酸電池的區別不僅僅在于電液改為膠凝狀。例如非凝固態的水性膠體,從電化學分類結構和特性看同屬膠體電池。又如在板柵中結附高分子材料,俗稱陶瓷板柵,亦可視作膠體電池的應用特色。近期已有實驗室在極板配方中添加一種靶向偶聯劑,大大提高了極板活性物質的反應利用率,據非公開資料表明可達到70wh/kg的重量比能量水平,這些都是現階段工業實踐及有待工業化的膠體電池的應用范例。膠體電池與常規鉛酸電池的區別,從最初理解的電解質膠凝,進一步發展至電解質基礎結構的電化學特性研究,以及在板柵和活性物質中的應用推廣。其最重要的特點為:用較小的工業代價,沿已有150年歷史的鉛酸電池工業路子制造出更優質的電池,其放電曲線平直,拐點高,比能量特別是比功率要比常規鉛酸電池大20%!以上,壽命一般也比常規鉛酸電池長一倍左右,高溫及低溫特性要好得多。(來源:數據中心運營管理)

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5362萬元!瑞達集團中標中國移動2020年至2021年電池集中采購項目

經過移動投標項目組成員近三個月的努力,瑞達集團在《中國移動2020年—2021年高功率鉛酸蓄電池產品集中采購項目》成功中標,中標份額13.04%,總金額約:5362萬元。移動投標項目組成員如下:項目負責人:李浩  項目經理:劉偉    技術支持:黃承權    商務助理:褚藝平瑞達集團成立于2002年,是集研發、生產及經營閥控密閉式鉛酸電池及鋰電池于一體的綜合性企業, 產品主要應用于UPS、通信基站、數據中心、軌道交通、儲能、三輪車、低速道路車、叉車等領域。瑞達研發出的電池各項性能技術指標均達到和超出國際標準,形成了多項自主技術和專利。瑞達本次中標電池針對高功率放電需求,在電池電解液、板柵合金設計、匯流排設計、隔板選擇及飽和度設計等方面進行不同側重點的優化設計,實現了高功率、高可靠性的的最佳結合,目前該系列電池廣泛使用于數據中心,成為美國某國際數據中心指定品牌電池。項目案例01、深圳保稅區數據中心項目瑞達蓄電池在2015年12月助力某公司深圳保稅區一期數據中心項目,該項目占地4000平方米,采用瑞達12V200AH的鉛酸蓄電池,投入使用以來運行良好!02、??诮鹇构I區數據中心項目瑞達蓄電池在2016年8月助力某公司海南??谝黄跀祿行捻椖?,該項目占地3000平方米,采用瑞達12V200AH的鉛酸蓄電池,投入使用以來運行良好!03、科學城金發數據中心項目瑞達蓄電池在2016年10月助力某公司廣州三期數據中心項目,該項目占地8000平方米,為其提供高倍率系列電池HR12-570WL,投入使用以來運行良好!04、印尼太陽能通信基站項目印尼PT.Telkomset為印尼最大電信運營商之一,瑞達于2012年開始向其太陽能基站正式供貨OPzV2-1000,opzv2-800電池,目前累計采購超過12萬只,在印尼千島無電網支持的情況下,電池平均約每天80%DOD的放電情況下,目前未有任何客訴出現,終端用戶非常滿意。05、巴基斯坦電信項目巴基斯坦屬于亞熱帶氣候,當地電力非常缺乏,在首都伊斯蘭堡,通常是來1-2個小時電就停2個小時,因此,該地區對電池的要求非常高,要求電池必須是在高溫下深循環放電,放電深度通常達到80%。但自2014年初在CMPACK機房安裝瑞達電池(DC2-2000)以來,從沒出現電池客訴現象,至今使用良好!

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鉛酸蓄電池仍是主流 汽車啟停市場或將迎來黃金發展期

近年來,中國政府對汽車的油耗標準要求日趨嚴格,在此背景下可有效節省油耗的啟停系統逐步成為乘用車型的標準配置。有預測稱,2020年國內將有1500萬輛新車配置啟停系統。未來幾年將迎來中國汽車啟停電池市場的黃金發展期,市場前景十分廣闊。據電池中國網了解,汽車啟停電池具有很高的技術壁壘,因為啟停車需要更加頻繁的啟動及在怠速時為車載電器供電等要求,對啟停電池要比對普通電池有更高的性能要求。目前,市場上大規模應用的啟停電池分為EFB和AGM兩種,鉛酸蓄電池仍是啟停電池市場的主體,市場份額約占90%,鋰電池市場占比還非常小。在啟停電池領域,目前國內品牌主要有風帆、駱駝、雙登、超威、南都、天豐等,國外品牌主要有瓦爾塔、德國MOLL、湯淺、博世、江森自控等。今年電池中國網在走訪調研時了解到,風帆公司具備約3000萬只鉛蓄電池(含500萬只AGM、EFB電池)年生產能力,是一汽大眾、上海大眾、上海通用、北京現代、東風汽車等國內大多數規模汽車制造商的常年合作方,并為奧迪、奔馳、寶馬等豪華品牌車供應AGM電池。在前不久舉行的2019年中國國際鉛酸蓄電池高峰論壇上,風帆研究院主任工程師裴新彬介紹了汽車啟停系統電池技術的發展趨勢,并分享了風帆公司多年來在汽車啟停系統電池領域的研究成果與創新實踐。啟停系統裝配率大幅提升據裴新彬介紹,美國從2012年開始推廣汽車啟停系統,裝配率于2017年有了大幅度提高。他表示,到目前為止,裝備發動機啟停系統是降低汽車排放最易實施、效果最明顯的方法。目前啟停系統在發達國家已經普遍推廣,預計到2020年歐洲的啟停系統裝配率可達90%,美國的啟停系統裝配率可達57%。而從中國市場來看,啟停系統裝配率也在迅速增加。裴新彬給出的數據是:2012年國內汽車啟停系統的標配率僅10.24%,到2018年已經達到56.29%。具體來看,目前國內的合資品牌汽車如奔馳、寶馬、奧迪、大眾、通用等已經將啟停系統作為標配,其中高端的汽車品牌基本使用AGM電池,大眾、日系車大部分使用EFB電池,國內自主品牌的主流車型也使用EFB電池?!半S著2020年汽車國六標準的實施,啟停技術將成為車企降低油耗的首選之一,作為啟停系統核心的啟停電池將受到更多的關注?!?裴新彬作出判斷,同時他也指出,爆發的啟停電池市場也將受到更多的監管。性能更優的啟停電池從技術上來講,裴新彬表示,與傳統的電池相比,啟停系統對EFB電池性能提出更高的要求:較高的循環壽命,較普通蓄電池提高2-3倍;比較高的低溫高倍放電性,較普通電池提高25%以上;較高的安全性,需要考慮EFB電池的功能設定等問題;較好的動態充電能力,能夠適應啟停汽車的充電策略,在不同的荷電情況下快速完成自身的動能補充;較好的一致性。為了滿足降低油耗和排放的需求,目前汽車充電系統采用智能充電,主要依據電池電量、溫度進行動態調整。裴新彬講解到,啟停系統是通過在電池的負極安裝EBS裝置來實現,裝置采集電池電壓、電流溫度然后確定電池的SOD值。裴新彬談到,為了提高電池的循環壽命,要選擇合適的板柵類型,有拉網板柵、沖孔板柵、澆鑄板柵、連鑄板柵等。為了提高電池的低溫放電能力,要增加板柵的放電面積。同時,裴新彬表示,風帆公司還對EFB電池殼體材料和結構進行了優化,有效保證高安全性?!帮L帆公司的EFB電池,還設置了攪拌的裝置,我們稱為導流槽,這種導流裝置能夠起到混淆上下部膽結液密度的作用,以達到緩解電解液分層的目的,該裝置也得到大眾實驗室的認可?!迸嵝卤蛑v解說。在研發中,風帆公司還考慮到蓄電池虧電的問題。有調查數據顯示,在關于汽車蓄電池的各種投訴中,涉及電池虧電的情況占比比較大?!笆紫纫⒅谽FB電池的虧電問題,電源匹配有問題也會影響EFB電池的使用壽命?!迸嵝卤虮硎?,“我們在生產EFB電池的時候,都經過了嚴格的啟停測試,即便換了原裝電池之后,啟停系統依舊正常?!贝送?,裴新彬還談到了采用雙電池系統的輕混汽車,這種雙電池系統包括一只12V蓄電池(AGM或EFB)和一套48V鋰電池系統?!跋乱徊捷p混汽車和混動汽車市場即將到來,EFB電池的應用量將會更大?!迸嵝卤蜃鞒稣雇?。

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調查表明鉛酸電池成為美國回收率最高的消費產品

根據美國蓄電池理事會(BCI)最新發布的《美國回收率研究》年度調查報告,鉛酸電池是當今美國“回收率最高”的消費類產品。代表鉛酸電池廠商和汽車電池行業廠商利益的美國蓄電池理事會(BCI)日前發布了這份研究報告,該組織使用了2018年的調查數據。調查表明,美國2014年至2018年的鉛酸電池回收率為99%,這使其回收率比其他消費類產品還要高。美國蓄電池理事會(BCI)執行副總裁Kevin Moran表示,“美國鉛酸電池的回收率接近99%。鉛酸電電池主要成分(例如塑料、酸和鉛)成為寶貴的資源,可用于制造包含80%以上可回收材料的新型鉛酸電池。這些數據強化了鉛酸電池是一種支持可再生能源儲能和綠色交通增長的明智、可持續的選擇?!盡oran表示,根據美國蓄電池理事會(BCI)的調查,全球70%以上的可充電電池是鉛酸蓄電池。Kevin Moran的論點與電池廠商Trojan Battery 公司的代表類似。這位代表表示,鉛酸電池在存儲太陽能方面仍在發揮重要的作用,鉛酸電池的投資成本(并不是終身運行成本)比鋰離子電池更低。與此同時,鋰離子電池不僅比許多人認為的更具可回收性,廢舊或部分廢棄的鋰離子電池和相關廢棄物具有更高的價值。除此之外,鋰離子電池還可以在電池單元級別上進行監控。許多業界人士表示,這為了解鋰離子電池性能和使用壽命提供了一個清晰的窗口。最近,加拿大電池回收廠商Li Cycle公司從處理廢舊鋰離子電池的過程中回收了中的大部分可用材料(其中包括鈷),而英國的Aceleron公司也已開始將二次電池用于在肯尼亞部署的住宅太陽能系統。此外,雖然鉛酸電池本身是可回收的,但在非洲等新興市場,由于回收的供應鏈并不完善,很多鉛酸電池被重復使用多次,并且一些電池已經泄漏了有毒物質。

作者: 劉伯洵 詳情
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磷酸鐵鋰走向“分化”背后的機遇

磷酸鐵鋰也開始“分化”了。在基站、電動兩輪車,一些場景簡單的領域甚至部分小型儲能市場,“性價比”成為影響采購的主要因素;在電動汽車、船舶以及特定領域,磷酸鐵鋰品質和“性價比”共同起作用?!?G基站備用電源對于磷酸鐵鋰的性能要求和應用場景要求要低于車用,”一業內人士告訴電池中國網,這也就可以解釋為何中國移動、中國鐵塔的磷酸鐵鋰招標最終會是價格優勢者勝出了。據電池中國網了解,此前中國移動1.95GWh磷酸鐵鋰招標中,中標者最高報價為0.703元/Wh(不含稅單價,下同),而價格最低者只有0.626元/Wh。據業內人士透露,盡管中國鐵塔沒有公布各家企業的中標價格,但實際上中國鐵塔2GWh磷酸鐵鋰招標價格要比中國移動還低?!氨葋喌蠄髢r0.728元/Wh,寧德時代報價0.759元/Wh,國軒高科報價0.851元/Wh,”該人士表示,他們報價都“有些高”,所以都落選了,“盡管這三家企業在車用磷酸鐵鋰領域都是頭牌企業?!迸c電動汽車比起來,5G基站備用電源應用場景相對固定,受到外力影響也較小,能量密度高、循環壽命長、溫度特性好就可以了,并不需要電池一定要達到車規級,其總的成本也自然不會像車規級磷酸鐵鋰那么高了,“能用、夠用、好用,價格實惠就好?!边^去兩年我國政府聯合車企、電池企業、中國鐵塔推廣退役電池在5G基站儲能梯次利用,也正是因為基站電源對于電池性能要求要低很多,所以“車上用完基站還能接著用?!辈贿^,隨著磷酸鐵鋰成本持續下降,5G基站也開始“拋棄”退役電池,干脆直接采購新電池了。實際上,在小編看來,這也反映出磷酸鐵鋰的應用趨勢:在基站、電動兩輪車,一些場景簡單的領域甚至部分小型儲能市場,客戶對于磷酸鐵鋰的品質容忍度要大得多(與鉛酸電池相比,低端磷酸鐵鋰已經有能量密度、循環壽命、耐溫寬性能、充放電速率優勢),“性價比”成為影響采購的主要因素;在電動汽車、船舶以及特定領域,磷酸鐵鋰品質和“性價比”共同起作用。簡而言之,磷酸鐵鋰也開始“分化”了?!胺只笔袌龅臋C遇  行業機構數據顯示,2019年我國磷酸鐵鋰材料產量約為10萬噸,其中主要分布在1-5月和9-10月,產量較為集中主要受新能源汽車產銷影響,而新能源汽車產銷又受補貼政策影響,因而呈現這種分布。今年1-3月,由于受新冠肺炎疫情影響,新能源汽車市場幾乎陷入停滯狀態,電動汽車市場對于磷酸鐵鋰的需求也降至冰點,但是磷酸鐵鋰材料產量受到的沖擊卻并不大。數據顯示,自3月份以來磷酸鐵鋰材料產量就已經恢復到去年平均水平線?!?G基站儲能市場上半年需求比較明顯,尤其是中國移動、中國鐵塔兩家磷酸鐵鋰招標就達到4GWh,”業內人士分析認為,上半年5G基站等儲能市場成為需求主力,東邊不亮西邊亮,儲能業務帶動磷酸鐵鋰材料迅速回暖。據電池中國網了解,截至5月底,包括中國鐵塔、中國移動、中國聯通、中國電信、廣電系統以及華為共建成5G基站約44萬個。根據上述幾家企業規劃,今年還要建設115萬個5G基站。結合投資建設規模,預計今年僅5G基站用磷酸鐵鋰電池需求就有望達到10GWh。這一市場的爆發,也將帶動磷酸鐵鋰材料的增長。有機構預計,今年磷酸鐵鋰材料產量有望達到13萬噸,增長高達30%,與三元材料產量齊平。這也將改變磷酸鐵鋰材料近年來被三元材料差距越拉越大的局面。值得注意的是,由于5G基站等市場對于磷酸鐵鋰電池品質容忍度較高,“性價比”更關鍵,因而上游市場也開始分化。行業機構數據顯示,今年1-5月,磷酸鐵鋰材料前5家企業的市場份額已經從2019年的78%下降到2020年的73%,5月份更是跌到65%以下。這背后反映的是,傳統非車用動力磷酸鐵鋰材料企業的崛起。車用、船舶等領域磷酸鐵鋰走向“高端化”  受財政補貼退坡,以及磷酸鐵鋰電池技術提升等影響,今年以來,磷酸鐵鋰在乘用車市場開始回暖,特斯拉Model 3推出磷酸鐵鋰版本、比亞迪新車漢搭載磷酸鐵鋰“刀片電池”,此外北汽EU5、上汽榮威等熱銷車型也增加了磷酸鐵鋰版本。成本方面相較三元有明顯優勢是推動車企增加磷酸鐵鋰版本的重要因素。不過,由于市場需求的推動,磷酸鐵鋰在車用領域也開啟了“向上”的技術提升路徑,車用市場磷酸鐵鋰電池逐漸走向高端化,有望改變人們對于磷酸鐵鋰只配低端車的“固有印象”。在技術提升方面,2019年國內幾家磷酸鐵鋰巨頭都有動作。如寧德時代、比亞迪通過結構創新,使得磷酸鐵鋰電池包體積利用率及能量密度均有提升,一方面提升了電池包整體帶電量,另一方面通過減少電池包內結構,進一步降低了成本;力神電池、國軒高科則同時基于磷酸鐵鋰材料本身,不斷突破磷酸鐵鋰單體和系統能量密度的上限。無論是結構工藝創新,還是從材料本身著手,專注于傳統車用領域的動力電池生產企業,都希望通過技術創新,進一步提升磷酸鐵鋰電池的性能,進而拓寬其在車用市場的份額。因而我們認為,未來車用領域磷酸鐵鋰電池技術仍然會持續“向上”。得益于動力電池技術的提升,以及成本持續的下降,為推動船舶領域綠色發展,近年來船舶電動化趨勢漸升,鋰電池開始在船舶上得到大力推廣應用,目前在內陸河湖頻頻可以看到電動船舶的影子?!澳壳按坝昧姿徼F鋰電芯與新能源車用磷酸鐵鋰電芯要求基本一致,不過船舶鋰電池系統要求更高,對安全、消防系統要求都比電動汽車更高?!币浑姵仄髽I人士認為,“應用于電動船舶上的磷酸鐵鋰電池還將面臨較多技術驗證,需要更嚴格的規范標準,可以預見未來船舶用磷酸鐵鋰電池也會向著更高性能方向發展?!背穗妱悠?、船舶等領域,在大型儲能項目領域,也對磷酸鐵鋰電池提出了更多要求,如要求電池循環次數可以做到7500次甚至1萬次以上,保證儲能電池應用年限達到20年之久。這些應用場景的特性都在推動磷酸鐵鋰電池路線的分化。應用場景“分化” 企業多線布局  事實上,盡管磷酸鐵鋰電池應用場景的不同,對于其品質要求不同,給了很多企業機會,但是市場競爭是殘酷的,傳統車用動力領域的巨頭也在挖掘拓展細分市場,采用不同產品戰略,分食更多市場蛋糕。今年大火的5G基站,傳統動力領域的磷酸鐵鋰企業已經積極參與進來,如寧德時代、比亞迪、國軒高科、力神電池、億緯鋰能、鵬輝能源等企業已經參與了中國移動、中國鐵塔相關項目的招標,并且力神電池、億緯鋰能、鵬輝能源已經取得了一定的成果。盡管寧德時代、比亞迪、國軒高科等在今年中國移動、中國鐵塔兩項大額磷酸鐵鋰招標中鎩羽而歸,但熟悉了這個市場的打法之后,相信他們會調整打法重新回歸,預計在接下來的項目參投中,競爭也會更加激烈。而這種情況會推演到磷酸鐵鋰電池的所有應用領域,無論是高端還是低端,頭部企業都可以憑借技術、規模、資金優勢,采用不同產品戰略“精準打擊”,而唯一限制的因素或許是這個市場的回報是否與他們的投入成正比。撰稿:方傾燃

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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我國鋰離子電池產業國際競爭力明顯提升

隨著我國鋰離子電池行業骨干企業創新能力的持續增強、生產規模不斷擴大并加快海外布局,龍頭企業國際競爭力有了明顯提升,逐步打開全球市場。目前,我國鋰離子電池進出口順差在穩步擴大,為我國鋰離子電池產業持續健康發展提供了強有力的支撐。2010-2019年我國鋰離子電池產量和同比增速數據來源:國家統計局,賽迪智庫,2020.5強化投入骨干企業技術水平持續提升近年來,我國鋰離子電池行業骨干企業高度重視創新能力建設,研發投入保持了高速增長。寧德時代2019年研發投入達到了29.9億元,同比增長50.3%,增速較2018年提高了近30個百分點,占2019年企業營業收入的比重為6.5%。國軒高科2019年研發投入5.9億元,同比增長19.2%,占當年營業收入的比重高達11.9%。負極材料龍頭企業貝特瑞2019年研發支出金額2.4億元,同比增長29.9%,占當年營業收入的比重為5.4%。寧德時代、國軒高科、天津力神等企業先后研發出能量密度超過300Wh/kg的單體三元電池,國內磷酸鐵鋰電池單體能量密度已經突破190Wh/kg,均達到國際先進水平。2019年我國鋰離子電池行業兩大龍頭企業寧德時代和比亞迪先后在電池成組技術方面取得重大突破,寧德時代推出了全新的CTP(Cell To Pack)高集成動力電池開發平臺,比亞迪則主打“刀片電池”,兩家企業從不同角度提高電池包體積利用率,提升系統能量密度,降低生產成本。走出國門龍頭企業加速向國際巨頭邁進積極開拓國際市場,加強全球布局是我國鋰離子電池產業的主要目標之一。一方面,國內動力電池企業以及關鍵材料供應商加大國際市場拓展力度,成效較為明顯,寧德時代、國軒高科等國內動力電池企業逐步進入歐美新能源車企供應鏈,廈門鎢業、貝特瑞、上海恩捷等關鍵材料生產企業也先后成為三星SDI、LG Chem等鋰離子電池國際巨頭的供應商。另一方面,我國眾多鋰離子電池產業鏈上企業加快“走出去”的步伐,多方式加強海外布局,如遠景能源收購了日產旗下AESC動力電池業務控股權,寧德時代歐洲工廠正式動工,孚能科技、蜂巢能源、微宏動力相繼表示將在歐洲建立動力電池工廠,天賜材料、新宙邦、先導智能等企業分別計劃在韓國、波蘭、瑞典設置全資子公司。為搶占動力電池市場鰲頭,寧德時代聚焦動力電池領域,立足我國新能源汽車市場,逐步打開國際市場,相繼打入特斯拉、本田、現代、豐田、沃爾沃、大眾、捷豹路虎、標致雪鐵龍、奧迪等國際品牌供應鏈,在2018年超過松下成為全球最大的動力電池供應商,2019年其動力電池出貨量銷售量達到40.3GWh,同比增長90.0%,動力電池裝機量繼續高居世界第一,全球動力電池市場占有率29%。寧德時代也憑借其在動力電池市場的出色表現,不斷縮小與LG Chem、松下等行業巨頭之間的差距。2019年寧德時代鋰離子電池業務實現營業收入56.3億美元,同比增長50.1%,高居全球前五大企業之首,與位居榜首的LG Chem之間的差距約為16億美元,較2018年明顯縮小。國際市場逐步打開鋰離子電池出口持續增長目前,得益于歐洲新能源汽車產量快速增長,我國鋰離子電池對歐洲出口金額近兩年保持高速增長,成為拉動我國鋰離子電池出口增長的主要動力,2019年我國鋰離子電池對歐洲出口金額達到了33.0億美元,同比增長高達64.2%,位居各大洲之首。歐洲占我國鋰離子電池出口總額比重達到了25.3%,較2018年提高了6.7個百分點。歐洲對2019年我國鋰離子電池出口金額增長的貢獻率達到了58.6%,成為主要增長動力來源。目前,我國鋰離子電池產業對主要國家或地區出口的金額保持增長勢頭。2019年我國鋰離子電池出口金額超過1億美元以上的國家和地區有21個,較2018年增加了6個。2019年,在中國內地鋰離子電池出口額前20位的國家及地區中,只有對中國香港、越南出口金額出現了同比下滑,對其他國家及地區出口金額則是不同程度增長。其中,對德國出口金額為12.1億美元,同比增加4.8億美元,增長金額位居各國家及地區之首,同比增速達到65.7%,排名上升3位,首次擠進前三;對美國出口金額為18.7億美元,較2018年增加了4.3億美元,增長金額僅次于德國,其排名繼續位居第二,并不斷拉近與首位的中國香港之間的差距;對斯洛伐克出口額同比增速高居前20位國家及地區之首,2019年出口金額為1.7億美元,同比增長超過2700%,排名躍升50位至第13位;對波蘭和西班牙的出口金額排名均提升了8位,對波蘭出口金額為2.9億美元,同比增長200%以上,對西班牙出口金額為1.3億美元,同比增長超過100%。據海關總署數據,2019年我國鋰離子電池出口20.9億只,首次突破20億只,同比增長7.7%,持續增長勢頭得以保持;出口金額130.3億美元,同比增長20.3%,延續高速增長態勢,增速較上年回落15.4個百分點;出口平均單價繼續提升,2019年我國鋰離子電池出口單價達到6.2美元/只,較2018年5.6美元/只提高了10.7%。與此同時,在2019年我國鋰離子電池進口僅14.4億只,同比2018年下降12.7%,降幅較上年擴大11個百分點;進口金額37.3億美元,同比下降4.1%,在2018年出現小幅增長之后再次下滑;進口平均單價穩中有升,2019年我國鋰離子電池平均進口單價2.6美元/只,較2018年的2.4美元/只小幅上漲8.3%。進出口順差高速增長我國鋰離子電池產業穩步發展在2019年,我國鋰離子電池進出口貿易順差持續擴大。根據海關總署數據計算,2019年我國鋰離子電池進出口實現貿易順差進一步擴大至93.0億美元,較2018年的69.4億美元增長34.0%,增速繼續保持高位,增幅較2018年下滑13個百分點。同時,受進出口順差持續擴大拉動,我國鋰離子電池產業克服國內新能源汽車產量下滑、電池價格持續下降等不利影響,仍保持了穩步發展勢頭。國家統計局數據顯示,2019年我國鋰離子電池累計產量為157.2億只,同比增長12.4%,增速較2018年明顯回落,延續了2016年以來增速持續下降態勢。2019年我國鋰離子電池產業規模較上年小幅增長至1750億元,增速僅為1%,增速繼續呈現回落態勢。展望未來,全球新能源汽車市場長期向好的局面不會改變。以寧德時代、比亞迪、國軒高科、天津力神等為代表的我國鋰離子電池骨干企業仍將在國內和國際兩個市場直面跨國巨頭的競爭,唯有加大投入,搶占技術優勢、構建規模優勢,方能在激烈的市場競爭中取得先機、實現超越,帶動產業鏈上下游全面進步,實現我國鋰離子電池產業由并跑到領跑的歷史性轉變。

作者: 余雪松 詳情
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優化動力電池市場組成 “五分鐘”強制標準正式出臺

自2019年以來,新能源汽車迎來了高速增長,但是隨之而來的新能源汽車自燃問題引起了廣泛的關注。為了保障新能源汽車行業健康穩定發展,保護消費者生命、財產安全,國家發布強制標準,要求電池單體發生熱失控后,電池系統在五分鐘內不起火、不爆炸,為乘員預留安全逃生時間。該強制標準將于明年正式開始實施。為什么需要“五分鐘”強標首先了解下強制標準的“五分鐘”是如何規定的,這五分鐘不是從看見汽車冒煙到整車起火的時間,而是從電池單體發生熱失控發出警報開始,到整車著火的時間不得短于五分鐘。新能源汽車自燃往往發生得突然且迅猛, “五分鐘”強制標準可以為乘客預留一定的逃生時間,盡量降低人身危險和財物損失。五分鐘的預留時間看似夠用,實則并不寬裕。在嚴重的交通事故中,如果發生車體變形導致車門無法打開、或者乘客受傷昏迷而喪失自我逃生能力,此刻10分鐘甚至15分鐘的逃生時間都是無意義的。竭盡全力 高鎳三元鋰電池面臨大考三元鋰電池本身材料特性決定了其熱穩定性、耐高溫性能差。從近期關于三元鋰電池的針刺測試視頻中也可以清晰看出,在鋼針刺入后,三元鋰電池的暴脾氣可謂是一觸即發、迅速燃燒,火光沖天,其中以NCM811電池的燃燒速度最快。三元鋰“一刺即燃”的個性能否滿足國家標準?要知道,電池的安全防護措施也是很強的,目前電池防護措施包括電芯、模組、BMS、PACK等多層級的防護,發生熱失控后各個層級的阻燃、隔熱、降溫措施等都可以延緩電池包的著火時間,使其滿足“五分鐘”的強制要求。但并不是所有的三元鋰電池都可以滿足“五分鐘”強制要求,安全防護不夠、熱失控管理措施不到位的三元鋰電池根本無法滿足“五分鐘”強制要求。因此,根據國家法規的強制要求,可以淘汰掉一部分安全性能差的動力電池產品,促進新能源汽車行業健康發展。輕輕松松 刀片電池表示通過標準毫無壓力此次國家強制標準對于三元鋰電池來說是一場“選拔型考試”,但是對于比亞迪全新推出的刀片電池來說僅僅是“日常隨堂練習”。刀片電池所采用的磷酸鐵鋰材料本身就具有穩定性好、耐高溫的特性,再加上比亞迪磷酸鐵鋰電池技術優勢和安全保障,安全成為了刀片電池的特有標簽。從針刺測試視頻可以看到,刀片電池在被針刺貫穿后不冒煙、不著火,且溫度保持在30°C到60°C之間,一個小時之后依舊“不溫不火”,安全性能極高。針刺測試造成電芯內部短路引發的熱失控,完全被刀片電池給控制下來了。從“五分鐘”強標的推出,我們可以看到動力電池安全問題已經受到了國家高度重視,新能源汽車發展正在向更加安全的道路上邁進?!拔宸昼姟睆姌藭蕴恍┌踩夹g不過關的三元鋰電池,但是對于磷酸鐵鋰電池、刀片電池等安全性高的電池卻是一種新的機遇。對于乘客來說,五分鐘逃生時間還是太短,希望市場出現更多類似刀片電池一樣安全可靠的動力電池,讓消費者出行變得更加安全舒心。來源:經濟日報-中國經濟網

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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另外一個角度看待磷酸鐵鋰鋰電池安全性問題

安全性問題是動力型鋰離子電池在電動車輛中使用時最為關注的問題之一,其影響因素很多,包括正負極材料、隔膜、電解液以及電池設計與電源管理系統等一系列的問題。目前所做的鋰離子電池安全性測試和評估都是抽樣將成品電池在不同濫用狀態下進行各種安全性試驗,而磷酸鐵鋰材料以及磷酸鐵鋰電池的優異安全性能也是在這些條件下測試出的。而關系到鋰離子電池安全性的更重要的一個因素是因為材料以及電池的內在原因而存在的短路的可能性以及短路的較高幾率。而以金屬鋰為負極的鋰二次電池就是因為存在在充放電過程中由于鋰枝晶的產生會刺穿隔膜引起內部短路的安全問題而被放棄。一般認為,鋰離子電池在正常使用狀態下是安全的,這從日本豐田公司利用業內認為安全性最差的鎳系化合物作為正極材料也可以看出。盡管磷酸鐵鋰材料從熱力學方面來說,其熱穩定性和結構穩定型是目前所有正極材料中最高的,并且在實際安全性能測試中也被驗證,但從材料以及電池內在發生短路的可能性和幾率來看,它可能又是最不安全的。首先,從材料的制備來說,磷酸鐵鋰的固相燒結反應是一個復雜的多相反應(盡管有一些合成技術宣稱是液相合成工藝,但是最終都需要高溫固相燒結這一過程),有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅體以及還原性氣相。為了保證磷酸鐵鋰中的鐵元素是正二價,燒結反應必須在還原性氣氛中進行,而較強的還原性氣氛在將三價鐵離子還原成正二價鐵離子的過程中,存在將正二價鐵離子進一步還原成微量單質鐵的可能性。單質鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質,這也是日本沒有將磷酸鐵鋰應用于動力型鋰離子電池中的主要原因之一。此外,固相反應一個顯著的特點是反應的緩慢性和不徹底性,這使得在磷酸鐵鋰中存在微量Fe2O3的可能性,美國阿貢實驗室將磷酸鐵鋰高溫循環性差的缺陷歸結為Fe2O3在充放電循環過程中的溶解以及單質鐵在負極上的析出。此外,為了提高磷酸鐵鋰的性能,必須將其顆粒納米化。而納米材料的一個顯著特點是結構穩定性和熱穩定性較低,化學活性較高,這在某種程度上也增加了磷酸鐵鋰中鐵溶解的幾率,特別是在高溫循環與儲存條件下。而實驗結果也表明,在負極上通過化學分析或者能譜分析,測試到鐵元素的存在。從磷酸鐵鋰電池制備的方面來說,由于磷酸鐵鋰納米級顆粒較小,比表面積較高,并且由于采用碳包覆工藝,高比表面積的活性炭對空氣中的水分等氣體具有很強的吸附作用,造成電極加工性能不佳,粘結劑對其納米顆粒的粘附力較差。無論在電池制備過程中還是在電池的充放電循環和儲存時,納米顆粒都容易從電極上脫離,造成電池的內部微短路。據我們所知,磷酸鐵鋰電池無論在電池廠家的制造過程中還是在消費者使用過程中,短路率較高。電池廠家往往多從電池制備工藝入手去查找問題,而對由于磷酸鐵鋰材料內在的原因引起短路這一問題往往認識不到。美國A123的18650型磷酸鐵鋰電池幾年前就在電動車上起火爆炸過,當時汽車在高速公路上行駛。后來的調查結果認為是接線的螺絲沒有擰緊,導致過熱引起電池起火爆炸。但我們認為由于電池內部短路引發起火爆炸的可能性更大。外部局部螺絲沒有擰緊產生的熱量會引發18650型鋰電池這么嚴重的起火爆炸現象值得懷疑。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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1.8億!億緯鋰能中標中國移動磷酸鐵鋰電池采購項目

5月20日晚間,惠州億緯鋰能股份有限公司(下稱“億緯鋰能”,300014)發布公告稱,近日收到中國移動2020年通信用磷酸鐵鋰電池產品集中采購項目的《中標通知書》,確定公司為該項目的中標人,投標價格為13.73億元(不含稅),中標份額為13.04%,對應中標金額約為1.79億元。億緯鋰能表示,近年來隨著5G技術的日益成熟和物聯網應用的普及,公司戰略性地率先布局儲能市場,積極參與5G基站建設等項目。此次項目中標,體現了公司通信電源產品在市場競爭中的優勢地位,有利于公司進一步深化業務布局,豐富公司在通信儲能領域的技術積累和服務經驗,推動公司在通信電源產品市場的進一步擴展。若中標項目順利實施,預計將對公司未來經營業績產生積極影響。此前,中國移動于3月4日發布2020年通信用磷酸鐵鋰電池產品集中采購招標公告,采購通信用磷酸鐵鋰電池共計6.102億Ah(規格3.2V),采購需求滿足期為1年。此次招標不劃分標段,采用份額招標,中標人數量為6至8家。根據中國移動日前發布的《2020年通信用磷酸鐵鋰電池產品集中采購中標候選人公示》,江蘇中天科技股份有限公司、江蘇海四達電源股份有限公司、雙登集團股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江南都電源動力股份有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、哈爾濱光宇電源股份有限公司、東莞力朗電池科技有限公司等8家公司入圍,最多中標份額為18.85%。億緯鋰能成立于2001年,公司主要業務是消費電池和動力電池的研發、生產和銷售。消費電池主要應用于消費與工業領域,包括鋰原電池、小型鋰離子電池等。動力電池主要應用于動力與儲能領域,包括新能源汽車電池及其電池系統、儲能電池等。2020年一季報顯示,億緯鋰能報告期內實現營業收入13.09億元,同比增長19.20%;實現歸屬于上市公司股東的凈利潤2.52億元,同比增長26.05%。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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5G基站/船舶/輕型車/工程機械 鋰電配套“遍地香”

動力電池在迫切尋求除汽車以外新的消納場景時,新興市場也適時伸出了“橄欖枝”??梢钥吹?,鋰電池正在更廣闊的應用層面開始應用及替代,輕型車、5G基站、電動工具、船舶、工程機械(AGV、叉車、礦卡)等領域,都在加快鋰電池的滲透。近期,全國政協委員、寧德時代董事長兼首席運營官曾毓群,提交的兩份與鋰電池應用發展相關的提案,分別指向電化學儲能“新基建”與工程機械電動化,旨在推動能源變革,響應藍天保衛戰。鋰電池配套“遍地開花”的背景是,近十年鋰電池在電動車領域的產業化應用已獲得成熟驗證,規?;圃?、技術迭代、工藝升級、供應鏈管理帶來的性能提升與成本下降,輔以政策的相關加持,為鋰電池在各個領域的替代應用奠定基礎。由近及遠看,近,5G基站、輕型車、電動工具、TWS、電子煙、AGV等對于鋰電池的市場需求已經鋪開,接下來市場規模穩增可期。遠,電化學儲能用鋰電已悄然蓄力,48V、船舶、工程機械電動化等“山雨欲來”,更廣闊的市場空間藍圖顯現。無論是車用動力電池領域還是新興應用市場,鋰電池的配套都在加速走向舞臺中央。市場藍圖已經繪就,接下來將是各個電池企業在細分領域的爭奪競演。輕型車:2020全球用鋰電池出貨量超11GWh電動自行車“鉛改鋰”紅利窗口開啟,鋰電池在該領域的需求被進一步激活。行業數據顯示,2020年一季度,國內電動輕型車(含主機廠、共享及渠道)鋰電池銷量約114萬組,同比大幅增長。高工產研鋰電研究所(GGII)數據顯示,受下游需求強勢拉動,2019年中國自行車用鋰電池出貨量達5.450GWh,同比增長61.5%。預計2020年將提升至8.448GWh,同比增長55%。若將視角放至全球市場,電動輕型車(注:中國輕型車以自行車為主,故上文主稱自行車)用鋰電池需求則更為可觀。GGII數據顯示,2019年全球輕型車用鋰電池出貨量達8.386GWh,同比增長40.3%,至2020年,預計出貨量達11.296GWh,同比增長34.7%。值得一提的是,共享出行、外賣、快遞等新興市場呈勃發式曲線向上增長,作為核心配套環節,共享換電成為輕型車鋰電池環節中新的賽道風口。目前互聯網巨頭騰訊、阿里、美團已相繼加入戰局。高工鋰電了解到,共享電單車與電池的配套比例在1:1.5。即共享電單車每新增100萬輛,將帶動約1GWh的鋰電池需求量。新國標政策紅利下,可觀的“鉛改鋰”浪潮吸引了眾多電池企業參與。從參與角逐的企業來看,包括深度扎根的星恒電源、天能、博力威等,行業巨頭寧德時代、ATL、BYD,圓柱代表遠東電池、海四達、力神、億緯、比克、卓能等。5G基站:2020年鋰電需求量將達10GWh近期,中國移動2020年通信用磷酸鐵鋰電池產品集中采購招標正式公布,約1.9GWh的電池采購供應被中天科技、海四達、雙登集團等8家鋰電池企業瓜分。中國鐵塔2GWh的磷酸鐵鋰(新電池)備電招標尚未開標,行業內盛傳其將在接下來開啟新一輪備電領域梯次利用電池的招標??梢姟靶禄尽憋L口下,5G基站對于鋰電池的需求正在不斷釋放。GGII分析認為,2020年國內將大力發展5G和基建工程項目,雙向驅動作用下,5G基站將是2020年大力推動的必然趨勢。保守預計,2020年新建及改造的5G基站需求量將達到10GWh。目前,參與基站鋰電池市場競爭的企業包括中天科技、海四達、雙登集團、南都電源、拓邦股份等一批在基站電池領域扎根的老牌企業。同時,頭部企業寧德時代、ATL、比亞迪、力神也在瞄準儲能及基站市場。包括國軒高科、安馳科技、鵬輝能源、瑞浦能源等極具發展潛力的企業,都在這塊市場有不同程度的發力。值得一提的是,從本次中移動的開標情況看,第一中標人的含稅單價已經低至0.708元/Wh,低于最高中標限價約40%。前八位中標人的價格也均低于0.78元/Wh。需要警惕的是,極低的價格與市場搶占思維或快速形成洗牌窗口,但無利潤的價格博弈也有可能造成產品的安全性降低,擾亂行業的持續健康發展。電動工具:400億鋰電池市場等待出擊行業數據顯示,2019年全球電動工具市場規模318億美元(約合人民幣2252億元),按照年復合增長率5.5%計算,到2024年,全球電動工具市場規模將達到417億美元(約合人民幣2953億元)。其中,無繩電動工具滲透率已超過50%。鋰電池成本占比20%-30%,以此粗略計算,至2024年,全球鋰電池市場規模至少將達到295.3億-443億元人民幣。從數據來看,歐美地區是近幾年電動工具增長最快的市場。接下來,亞太地區的電動工具市場將在預測期內或以最快的復合年增長率增長。目前,無繩電動工具應用以歐美市場為主,TTI、百得、博世、牧田、寶時得等大型企業占據主要市場份額。從電芯供應鏈來看,目前三星SDI、LG、松下、Murata等國際電池企業仍占據著全球電動工具主要的市場份額,其中三星SDI的市占率達到50%以上。國內方面,天鵬電源、億緯鋰能、海四達、鵬輝能源奮力追趕,2019年國內電動工具鋰電池出貨量為5.4GWh,同比增長54.8%。從趨勢看,基于國內電芯廠在高倍率圓柱型電芯領域的進展加快,在性能、規模、成本等綜合優勢加持下,電動工具巨頭對于電芯供應鏈的選擇已經明顯轉向中國。這意味著到2024年,400億電動工具用鋰電池市場將等待中國電池企業搶占出擊。船舶電動化:2025年超35GWh鋰電需求開年以來,國軒高科、億緯鋰能、寧德時代等頭部動力電池企業在電動化船舶領域傳出新進展。3月,國軒高科子公司獲2020年首批3船套船舶動力鋰電池系統訂單;4月,搭載億緯鋰能磷酸鐵鋰電池“闊闊真公主號純電動游船建造”開工;5月,搭載寧德時代鋰離子動力電池系統的“深海01”輪在廣州順利下水......一系列消息均標志著國內船舶電動化趨勢“聲浪”漸漲。GGII數據顯示,2018年船舶電動化滲透率僅0.016%,處于萌芽期,這為接下來的電動化滲透提供廣闊空間。從內河、內湖船舶電動化到高船電動化,接下來船舶電動化滲透率會愈發加快。按照2019年、2022年以及2025船舶鋰電化滲透率分別為0.035%、0.55%、18.5%測算,截至2025年電動船舶用鋰電池市場將達35.41GWh。市場雖大,船舶電動化仍需直面的是事實是:一、與汽車電動化不同,船舶電動化缺乏強有力的推動政策,目前主要以環保壓力及綠色航運助推;二、電動船舶要攜帶電池量大,導致前期投入較高。三、電動船舶依然存在續航短、充電慢且不便捷等諸多問題;四、國內船舶分布較為零散,且各地政策、要求不一,電動化難度加大等。工程機械電動化:長期的宏偉藍圖工程機械電動化、鉛改鋰的市場進程同樣藍圖宏偉。如電動礦卡,高工鋰電了解到,目前礦卡年增長量約1萬輛,且單車搭載電池容量100-300度電。如果新增車型全部電動化,以平均單車電量150度電,意味著每年電池增量空間達到1.5GWH。而這還不包括目前礦卡的存量市場的電動化替代。GGII認為,在國六標準提前實施、藍天三年計劃、路權/牌照等多重因素作用下,專用車在2020年會進入正向發展通道,尤其是在港口、市政、礦產短途倒運等應用場景下,電動重卡將在該細分領域的市場規模進一步增大。如鋰電叉車,GGII預測,中國鋰電版叉車產量在未來3年將保持40%以上的年復合增長率,其對鋰電需求將從2017的1.3GWh提升到2020年的5.4GWh,年復合增長率超過50%。如AGV,2019年中國AGV市場銷量超過2.8萬臺,并呈穩定趨勢增長,雖然AGV用鋰電池市場滲透率超過60%,但是電芯一致性、BMS性能、產品規格分散/訂單小、售后成本等問題也在呼吁有能力解決的鋰電池玩家進入。高工鋰電、高工產研將于6月10-11日,在深圳機場凱悅酒店舉行第十三屆高工鋰電產業峰會,本屆峰會主題為“市場分野與產業重塑”,來自電池、材料、設備、BMS等產業鏈各個環節的超500位企業高層將共同將就2020年動力電池產業趨勢與變革進行深度探討。屆時,國內領先鋰電企業領導者也將齊聚一堂,共話各細分應用市場的趨勢、需求變革,分享企業的技術升級與思維策略。

作者: 歐楊宇 詳情
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中美科學家研有機聚合物制高性能電極 或實現低成本鈉離子電池

下一代電池中的鋰離子可能會被更豐富、更環保的堿金屬或多價離子所取代。不過,最主要的挑戰是要研發穩定的電極,能夠將高能量密度和快速的充放電速率相結合。最近,中國和美國的科學家就研發了一種由有機聚合物制成的高性能電極,可用于低成本、環保且耐用的鈉離子電池。目前,鋰離子電池是最先進的技術,可用于便攜式設備、儲能系統和電動汽車,而且鋰離子電池技術在今年榮獲諾貝爾獎。不過,下一代電池有望使用更便宜、更安全、更環保的材料,實現更高的能量密度和容量。目前,研發得最多的電池種類都基本采用了與鋰電池相同的充放電技術,不過通常鋰離子都被鈉、鎂和鋁等廉價的金屬離子所取代。然而,這種替代也使得需要對電極材料做出重大調整。有機化合物是很好的電極材料,首先,不含有害和昂貴的重金屬;其次,可以用于不同的用途。不過,缺點是會溶解在液體電解質中,導致電極不穩定。美國馬里蘭大學(niversity of Maryland)的Chunsheng Wang及其團隊與國際科學團隊合作,推出了一種有機聚合物,能夠成為高容量、快速放電且不易溶解的電池陰極材料。根據該項研究,在鈉離子電池中,該種聚合物在容量傳遞和容量保留方面優于目前的聚合物和無機陰極,而在多價鎂離子和鋁離子電池中,此種表現也沒有落后太多??茖W家們發現六氮雜三萘(HATN)是一種非常合適的陰極材料,而且已經在鋰電池和超級電容器中對此種化合物進行了測試,證明其能夠成為一種高能量密度的陰極,快速插入鋰離子中。但是,與大多數有機材料一樣,HATN會在電解液中溶解,導致在充放電循環過程中,陰極不穩定??茖W家們解釋說,現在的關鍵是通過讓單個分子之間聯系,穩定材料的結構,結果得到了一種稱為聚合HATN或PHATN的有機聚合物,能夠讓鈉、鋁和鎂離子具備快速的反應動力和高容量。在組裝好電池后,科學家們采用高濃度電解液測試了PHATN陰極,并發現非鋰離子具有優異的電化學性能。該鈉電池可以在高達3.5V的高壓下工作,即使經過5萬次循環,其容量仍可維持在每克100毫安時以上。研究人員認為此類聚合對二氮雜苯陰極(對二氮雜苯是一種基于HATN的有機物,是一種芳香烴類富氮有機物質,含有果味),可實現環保、高能量密度、充放電快速且超穩定的下一代可充電電池。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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中科院物理所在聚合物固態鈉電池研究中取得進展

固態電池是發展下一代高安全、高能量密度電池的關鍵技術。在發展固態電池的技術路線中,聚合物電解質由于具有良好的柔韌性,有利于在電極與電解質之間形成良好的界面接觸,能夠承受電極材料在充放電過程中的體積形變,且質量輕、易于加工,適合大規模生產,受到學術界研究人員的廣泛關注。聚合物固體電解質(SPE)傳統制備工藝流程通常是溶液溶解澆筑-自然風干成膜-真空高溫烘干去溶劑。然而由于真空高溫烘干為單純物理方法很難將SPE膜中殘余的溶劑分子100%去除(圖1a),殘留的液體會導致電池在隨后的循環過程中發生溶劑分子分解以及在界面處與電極發生副反應,從而導致界面阻抗增大、極化增大、循環壽命和庫倫效率低等一系列問題。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心清潔能源實驗室E01組博士劉麗露和戚興國,在研究員胡勇勝和副研究員索鎏敏的指導下,提出一種通過化學反應原位去除SPE中殘余自由溶劑分子的方法。該方法關鍵在于通過調控選取合適溶劑、鹽以及添加劑組合,在溶劑去除過程中巧妙設計鹽-溶劑分子-添加劑兩步化學反應過程,實現將殘留的溶劑最終轉化為一種穩定添加劑表面包覆層(圖1b),進而達到徹底去除殘余溶劑的目的。采用去離子水和NaFSI分別作為溶劑和鹽,聚合物選擇可溶于水的PEO。NaFSI結構上的S-F鍵不穩定,遇水會發生微弱的水解產生HF,進一步添加納米Al2O3顆粒將中間產物轉化為AlF3·xH2O(圖1,圖2)。采用該工藝制備的SPE有效地降低了固態電池界面副反應,極大地提升了電池的庫倫效率、循環穩定性和倍率性能。采用磷酸釩鈉(NVP)和金屬鈉(Na)分別作為正極和負極組裝固態電池NVP|SPE|Na,NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na固態電池首周可逆比容量為110mAh/g,庫倫效率為93.8%,達到了采用液體電解質時的水平。NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na固態電池在1C倍率下循環2000周的過程中,庫倫效率始終保持在~100%,循環2000周以后容量保持率為92.8%,平均每周容量衰減率僅為0.0036%。對金屬鈉的對稱電池在100 μA/cm2的電流密度下可穩定循環800h(圖3b)。電池循環過程中電化學阻抗譜也保持相對穩定。采用該研究工作中所設計的SPE組裝的固態鈉電池的循環穩定性是目前所報道的循環穩定性最好的聚合物固態鈉電池(圖3)。該工作利用鹽的吸水性和鹽本身的性質,實現了原位化學反應去除SPE中殘余溶劑(水)分子,并且SPE的整個制備過程在空氣中進行,無需濕度控制或氣氛保護。同時,水作為溶劑實現了綠色、無污染、低成本的SPE制備過程。該工作對于發展固態鋰/鈉電池中原位反應控制界面、人為調控界面具有重要的借鑒意義。該研究結果近日發表在ACS Energy Letters上(ACS Energy Letters,2019,4, 1650-1657),文章題為In Situ Formation of a Stable Interface in Solid-State Batteries。相關工作得到國家重點研發計劃(2016YFB0901500)和國家自然科學基金(51725206, 51421002和51822211)的支持。圖1.(a-b)SPE制備過程示意圖:a)傳統過程;b)所設計的過程;(c)NaFSI和NaTFSI的化學結構圖2. (a) FSI-1%Al2O3-AQ、FSI-1%Al2O3-AN和TFSI-1%Al2O3-AQ電解質膜的XPS圖譜;(b) Al2O3分別在NaFSI水溶液、NaFSI乙腈溶液和NaTFSI水溶液中反應后的紅外光譜;(c) Al2O3分別在NaFSI水溶液、NaFSI乙腈溶液和NaTFSI水溶液中反應離心后的照片和TEM圖;(d-e) Al2O3在NaFSI水溶液中反應離心后的高分辨TEM圖(d)和XPS圖譜(e)圖3.(a)NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na的長循環性能及其循環過程中的阻抗變化;(b)Na|FSI-Al2O3-AQ|Na的循環性能及其循環過程中的阻抗變化;(c)聚合物固態鈉電池的平均容量衰減率總結

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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研究表明消除電池材料的氫氣可以提高電池性能

據外媒報道,研究鈉離子電池的加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的科學家發現,存在于電池材料的氫氣是導致電池降解和性能損失等許多缺陷的原因。而如果在生產過程中將氫氣從電池材料中排出,可使鈉離子電池達到與鋰離子電池相競爭的性能水平。根據基于鈉離子電池技術研究,采取措施避免在生產過程中向電池材料中添加氫氣可以改善其長期性能。隨著鋰離子電池的生產呈現指數級持續增長,電池材料(包括鋰本身)供應短缺等潛在問題變得更加突出。雖然回收電池可能會減輕影響,但使用儲量更豐富的材料生產電池將會帶來成本下降,也更環保。用鈉取代鋰是電池研究領域希望實現的目標之一。但暫時沒有將這種電池技術實現商業化,這是因為鈉離子電池往往會比鋰離子電池更快地降解,并失去其容量。由于電池質降解和性能損失也是鋰離子電池面臨的的一個問題,因此采用降解速度更快的鈉離子電池難以得到廣泛應用。加州大學圣塔芭芭拉分校(UCSB)的科學家在發表在“材料化學”雜志上的一篇論文中指出,鈉錳氧化物(一種常見的電池陰極材料)的大部分降解是由材料中存在的氫引起的。他們還認為,類似的機制可能會對鋰離子電池性能產生負面影響,但需要更多的研究來證明這一點。加州大學圣塔芭芭拉分校(UCSB)的研究表明,作為世界中最豐富的元素之一,氫在電池生產的許多階段進入材料中,氧化錳層中氫的存在減少了錳原子分解和溶解所需的能量。加州大學圣巴巴拉分校材料科學家Chris Van de Walle解釋說,“由于氫原子很小且反應活潑,成為了電池材料中常見的污染物,對電池性能產生不利影響,而電池生產廠商可以在制造和封裝電池的過程中采取措施抑制氫氣的混入,從而提高電池性能?!?

作者: 劉伯洵 詳情
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新型儲能電池為何“鈉”么難

不管是新能源汽車,還是太陽能、風能等,在人們利用這些可再生能源的同時,擁有優異性能的可充電電池都會成為關注的焦點話題。與商業化的鋰離子電池相比,鈉基儲能電池具有價格低廉和原料易得的顯著優勢,因此被期待成為下一代新型儲能電池,在可再生能源儲存中力挽狂瀾,以實現綠色大規模的能量儲存與轉化。近日,《細胞》子刊《化學》在線刊登了武漢大學化學與分子科學學院教授曹余良研究團隊針對高能鈉—金屬電池的研究進展及發展前景的總結論述?!拔覀兿霝槲磥碓擃I域的研究方向提供一定的思路,同時對于不同鈉—金屬電池的研究也能促進對其他電池體系的理解及研究?!辈苡嗔颊f。鋰離子電池的“替補隊員”空調遙控器突然沒電?用到一半的手電筒無法發光?望著手中這些用量迅速耗竭且無法重復利用的鋅錳電池,曹余良索性將幾節可充電電池裝入槽內。作為一類重要的儲能方式,可充電電池在日常生活中發揮著難以替代的作用。鋰離子電池就是其中之一?!爱攲﹄姵剡M行充電時,鋰離子從含鋰化合物正極脫出,經過電解液遷移到負極。而負極的碳材料呈層狀結構,到達負極的鋰離子嵌入碳層中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高?!辈苡嗔几嬖V《中國科學報》,鋰離子電池的比能量高和適用范圍廣,不僅在便攜性電子設備領域占據巨大的市場并逐漸應用在電動汽車領域,在儲能方面也極具“后勁”。但凡事過猶不及,市場需求和成本的快速增長,以及鋰資源的不均勻分布,這些也引發了人們對于鋰離子電池應用與規模儲能領域的擔憂?!袄?,一輛電動汽車的動力就相當于幾萬個手機電池的串并聯,這些會造成鋰和相關材料的用量激增。倘若將其用于儲能,會進一步加劇對鋰資源的擔憂,同時可能更加推高相關材料的價格,增加電力使用環節的負擔?!辈苡嗔冀榻B,在某種程度上發展高效可再生新能源的一個重要環節就是發展儲能系統。是否可以發展一種鋰離子電池的“替補隊員”呢?為此,團隊將目光轉向了它的“兄弟”——鈉?!扳c離子電池和鋰離子電池的工作原理相似,而且鈉在海洋中無處不在,儲量是鋰的幾千倍,更容易廉價獲得?!辈苡嗔颊f。不過,由于鈉具有更大的離子半徑和更高的氧化還原電勢,相比于鋰離子電池,鈉離子電池一般只有較低的能量密度,合適的正負極材料也仍在探索中,商業化應用并不成熟。正負極材料為何“鈉”么難針對鈉離子電池能量密度較低的困境,一類低價且高能量的新型鈉—金屬電池應運而生,當然這離不開各種新型正負極材料的開發和使用。論文作者之一、武漢大學化學與分子科學學院博士王云曉介紹,這些電池體系中,鈉金屬被直接用作負極,可實現高達1160 mAh g-1的比容量和低至-2.714 V(相對于標準氫電極電勢)的氧化還原電勢。而豐富的O2、溫室氣體CO2、SO2以及單質S均可作為正極材料,從而構成各類鈉—金屬電池?!袄碚撋?,這些電池體系分別以氣態O2、CO2、SO2或固態S作為正極活性材料;但事實上,正極材料往往需要負載在多孔碳中才可以表現出較高的電化學活性,這些多孔碳基體并不直接參與電化學反應,而是作為電荷轉移的介質和活性材料的載體?!蓖踉茣哉f,正極材料和放電產物的低導電性是首當其沖的難題?!氨M管構建高導電性的正極載體可以一定程度上緩解這一問題,但值得注意的是,不同的鈉—金屬電池可能需要不同的孔尺寸及形貌才能實現較好的電化學性能?!绷硗?,遲緩的反應動力學和較高的過電勢也是一大挑戰。不過,引入催化劑可能是一種行之有效的提高正極反應活性的方法。此外,降低催化劑尺寸至納米顆粒、量子點甚至單原子級別可以得到最大化的催化活性中心。王云曉告訴記者,不同的電池體系對應不同的催化需求。例如,在Na-O2體系中,催化劑的選擇可能取決于其對于O2/O2-的親和性以及對電極界面O2-中間體的穩定作用,如貴金屬和過渡金屬氧化物等;在Na-CO2電池體系中,目前僅報道了一種雙金屬氧化物具有一定的催化作用,可有效促進穩定放電產物Na2CO3發生可逆電化學反應的催化劑仍在尋找中;在室溫Na-S電池中,理想的催化劑應具有良好的親硫性,這樣不僅可以通過化學鍵合作用實現對多硫化物的固定作用,還可以促進不同硫物種之間轉化的動力學過程?!扳c負極的鈍化限制了電池的放電容量,同時充放電過程中的過電勢降低了電池的庫倫效率。在這一方面,我們仍需要更多的基礎研究來揭示負極反應過程。另外,行之有效的抑制鈉枝晶的形成以及保護高反應活性的鈉金屬電極的方法也仍待探究?!蓖踉茣哉f,正極和鈉負極的電解液相容性的全局考慮也至關重要。目前關于鈉金屬負極和不同正極之間的研究是相對獨立進行的,而全電池的研究相對缺乏。商業化前景尚不明朗除此普遍的正負極材料問題,不同的鈉—金屬電池各自也存在不同的挑戰,這為其商業化應用蒙上了一層陰影。曹余良介紹,對于Na-O2電池,其反應機理尚不明確。為得到更低的過電勢和更高的循環壽命,有效實現Na-O2為主要反應產物的方法仍待研究。此外,對于Na-CO2電池的研究也還十分有限,其較低的反應可逆性及較差的循環性仍亟待解決?!拔磥淼难芯靠赡芗性跉鈶BCO2正極的設計和高電壓電解液的探索上?!被谀壳皩a-SO2電池的研究結果,曹余良表示,NaAlCl4·2SO2無機電解質的使用對于實現Na-SO2電池的長循環、穩定性和安全性至關重要。研究可替代不穩定的鈉金屬的負極材料、反應機制如充放電過程中較大的電壓滯后以及充電過程中具體的反應路徑、新的有機電解質體系,特別是凝膠和固態電解質的研究對Na-SO2電池的發展都是亟待解決的問題。幸運的是,對于室溫鈉硫電池,電化學性能已取得突破性進展,然而其作用機制也尚不明確?!傲螂姌O在不同電解液體系中的電化學行為研究十分匱乏,硫在醚類和碳酸酯類電解液中的表現也仍缺乏令人信服的解釋。因此,探索反應過程中復雜的反應機理的原位檢測技術十分必要?!彼f。曹余良認為,盡管鈉—金屬電池的商業化前景尚不明朗,但其高能量密度及低成本優勢在鈉離子電池家族中仍表現出較強的競爭力。未來團隊將著力開展金屬鈉負極的保護和優化。對于正極材料,研究將重點放在空氣和固態硫電極上,同時發展非燃電解液體系,提升金屬鈉電池的安全性能?!拔覀兿M茉阝c空氣和鈉硫電池方向取得突破性進展,為新型儲能電池的未來市場提供更多有利選擇?!辈苡嗔颊f。相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.05.026《中國科學報》 (2019-07-08 第7版 能源化工)原標題:新型儲能電池為何“鈉”么難

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