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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。

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超全講述無機全固態電池的界面和相間

綜述背景全固態電池(ASSBs)作為未來安全高能電池的關鍵技術之一,引起了人們的廣泛關注。隨著近年來高導電固體電解質的出現,鋰離子在電解質內的擴散已不再是瓶頸。然而,許多ASSBs受到庫侖效率低、倍率性能差和由于ASSB內界面電阻高而循環壽命短的限制。由于ASSBs中各種固體成分的化學/物理/機械特性以及固-固接觸的性質,ASSBs中存在許多類型的界面。這包括松散的物理接觸、晶界、化學和電化學反應等等,所有這些都會增加界面電阻。因此,對復雜的界面和相間進行透徹和深入的了解對實現實用的高能量ASSBs至關重要。有鑒于此,加州大學圣地亞哥分校孟穎(Ying Shirley Meng)、Abhik Banerjee與Xuefeng Wang等人介紹了ASSBs中典型界面和相間的獨特特征,并總結了有關識別、探索、理解和設計它們的最新工作。相關研究成果以“Interfaces and Interphases in All-Solid-State Batteries with Inorganic Solid Electrolytes”為題,發表在國際頂級期刊Chem. Rev.上。全文解讀1. ASSBs中的界面與液體電解質(LE)不同,固體電解質(SE)不能流入或滲透到ASSB中的縫隙和孔隙中,從而導致粒子之間的物理接觸較差。由于ASSBs中的所有成分都是固體,因此制造ASSBs時需要依次堆疊正極、電解質和負極,從而會形成大量界面(圖1)??紫叮罕M管在電池制造過程中可以施加高壓(≥370MPa),但電極和電解質仍然保持多孔。這種孔隙率通常在10%至40%的范圍內,具體取決于電解質和電極材料的壓力和機械性能??紫兜拇嬖跁╥)阻礙鋰離子的擴散和電荷轉移,導致高的接觸電阻,(ii)誘導鋰枝晶生長,(iii)增加電池體積,降低ASSBs的體積能量密度?;瘜W反應:如果電極和固體電解質的化學勢不匹配,則一旦這兩種材料接觸,就會發生自發的化學反應,分別在負極側和正極側形成固體電解質中間相(SEI)和正極電解質中間相(CEI)。有益的SEI/CEI應該是對鋰離子導電但對電子不導電的鈍化層,并能夠擴展電解質的工作電壓窗口。但如果SEI/CEI是離子和電子的混合導體(MIEC),SEI/CEI將繼續生長,并惡化ASSB的性能。用相對惰性的材料保護正極/負極已被證明是減輕化學反應的有效方法。電化學反應:大多數SEs的電化學穩定窗口窄,不能在正極和負極材料的全電壓范圍內工作。如果SEs與電子導電材料(包括正極/正極材料、集流體或導電添加劑)充分接觸,則它們會在高壓下被氧化或在低壓下被還原。將電極材料與匹配的工作電壓窗口相耦合并減慢反應動力學是有益的,這可以降低SE的電化學反應性。晶界:如果兩個粒子接觸并且具有不同的電化學勢,則存在晶界。鋰離子將從一個粒子轉移到另一粒子,在界面處留下鋰不足的空間電荷層,這大大抑制了界面處的離子傳導。        圖1. ASSBs中經歷的界面現象示意圖2. SEs的電活性界面除了高遷移數、高離子電導率和合適的機械性能外,所需SE的最關鍵指標是其最高占據分子軌道(HOMO)應當低于正極的費米能級(μc)且最低空分子軌道(LUMO)應高于負極的費米能級(μa)如圖2所示。如果正極的費米能級低于SEs的HOMO,則SE會在正極界面發生氧化形成CEI。與此類似,如果負極的費米能級高于SE的LUMO,則SE會在負極界面還原,從而形成SEI。CEI或SEI的存在將增加對界面Li+擴散和電荷轉移的阻力。圖2. 與典型的μc和μa值相比,不同類別電解質HOMO和LUMO的能帶示意圖2.1 SEs的電化學穩定窗口在測試SE與正負極材料兼容性之前,獲得其準確電化學窗口是必要的先決條件。在測量SE的電導率時,如果使用扁平金屬柱塞作為集流體,則與SEs的電子接觸不足;因為動力學緩慢,在CV測量中不會看到反應(圖3a),這通常會高估產生的SE電化學窗口。如果在柱塞和SE之間使用導電碳,則可以從低得多的電壓處開始清楚地觀察到SE的分解,即在CV掃描中出現多個氧化/還原峰。通過這種測量方法得到的峰與DFT計算的電化學穩定性的大電位圖相匹配(圖3c)。由于這種方法可以更準確地說明SE的電化學窗口,因此應廣泛應用于各種SE。此外,SEs的起始氧化電位強烈地依賴于SE結構中的陰離子骨架。陰離子的電負性及其電荷密度直接影響SEs的氧化穩定性。SEs的氧化電位遵循氯化物>氧化物>硫化物>氮化物(Li3YCl6>LLZO>LPS>LiPON)的總體趨勢,這與電荷密度趨勢(N3–>S2–>O2–>Cl–)相符(圖3d)。另一方面,SE的還原電勢取決于其陽離子骨架,尤其是陽離子可達到的較低氧化態及其熱力學還原電勢。圖3. 不同方法的CV掃描原理圖2.2 工作電壓窗口的調整如果ASSBs的工作電壓超過SEs的電化學穩定窗口,則SE將開始進行氧化/還原分解。在界面處形成的分解產物取決于工作電壓和電極材料。當基于硫化物的SE與諸如LiCoO2(LCO)或NMC的高壓層狀氧化物正極耦合時,在更高的電壓下氧化分解變得更加嚴重,導致在第一個循環中CEI較厚,庫倫效率(CE)較低。但當使用TiS2和硫作為正極時,由于工作電壓要低得多(不大于2.4 V,即在SE的穩定性窗口內),因此ASSB含硫化物的SEs表現出穩定的性能。因此,適當的電解質篩選和尋找兼容的電極材料對于減輕電解質氧化以實現高能量密度的ASSB至關重要。2.3 SEs分解的動力學控制盡管在第一個循環中SE的分解是不可避免的,但可以調整SE分解的動力學以增強ASSBs的CE。由于SE的電子電導率很差(10–8–10–12 S/cm),因此,高電子電導率的表面會促進SE的分解,例如電極材料和碳添加劑(圖4)。正極材料的粒徑極大地影響了界面接觸和電化學性能。具有較小顆粒復合材料的電子電導率比具有較大顆粒復合材料的電導率高兩個或多個數量級,而鋰離子電導率保持不變,從而加快了動力學,并提高了正極材料的利用率。此外,研究表明增加正極復合材料中的碳含量會導致正極界面電阻的增加和較低的首效。因此,優化正極復合材料,使用最小的碳量,以減少SE的分解,同時保持正極的高性能是至關重要的。圖4. 不同NCM粒徑和含碳量對電池性能的影響2.4 SE氧化還原的使用通常,電解質的分解是不可逆的,但也有例外。Tatsumisago等人最近確定了Li3PS4SE的可逆分解,Li3PS4脫鋰后,P-S共價鍵仍然存在,這有助于可逆地改變Li3PS4的電子結構。使用7:3的Li3PS4:碳復合正極,可以延長循環時間并實現185 mAh/g的可逆容量。Meng等人也證實了硫化物基SE LPSCl的可逆分解,顯示了LPSCl在0–4 V(vs. Li/Li+)窗口內具有完全可逆性。特別令人感興趣的是,基于硫化物的SE的可逆動力學位于Li-S電池的工作電壓之內。因此,對于全固態Li–S電池,使用基于硫化物的SE是一個獨特的優勢。3. 正極-SE界面Takada等人報道基于LPS的ASSB的限速步驟是通過正極的電荷轉移。較高的正極電荷轉移阻抗可能是由于不充分的物理接觸,在界面形成或發生的化學反應、電化學反應或空間電荷層。3.1 化學反應化學反應是由正極材料和SE之間的化學勢差引起的。當鋰離子的電化學擴散同時發生時,這種差異將更加明顯。這意味著在電化學循環期間,尤其是在帶電狀態下,正極材料與SEs之間的化學反應會加劇。通過計算方法分析了具有氧化物正極的硫化物SEs的化學不穩定性(圖5)。通常建立具有不同成分混合物的偽二元相圖,其中所有元素在界面處均處于平衡狀態。相平衡的反應能通過反應產物的形成能與正極和SEs的分解能之間的能差來測量,這在很大程度上取決于組成。值得注意的是,與基于硫化物的SEs相比,基于氧化物的SEs與氧化物正極之間的界面非常穩定。此外,化學反應也通過多種電化學技術進行了驗證,如電化學充/放電曲線,阻抗測量和GITT分析。圖5. 正極-SE界面化學不穩定性對ASSBs電化學性能的影響事實證明,施加共形和化學惰性的涂層可有效防止正極材料與SE之間的化學反應,減少空間電荷層效應并降低界面電阻。需要注意的是,涂層產生兩個新的界面:(i)正極涂層和(ii)SE涂層。適用于ASSBs的涂層必須具備以下特性:相穩定性、化學相容性、電化學穩定性、良好的離子電導率、足夠的機械性能。圖6. ASSBs有效正極涂層的必要標準3.2 SE的機械性能SE的機械性能對于ASSB的制造和性能至關重要??勺冃涡允潜夭豢缮俚姆矫?,因為它直接轉化為SE的致密能力。通常,基于氧化物的SE非常堅硬,需要進行高溫退火以減少晶界數量?;诓AЩ蛱沾闪蚧锏腟E更具延展性,因此可以通過簡單的冷壓在RT下進行致密化。從機械和加工的角度來看,這使得它們在與電極材料產生良好的界面方面更具前景。SEs致密化的機理涉及原子和多面體的擴散??焖贁U散有助于輕松地合并晶界。對于基于Li2S:P2S5的SE,Li+和PS43–多面體可以沿晶界擴散并填充顆粒之間的空隙。該擴散能力基于SE結構內的鍵種類和鍵強度。另一個重要的特性是彈性模量,因為在ASSB中,充放電過程中會發生體積變化。電極在循環過程中反復經歷的結構和體積變化會在SE上引起機械應力。如果SE具有很高的楊氏模量,SE不能輕易地適應誘導應力,因此,裂紋可能在界面形成。由于電極與電解質之間的接觸面積減小,這些裂紋將導致界面接觸電阻增加,這將減慢反應動力學,降低CE并降低倍率性能。通常,基于硫化物SEs的楊氏模量為18-25 GPa(比基于氧化物SEs的160-180GPa低1個數量級)。這可以使SE輕松適應由正極體積變化引起的應力。圖7. ASSBs循環后發生的機械變化示意圖3.3 SE–S(Li2S)界面由金屬鋰負極和S正極組成的鋰電池被認為是最有前途的下一代電池技術之一,其材料豐富,成本低,環保,可實現高理論比容量(1675 mAh/g)。但是,Li-S電池系統在常規LE中會遭受多硫化物(Li2Sn,n=3-8)的溶解和穿梭,從而導致較低的能源效率和有限的循環壽命。此外,在SEs和金屬Li之間形成的鈍化界面阻止了SEI的持續形成,而SEI的形成是常規Li-S化學反應中LEs最終耗盡的原因。全固態Li-S電池主要面臨著四個主要挑戰:(i)動力學較差;(ii)正極容量和利用率低;(iii)正極復合材料的活性負載低;以及(iv)Li金屬枝晶的生長。這些問題大多數與S(或Li2S)和SE的界面電荷(離子和電子)轉移動力學有關。緩解界面問題的一種有效的方法是利用高能球磨減小S、Li2S和SE的粒徑,這將增加S/SE和S/C的接觸面積,減小Li的擴散長度,改善界面的電荷轉移動力學。3.4 共形界面對于實用的高能量ASSB,ASSB中使用的SE量應盡可能低,因為它們是電化學惰性材料。傳統的手動混合不足以在電極和SE顆粒之間實現緊密的共形接觸。盡管球磨比混合好得多,但有時會引起材料之間的化學反應。一種實現低SE比例共形正極-SE界面的策略是使用PLD將SE沉積到正極表面上。但是,PLD的成本和真空度要求限制了其在大規模生產中的應用。Jung等人首先將SE溶解在溶劑中,然后添加正極材料,實現了一種將SE涂覆到正極上的溶液工藝。與傳統的手工混合正極(12%)相比,涂覆電極的孔隙率更低(7%),溶液涂覆LiCoO2電極的表面覆蓋率(81%)比手工混合電極的表面覆蓋率(31%)高2.6倍。3.5 復合界面盡管溶液處理后的涂層降低了電極與SE之間的電荷轉移電阻,但與LE相比,ASSB的倍率性能仍然受到限制,這主要是由于原子上沒有潤濕的界面。通過使用其他離子傳導性物質,有三種可能的有效策略可減輕此類問題。(1)添加幾滴LE是潤濕SE-正極界面的一種非常有效的方法,因為LE可以填充所有的間隙,從而更好地在界面間轉移離子電荷。(2)聚合物電解質的機械柔韌性不僅有助于用作粘合劑,而且還有助于潤濕界面而不會阻礙鋰離子的轉移,并且可以充當機械緩沖層,以適應電極體積變化引起的應力。(3)在Li金屬和LPS之間滴入高摩爾濃度的LE,該LE可分解形成富LiF的人工SEI(圖8d),富含LiF的SEI不僅填充了Li金屬和SE之間的間隙,而且還充當離子導體,可實現均勻的Li離子通量,因此可防止枝晶生長。圖8. 由于不完美的接觸、絕緣粘合劑和導電碳而限制鋰離子轉移的幾個固態界面示意圖及改善策略4. 負極界面人們對SE越來越感興趣的原因之一是高容量鋰金屬負極的潛在應用,這將使ASSB的能量密度提高至少20%。眾所周知,鋰金屬具有很高的正電性和反應性,這意味著它將在室溫下與大多數SE自發反應,形成SEI。該中間相的化學、機械和電子性質對于確定ASSB的長期電化學行為和生存能力至關重要。4.1 化學反應根據SE與Li金屬的反應性,存在三種主要的界面類型:(1)熱力學不穩定的界面/室溫下的高分解能;(2)具有極低熱力學分解能的動力學穩定的SE;(3)無分解能的熱力學穩定的界面大多數二元離子導體對Li金屬具有化學穩定性,因為在0 V時不會發生分解(圖9,綠色條)。對于三元和四元離子導體,其對鋰金屬的穩定性取決于其相應的二元分解產物的形成能。這種導體的負極穩定性隨其陰離子的電負性增加而增加。圖9. 幾種SEs的電化學穩定性4.2 負極物理接觸盡管基于氧化物的SEs在室溫下表現出高的離子電導率,在10–4–10–3S/cm范圍內,但與Li金屬的界面電荷轉移阻力明顯更大,并且形成枝晶的臨界電流密度(CCD)小于0.5 mA/cm2,這阻礙了它們在含鋰金屬的ASSB中的應用。這個問題的根本原因在于SE和鋰金屬差的物理接觸。由于LLZO的低壓還原穩定性(0.05 V vs Li/Li+),使其在室溫下與鋰金屬在動力學上保持穩定,因此即使在施加恒定壓力的情況下也難以保持緊密接觸。這種不充分的接觸對ASSB的循環有兩個主要影響:(i)不均勻接觸使鋰金屬的電荷轉移電阻至少增加一個數量級;(ii)在電鍍和剝離過程中,鋰金屬-SE界面的不均勻電流分布將成為鋰枝晶形核的“熱點”。提高鋰金屬表面潤濕性最常用的方法是在SE與鋰金屬之間涂上一層薄的親鋰涂層。4.3 機械效應了解SE和Li的機械性能對于增加CCD并抑制ASSB的Li枝晶生長至關重要。SEs和Li的三個主要力學性能與Li枝晶生長有關:(i)SE的彈性行為,(ii)固體的塑性行為(或其硬度),(iii)斷裂韌性。對于裸露的SE,鍍Li發生在電極與SE的界面處,然后沿晶界傳播。在晶界界面處沉積的鋰金屬增加了局部電場并促進了進一步的鋰沉積。這種沉積在SEs上引起應力,該應力隨著局部電流密度的增加而增加。這一過程取決于循環過程中的堆積壓力和SEs的力學性能,因為這直接影響枝晶生長動力學。鋰金屬的成核、沉積、SE內部的生長以及質地在很大程度上取決于施加的壓力。4.4 液體和固體電解質負極界面/相間的比較作者還從SEI性能、鍍層策略、枝晶生長和研究現狀的角度,對LEs和SEs中Li表面上的SEI進行討論。(1)自發形成的中間相(SEI)。由于Li/Li 具有最負的電化學勢,因此Li金屬在幾乎所有具有高離子電導率的有機溶劑和SE中都是熱力學不穩定的。因此,在接觸時和在電化學條件下,SEI將易于在Li金屬表面上形成。在有機LE中,SEI會通過電解質分解而不斷演化,直到其厚度超過電子隧穿范圍和溶劑滲透的厚度為止。(2)人工界面。在LE和SE中,使用熱力學穩定的涂層(也稱為人工SEI)通常被認為是提高Li金屬循環性的有效方法。該保護層應與鋰金屬保持穩定,以減少副反應和電解質分解,具有高離子電導率和最小的電子電導率,具有強的機械性能以防止枝晶傳播,并具有高彈性以維持體積膨脹。對于LE來說,涂層無針孔以避免液體滲透尤為重要。對于SEs,Li金屬和SE之間的物理接觸仍然存在問題,需要人工SEI在Li金屬和SE之間提供共形接觸,以避免小的間隙和空隙。(3)鋰枝晶。LE電池中鋰金屬的失效模型是連續形成的惰性鋰,該鋰會導致電解質耗盡或鋰金屬耗盡。在SE中,存在Li枝晶生長,導致電池短路??赡艿脑虬ㄊ┘拥碾娏髅芏?,施加的堆積壓力(可能導致Li蠕變)和晶界電導率。5. 先進的表征技術界面設計需要對ASSBs中的界面有充分的了解,包括存在的物種的組成和分布、電子/離子性質以及它們在循環過程中的演化。因此,必須調整現有的表征工具,開發和定制新的先進技術,以達到和探測難以捉摸的界面。研究人員回顧了被廣泛應用于固態界面的典型表征工具,解釋它們的優缺點,并提出其他可能有用的技術,特別是原位表征方法。包括電子顯微鏡技術、透射X射線顯微鏡(TXM)、X射線計算機斷層掃描(CT)、飛行時間二次離子質譜(TOFSIMS)和原子力顯微鏡(AFM)等??偨Y與展望這項工作對全固態電池界面和中間相的最新研究進展以及該領域尚存的挑戰進行了全面的綜述。大多數高導電性SE(鹵化物、硫化物、氧化物和氮化物)具有較低的電化學氧化穩定性,導致SE氧化形成CEI。另一方面,除了少數二元SE(Li2S、Li3P、Li3N和LiF等)外,大多數SE對Li金屬不穩定,因此形成SEI。盡管到目前為止在ASSBs方面取得了重大進展,但在SE、電極材料及其界面方面仍存在許多挑戰。(1)在考慮電導率和最終的實驗合成之前,必須優先進行基于特定電極界面性質的SEs組分篩選。(2)定量估計將有助于設計更好的SEs,確定合適的正極,并為高效循環提供最佳的復合電極組成。(3)高壓氧化物正極上的涂層在高溫下由于動力學反應緩慢而被電化學鈍化。迄今為止,尚未研究涂層的長期循環穩定性(>500次循環)。高溫快速循環有助于加劇涂層所經歷的任何副反應,以在更短的時間內檢查穩定性。(4)Li金屬上的親鋰涂層可穩定Li-SE界面,以實現無枝晶的Li沉積(但電流密度較低)。但是,這種親鋰涂層在長期循環下和高面容量(4 mAh/cm2)鋰沉積時的機械穩定性仍然是令人懷疑的。此外,還需要研究新形成界面的機械性能及其化學結構及其對電池循環的影響。(5)要全面了解ASSB中的界面特性,需要使用各種表征工具來涵蓋各種時空尺度??臻g尺度包括電荷轉移、離子擴散、空間電荷層、相變、晶界和物理接觸等現象,而時間尺度包括電荷轉移、離子轉移、電解質與電極之間的交換,以及界面的動態演變與電荷狀態的關系。

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動力電池設備企業的危與機

中國的鋰電設備制造商們正在一條錯誤的道路上狂奔。在這條路上沖在最前面的,是當前全球最大的鋰電設備廠商——無錫先導智能。2020年4月28日,先導智能董事長王燕清在投資者交流會上表示,公司定位于鋰電整體解決方案供應商,整線戰略穩步推進。5月14日,先導智能整線供應的鋰電池項目在安徽馬鞍山下線。在這條生產線上,所有的工序清一色地采用先導的設備,不僅包括所有的生產設備,甚至還涵蓋了MES系統、物流系統。先導認為,當前電池設備行業的主流模式——電池廠商分段從多個設備供應商處采購設備然后再進行拼線,是有問題的。先導表示,這種離散的供應關系,導致產能建設周期長、技術對接任務重、商務溝通繁瑣、前中后段工序交互不暢等問題。而先導的整線供應方式,可以解決這些問題,并能實現快速交付、提產,有利于電池廠快速擴張產能。站在動力電池廠商的角度,以寧德時代為例,僅在2月份就宣布了近100GWh的產能擴張需求。老大哥的擴張工作,確實繁重。似乎看起來,先導非常體貼,精準契合了動力電池廠商的需求,這種合作模式一定會大放異彩。是這樣嗎?我們認為,先導的整線戰略問題很大,而且不合時宜。一之所以整線供應會成為中國鋰電設備頭部企業的戰略,有其歷史原因。2017年是中國動力電池產業發展關鍵的一年。這一年,寧德時代的裝機量首次超過松下,成為世界第一。這一年,中國的動力電池產業雖然寡頭已現,但乘用車裝機量僅能占到37.11%,客車仍然是最大的市場。市場開始變得殘酷,但未來并不明朗,人心浮動,似乎還有無限的可能性。同樣,這一年也是中國鋰電設備行業兼并重組的關鍵一年。2016-2017年,中國鋰電設備行業發生了多起大規模的并購。2017年,先導智能以股權加現金合計13.5億元收購泰坦新動力100%股權,拓展后處理設備領域。2017年,贏合科技以股權加現金合計4.4億元,并購東莞雅康100%股權,鞏固前段設備行業地位。通過并購、自研,先導、贏合等廠商切入其他工序,實現了主要鋰電設備的覆蓋,引領鋰電設備行業。由于下游電池企業產銷兩旺,紛紛擴產,帶動設備廠訂單暴漲。在合并了被收購公司的財務報表之后,2017年,先導智能的營收是上一年的2.49倍,利潤是上一年的1.86倍;贏合科技的營收是上一年的1.87倍,利潤是上一年的1.83倍。亮瞎眼的業績是無可質疑的。設備廠業務的橫向擴展,受到廣泛的追捧。在電池廠這一端,2017年盡管動力電池企業數量相比于2016年開始減少,但仍然多達98家。其中,大多數的電池企業技術實力一般,在工藝開發方面,較為依賴設備企業。而能夠提供多段設備的企業,也確實拿到了最豐厚的訂單。以至于在行業中,形成了這樣一種隱性歧視:如果一個廠商只做單機(單一設備),沒有橫向布局,大家會默認為你實力不行。2017年,先導成為全球最大的鋰電設備廠商,同時也是全球最賺錢的鋰電設備廠。2018年、2019年,先導的業績繼續高歌猛進。形式一片大好之下,大而全、整線供應商的方向,就這樣被端了出來,成了公司的發展戰略。但隨著2019年年中補貼大幅退坡,電動車從以B端買單為主,轉向C端市場,智能電動車的興起,使得汽車制造商的壓力陡增。降本,尤其是電池成本的下降,迅速成為全行業最關注的事情之一。特別是特斯拉的國產,更是加速了電池降本的進程,因為,電池成本一直是砍價狂魔馬斯克最關心的問題。2020年5月,《建約車評》經多方確認的消息顯示,寧德時代在供應給汽車制造商的磷酸鐵鋰模組成本,已經降至0.5元/wh以下。設備廠商普遍超過30%的毛利,成了電池企業大刀砍向的地方。注:科恒股份和璞泰來僅限鋰電設備業務,數據來源:西南證券2019年,是設備廠降本壓力陡增的一年,未來會更加嚴苛。在這樣的行業大背景下,做整線集成方案商,仍然是過去的搶份額思維,而不是順應行業趨勢,從客戶的降本需求出發,開發出效率更高、成本更低、穩定性更好的設備產品。在電池產業中,降本相關的技術、工藝需要通過設備去實現,而不僅僅是設備的一次性采購更低這么簡單。工藝、設備的持續優化可以帶來效率、能耗、人工等方面的改進,進而降低電池成本。這是一個需要深耕的領域,和電池的成本、質量、性能息息相關。做整線集成供應商,追尋的是規模,幾乎和深耕技術的方向是背道而馳的。不要說可以兼顧這種鬼話,企業的精力是有限的,戰略必須是聚焦的,不可能兼顧。除了降本,電池行業的寡頭化,二線動力電池廠商的加速退出,也早已是大勢所趨。根據鑫欏資訊的數據,2020年上半年動力電池裝機量為17.43 GWh,其中前10廠商的市場份額達到了驚人的95.3%。即使LG化學憑借特斯拉異軍突起,格局微微發生變化,寧德時代在上半年仍然穩定了50%以上的市場份額,保持了2019年的勢頭。而在2019年上半年,根據高工鋰電數據,國內動力電池裝機總電量約30.01GWh。其中,裝機總電量排名前10動力電池企業合計約26.38GWh,約占整體的88%。從88%到95.3%,市場的聚集程度在提高。前10名的名單中,又少了一些熟悉的身影,淘汰賽在加速。在鋰電設備這樣一個高度依賴大客戶的行業,客戶的質量直接決定企業的經營情況。2019年,設備商杭可科技對比克、遠東、九夷、力信等下游電池廠的應收賬面余額達到了5.2億元,占當期營收比例接近40%。由于部分廠商經營困難,杭可科技計提了1.7億元壞賬準備。中國的鋰電設備廠商們,深受中國的動力電池競爭格局影響。當電池廠較多、發展均衡的時候,設備廠商希望橫向拓展,吃到行業發展的紅利,快速做大規模,并不著急深耕某項技術。而像日韓的設備廠商,由于電池廠商少,電池廠的實力也雄厚,擁有較強的研發能力和整合能力,可以通過在各環節采購優質供應商的設備進行拼線。設備廠商被迫在自己擅長的領域,提供涂布、疊片、卷繞、激光等單一的、深入的技術。在中國的動力電池廠商的份額越來越往頭部集中之后,電池廠為了保證核心工藝不被泄露,以及產線建設自主可控,并不傾向于設備企業的整線供應。做單一的技術提供商,回歸技術,做深做透,或許是設備廠商更好的選擇。二動力電池的性能、成本、質量,不僅與材料相關,也與制造、工藝息息相關,這里存在著大量的Know-how。而設備是工藝的下游,先進的工藝需要通過設備來實現,設備是制造、工藝保持先進性的重要保障。想要了解設備行業,首先需要了解電芯的技術以及制造工藝。這里簡要介紹下,鋰離子電池電芯的生產過程。電芯的制造工序分為三段:極片制作(前段),電芯組裝(中段)、化成封測(后段)。首先,在前段工序中,主要工作是將固體粉狀的正極材料、負極材料,成卷的金屬箔片等通過一些列的動作,制作出標準規格的正極片、負極片等。第一步是勻漿環節。將正、負極粉狀的固態電池材料,加入溶劑,攪拌均勻。第二步,涂布。這是非常關鍵的一步,將攪拌后的漿料均勻涂覆在一條寬且長的薄薄的金屬箔片上:正極涂覆在鋁箔上、負極涂覆在銅箔上,然后送入烘箱把溶劑烘干。涂布機的速度是產能的上限,在正常情況下,能涂多少材料出來,就能生產出多少電池。同時,涂布機也是整個廠房中最貴的設備。高速涂布機是日韓的強項。目前,日本東麗和平野仍是世界領先的涂布機生產企業,也是中國進口涂布機的主要供應商。另外韓國PNT公司也非常強力。隨著電池廠對能量密度的追求,銅箔越做越薄,剛站穩6微米,就要向4.5微米沖擊,涂布機是非常關鍵的一環。想象一下這種場景,每卷長度超過1000m的微米級厚度銅箔,在以人類慢跑的速度下,均勻涂上漿料,不能拉斷、不能跑偏、不能被應力褶皺,重量、誤差要控制在很小的范圍內。更何況,廠商們為了提高生產效率,還在追求更寬的涂布寬度、更快的涂布速度,更薄的箔片。這是刀尖上起舞的藝術。目前,國產廠商在高端涂布設備領域離日韓企業還有差距,尚未完成進口替代。第三步,輥壓。將涂布后的極片進一步壓實,提高壓實密度,進而提升電池能量密度。第四步,分切、模切、制片。將一大卷已經均勻涂滿正極或負極的金屬箔片,切割成需要的尺寸,焊接極耳,為后面的卷繞或者疊片工序做準備。以上各種花里胡哨的動作完成之后,我們就會得到下面這個東西(注:此為疊片所需要用到的極片)。圖片來源:蜂巢能源請注意,這是一摞極片,每張極片都非常薄,和A4紙的厚度差不多,并且各項指標(例如尺寸、面密度、毛刺等)都非常嚴苛,公差非常小。前段工序結束之后進入中段工序。中段工序是電芯組裝,主要的工作是將正極片、負極片、隔膜通過卷繞或者疊片方式,做成極芯。然后再將數個極芯連接之后,封裝進電芯的殼體中,然后再注入電解液。中段工序的核心要求是一致性,對精度、效率、良品率有著較高的要求。中段工藝第一步,卷繞或者疊片。這是各個工序中非常關鍵的一環。將隔膜設置在正極片和負極片中間,三者之間通過卷繞或者層層疊放的方式,制作極芯。在卷繞設備領域,中國的設備廠商保持著優勢,這也是先導和贏合等廠商起家的設備。而疊片設備領域,最大的瓶頸在于生產效率低,韓國人是這方面的領先者。根據東吳證券統計的數據,目前國產設備以雙工位居多,效率普遍在0.5-0.8秒/片,而進口疊片機效率可達0.2秒/片。比亞迪重慶弗迪電池工廠生產的刀片電池,采用比亞迪完全獨立自主開發的設備和裁切方案。設計的疊片速度在0.3秒/片,在業界處于領先水平。中段工藝第二步,電芯封裝。在這之前還需要做一些絕緣的處理,通過焊接進行極芯的連接等,然后裝入電芯進行封裝。中段工藝第三步,將電解液通過一個小孔,注入電池殼體中。從極芯到電芯封裝環節展示,視頻來源:蜂巢能源中段工序結束后,我們就得到了一個成型的電芯。接下來就是后段工序,后段工序的作用,是將電池充電活化,形成SEI膜,并對電池各項指標數據進行監測、分選,在最后環節確保電池的質量以及一致性。后段工序的第一步是化成、分容,這也是電池生產中的一個關鍵環節。通過化成分容,將電池充電活化,并測試電池的容量和其他電性能。在化成分容方面,中國企業擁有優勢。最后一步是監測、分選,主要通過充放電時的電流、電壓、時間等相關數據和曲線圖表,區分電池品質,剔除不良品。這樣做好之后,一塊電芯就制作完成了(我們就可以開吃了)。必須說明的是,單體電芯還需要模組組裝、PACK等環節才能組成電池包,最后應用在新能源汽車上。以上只是電芯生產環節高度抽象之后的概括,真正的電池生產過程,遠比以上介紹要復雜很多倍,在精度、穩定性、效率等方面的要求也非??量?。另外,在環境控制、監測、自動化、物流、工業軟件等方面互相配合,還有諸多的細節,亦不能說盡。鋰電池生產過程簡圖,來源:高工鋰電、東北證券動力電池是僅次于芯片制造的高度專業、復雜、精密的現代制造業。三隨著消費者開始真正為智能電動車買單,行業的格局、對企業的要求,都在悄悄發生變化。設備行業當前的挑戰和壓力來自動力電池發展和競爭的壓力。動力電池企業的使命是提供成本更低、能量密度更高、質量更好、循環壽命更長的電池,而這些都和設備行業息息相關。從2019年開始,動力電池產業加大了在制程和設備方向的探索。CTP、刀片電池等電池結構上的創新,背后是對行業深刻的理解。這些由車企和電池企業發起的行業創新,極大地促進了設備和制造的變革,同時也對設備企業提出了更高的要求。隨著動力電池產業越來越集中的發展趨勢,電池企業對設備企業的要求會更高,對單項技術的追逐會更加極致。另外,像特斯拉這種巨頭還在試圖進入電池制造領域。9月15日,特斯拉將要舉辦電池日活動,這一天特斯拉極有可能會放一個大招。馬斯克曾不止一次地提到過,“我們非常了解電池”。在收購了電池制造商海霸之后,擅長制造「制造機器的機器」的特斯拉,將要如何定義電池的制造、電池的創新,非常值得期待。在下游的客戶越來越集中,并且都非常懂電池、懂生產的情況下,選擇縱整線戰略,而不是技術深耕的戰略,是非常危險的。如今的動力電池行業,要求鋰電設備在單一環節進行深耕,而不是漫天撒胡椒面。它要求設備企業必須不斷在以下等領域深入深入再深入,建立自己的核心競爭力:1、高精度、高穩定性高精度、高穩定性是對一致性的追求。一致性是動力電池制造最關鍵的指標,這和設備有直接的關系,也將直接影響電池的質量、性能,間接通過良品率等影響電池的成本。關于設備精度對成本的影響,一位資深電池專家表示,以做135Ah電芯為例,135Ah是最低要求,如果精度高,在工藝設計的時候,按照137Ah去設計就完全可以滿足要求。但如果精度不夠高,就需要按照140Ah去設計,才能保證135Ah。這給電池產線帶來的損失是比較大的,也很難去追求一些極限的東西。2、高速自動化高速自動化是出于對效率的追求?;旧显阡囯娚a中,所有的環節都有時間這個維度。高速勻漿、高速涂布、高速疊片、高速卷繞,時間就是金錢。疊片、涂布等領域,中國的設備廠商們還沒有建立起足夠的競爭力。而自動化,頭部廠商們已經在大部分環節上已經實現了,但仍然還有很大空間。3、集成一體機在鋰電池制造的諸多工序中,某些環節并不是一定要嚴格分開,設備廠商可通過做設備的集成,將上下環節合并,也就是各種集成的一體機。在談到設備集成時,弗迪電池副總經理孫華軍在接受《建約車評》采訪時表示:例如將輥壓、分切做成一體的設備,減少操作和中轉次數,這樣也可以降本。如果是分開的設備,多上、下一次卷,會帶來誤損;物料轉運也需要物流設備去滿足;另外,多設備下,占用空間更大、管理更復雜、能耗也高。設備集成之后,這些環節的優化,都是在降低企業的成本。他表示,“如果設備廠能將涂布、輥壓、分切做成一體的設備,競爭力就會非常強?!薄昂芏嗍虏皇遣荒茏?,是很多人不敢想?!迸Φ姆较虿恢挂陨?,還有很多,但都必須是對極限的追求,而不是大而全的擴張。每一個方向不斷向下的追求都是無窮無盡的,并且還有很大的創新空間,而這些創新必將帶來度電成本的下降、電池性能的提高、電池質量的提升。而這些創新的起點,來源于對材料、電池的認識,來源于企業對技術孜孜不倦的追求,來源于企業重新發現問題、定義問題、解決問題。在動力電池行業,還要加上對電動車行業的理解。以上說法也許未必能讓一些企業信服,這里拋出一個問題,僅供思考:大眾的MEB 590模組、特斯拉-松下-LG化學的2170圓柱、比亞迪的刀片電池正在逐漸成為純電動平臺的三股勢力,這些創新是誰定義的?臺積電的7nm、5nm又是誰定義的?差距在哪里?結語2020年5月7日,馬斯克在參加《喬羅根秀》時表示:“太多聰明人從事法律和金融,應該讓更多聰明的人回歸制造業”。在鋰電制造行業,聰明人確實是大有可為的。在這樣一個電化學、機械、電氣自動化、軟件等多學科交叉點,行業的上限很高,永遠有令人興奮的創新機會,可以改變這個世界。在這樣的行業中,是有機會產生臺積電、ASML這種企業的。但要求也是非常高的。

作者:陸三金 詳情

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鋰離子電池低溫充電老化建模及其充電策略優化

為了促進新能源汽車在寒冷地區的推廣,對鋰離子電池低溫充電老化及其充電控制策略的研究具有重要意義。本工作基于大量低溫充電實驗數據,建立了多應力低溫充電老化模型。以溫度為主要影響因素,同時考慮充電截止電壓和充電倍率及充電循環次數對電池老化的影響。引入衰退加速度因子,將多個充電應力相結合作用于整體模型,并對模型的估計精度進行了仿真測試。在此基礎上引入遺傳算法對充電控制策略進行優化,以充電電壓為基準,將達到充電截止電壓前的充電過程均分為多個充電階段,將各階段充電電流作為遺傳算法的基因序列,以充電老化速率和充電時間作為優化目標,進行迭代優化。仿真結果表明所建立的低溫充電老化模型具有較高的參數估計精度,充電控制策略能夠有效較少電池老化并節約充電時間。通過設計的充電控制器對充電策略進行了實驗測試,測試結果與仿真結果相同。對電池低溫充電進行的實驗,摸索了低溫充電對電池壽命衰退影響的規律,實驗數據、老化模型和充電策略優化方法有較為直接的參考價值。關鍵詞:鋰離子電池;老化建模;遺傳算法;低溫充電;充電策略近年來新能源汽車發展迅速,鋰離子電池因其比能量高、比功率高、自放電率低、無記憶效應、充放電壽命長等優點成為新能源汽車首要的儲能設備,以綠色環保的鋰電池取代化石能源成為重要的發展方向。但目前新能源汽車的充電存在諸多問題,大多數車載交流充電器和直流大功率充電樁采用傳統的充電策略,并不適用于一些氣候較寒冷的國家或地區,例如我國北京、長春等地方,經常出現零下溫度天氣。雖然一些新能源汽車在低溫環境下會在充電之前對電池包進行預熱,但是仍存在電芯受熱不均勻導致電池的不一致性、電能浪費及充電時間長等問題?,F階段國內對于動力鋰電池低溫充電老化及充電策略的研究較少,鋰離子電池低溫下充電時間過長和充電壽命衰退速率過快是制約電動汽車在低溫地區發展的重要因素。國內外對常溫下動力鋰電池壽命衰退模型進行了大量研究,根據電池的電化學特性、熱特性和老化特性進行建模。從分析方法上看,可以分為電化學模型、經驗模型和數據驅動模型。Gao等通過對鋰離子電池進行不同充電應力下循環壽命實驗,研究了不同充電應力下鋰離子電池的老化機理,建立了基于經驗模型的鋰離子電池充電容量衰退模型。Johannes等通過對鋰離子電池日歷老化的數據分析,建立了描述溫度、電壓對日歷老化影響的數學模型。Simon等研究了鎳鈷錳酸鋰電池在不同溫度、不同充電倍率的老化過程,建立了描述鋰離子充電老化的P2D電化學模型。對于充電策略的研究目前分為傳統充電策略、傳統改進充電策略和基于模型優化算法的充電策略。傳統充電策略主要以CC-CV(constant current-constant voltage)為代表,而傳統改進充電策略則是在傳統充電策略的基礎上針對充電時間、充入有效電量進行優化。李麗珍等通過動態規劃算法和馬爾科夫決策算法尋找最優充電曲線,與傳統的CC-CV充電策略比較,有效充入電量增加15%,電池等效循環充電容量衰退減少30%。Hsieh等建立了模糊控制主動充電狀態控制器,與傳統CC-CV充電過程相比,充電性能提高23%。本文主要研究低溫環境下不同充電應力對鋰離子電池容量衰退的影響。通過大量循環充電測試得到不同充電溫度、截止電壓和充電倍率的充電數據。對數據進行處理分析后進行了鋰離子電池多應力充電老化數學模型的建立。將整個充電過程的充電策略分為兩個階段,第一階段以充電時電池的端電壓為基準,在達到充電截止電壓之前采用遺傳算法對充電電流曲線進行優化。第二階段在第一階段的基礎上轉為恒壓充電。最后通過仿真和實驗測試對充電策略進行驗證。1 鋰電池低溫充電實驗為了使實驗操作方便且具有代表性,同時映射實際車用動力鋰離子電池的老化規律,選用尺寸型號為18650,正極材料為鎳鈷鋁(NCA),負極材料為傳統石墨的三元鋰離子電池進行充放電老化實驗。電池參數如表1所示。表1   電池參數考慮充電溫度、充電截止電壓、充電電流倍率3個影響因素進行充電實驗。針對0~-20 ℃的低溫范圍,選取0 ℃、-5 ℃、-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃為5個溫度測試點,選取4.0 V、4.05 V、4.1 V、4.2 V、4.25 V為充電截止電壓測試點,選取0.2 C、0.5 C、1 C為充電倍率測試點。在不同充電溫度、截止電壓和充電電流3個充電應力的情況下進行多組循環充放電老化實驗。所有的實驗都是低溫充電-常溫放電實驗,在預設的溫度、倍率、截止電壓下以CC-CV方式充電,直至充電電流下降到0.02 C時結束充電。而放電都采用標準的放電制度,即在25 ℃下以0.5 C放電至2.5 V。由于充、放電的溫度相差較大,所以充放電前都要將電池放在恒溫箱中靜置3 h,保證電池內外達到預設的溫度。在同一測試工況下采用同一電池進行充電循環老化測試,并使用同批次的鋰電池進行不同工況下的對比實驗,實驗測試前針對容量、內阻、開路電壓對該批次實驗電池樣本進行一致性篩選,以保證測試數據的可靠性。2 低溫充電數據分析與建模2.1?實驗數據分析2.1.1?不同充電溫度對電池容量衰退的影響通過分析實驗數據可以得到不同充電溫度下電池容量衰退隨充電循環次數的變化曲線,如圖1所示。圖1   不同溫度下充電容量衰退曲線從圖1中可以看出隨著溫度的降低,充電衰退速率加快。在-20 ℃充電溫度下,僅10個充電循環,電池容量衰退就接近20%。2.1.2?不同截止電壓對電池容量衰退的影響不同充電截止電壓下電池循環充放電容量衰退的測試數據如圖2所示??梢钥闯?,在充電截止電壓為4 V時,容量衰退先快后慢。而4.05 V~4.25 V電壓區間內容量衰退曲線在4次充電循環之前較為平緩,斜率接近零,容量衰退<1%,在4次充電循環之后突然加劇衰退,呈直線趨勢上升。圖2   不同截止電壓下充電容量衰退曲線2.1.3 不同充電倍率對電池容量衰退的影響不同充電電流倍率下電池容量衰退隨充電循環次數的實驗數據如圖3所示。從圖中可以看出隨著充循環次數的增加,電池容量的衰退也呈直線上升,而隨著充電倍率的增大,上升曲線的斜率逐漸變大,說明不同充電倍率下,充電容量衰退速率隨充電倍率的增加而增加。在0.2 ~0.5 C增加速度最快。圖3   不同電流倍率下充電容量衰退曲線2.2?容量衰退模型建立通過對不同充電溫度、截止電壓、充電倍率條件下的多應力充放電實驗數據可以得到,對該鋰離子電池充電容量衰退速率的影響力:充電溫度>充電倍率>充電截止電壓。因此,我們以不同溫度下容量衰退測試數據作為基準進行容量衰退模型的建立,而充電倍率和充電截止電壓作為輔助影響因子。命名為充電截止電壓加速度因子AU和充電倍率加速度因子AI,則不同充電應力下的容量衰退速率模型的數學表達式如式(1),(2)。其中K為容量衰退速率;θ為電池等效充電循環次數;T為充電溫度℃。Kθ,T表示充電溫度為T且等效充電循環次數為θ時的充電容量衰退速率。對不同溫度下的容量衰退變化曲線進行擬合如圖4所示。擬合函數為冪函數如式(3),(4)。圖4   不同溫度下充電容量衰退曲線擬合從擬合曲線可以看出,各個溫度測試點都有較高的擬合度,接下來再對參數a,b進行擬合,如圖5所示。參數a,b與溫度參數之間并沒有明顯的線性關系,對其開方之后,從擬合圖像中可以看出a(1/3)和b(1/3)對溫度具有較高的擬合度。圖5   參數a、b擬合曲線那么可以得到參數a、b與充電溫度的表達式如式(5),(6)。運用同樣的方法對不同充電截止電壓下的容量衰退曲線進行擬合。由于不同充電截止電壓下,充電容量衰退曲線類似兩段直線的拼接,考慮對其進行分段處理,以充電循環次數4為分界點。在第一段,擬合直線斜率幾乎為零,表明充電截止電壓在第一段對容量衰退沒有起到影響作用。第二段的容量衰退曲線擬合如圖6所示。圖6   不同截止電壓下充電容量衰退曲線擬合因為擬合的結果為直線,參數截距代表直線與y軸的截距,雖然不成線性變化,但不影響對容量衰退曲線斜率的估計。而擬合直線的斜率直接關系到不同充電截止電壓下容量衰退的變化速率,因此僅考慮斜率參數即可表示充電截止電壓對容量衰退速率的影響。如圖7所示對各個擬合曲線的斜率參數再次進行曲線擬合。圖7   “電壓-衰退”擬合直線的斜率參數擬合曲線擬合函數表達式如式(9)所示。(9)可以得到充電截止電壓為U時,容量衰退速率KU的計算式見式(10)。(10)式中,m為197.9676;n為98.4659,z為12.2760。由于函數f (θ,T)是在0.5 C-4.2 V工況下建立的,所以在這里取充電截止電壓4.2 V為參考工況,取實際充電截止電壓下容量衰退速率KU與參考電壓的容量衰退速率KUref的比值為充電截止電壓加速度因子AU。則AU的表達式為(11)得到充電截止電壓加速度因子的數學表達式后接著分析充電倍率對鋰離子電池低溫充電老化的影響。同樣取-15 ℃、4.2 V為參考工況,對不同充電倍率下鋰離子電池容量衰退曲線進行擬合,在曲線擬合時發現數據對指數函數的擬合度最高,但是不同充電倍率的擬合參數不存在線性變化關系,不能用于描述充電倍率對充電老化速率的影響規律,因此改用直線進行擬合,如圖8所示。不同充電倍率下擬合直線的斜率存在線性變化趨勢。同時斜率參數可以反應低溫充電容量衰退的速率。對不同充電倍率衰退擬合直線的斜率參數進行擬合如圖9所示。圖8   不同充電倍率下容量衰退線性擬合圖9   “倍率-衰退”曲線擬合直線的斜率參數擬合通過對實驗數據的曲線擬合得到以下關系式式中,h為1.9598;c為0.8175。由于f(θ,T)是在0.5 C-4.2 V工況下建立的,所以在這里取充電倍率0.5 C為參考工況,取實際充電電流倍率下電池容量衰退速率KI與參考工況充電倍率下的容量衰退速率KIref的比值為充電電流倍率加速度因子AI。計算式見式(14)。(14)通過曲線擬合得到充電截止電壓加速度因子AU和充電倍率加速度因子AI,接著構建基于充電循環次數、充電溫度、充電截止電壓和充電倍率的低溫多應力充電容量衰退速率數學模型,如式(15)所示。(15)3 遺傳算法優化充電控制策略遺傳算法(Genetic Algorithms,簡稱GA)是模擬自然選擇和遺傳學生物進化過程的計算模型,是一種具有自適應調節功能的搜索尋優算法,對一些復雜的非線性問題有良好的適用性。近些年在路徑規劃問題中的運用因其突出的優點得到了廣泛的關注。本文將充電老化速率和充電時間作為優化目標用遺傳算法尋求最優充電曲線。3.1?基因編碼選擇基因編碼的選擇是遺傳算法的重要環節,以充電過程中電池的端電壓作為基準,根據所選電池類型設定充電電壓范圍是2.75~4.2 V,將充電過程電壓變化分為20個區間。第i個充電區間的充電電流為Ii,將20個充電階段的充電電流作為遺傳算法的基因進行歸一化編碼,如式(16)所示。每段區間的電流值范圍為0.01~1,單位為充電電流倍率C。(16)當充電電壓達到截止電壓4.2 V時,則轉為傳統恒壓充電方式繼續充電至小于0.02 C。3.2?適應度函數選取遺傳算法的優化要根據控制對象選擇合適的適應度函數。本文基于遺傳算法的充電策略以充電老化和充電時間作為優化目標。采用傳統的多目標優化方法對充電容量衰退和充電時間進行加權求和,如式(17)所示。(17)式中,se為遺傳算法適應度函數的計算值,se值最小的充電電流即為該階段的最佳充電電流。Qloss為容量衰退率;Qchg為消耗的充電時間,充電策略以容量衰退盡可能小、充電時間盡可能短為優化目標;g為權值系數,用來調節兩個優化目標的權重。本文第4.2節通過仿真測試來對參數g進行標定,從而選取符合要求的最佳權值系數。Qloss和Qchg的計算式如式(18),(19),(20),其中?Nθ為第k階段的等效充電循環次數。?SOC為每個階段的充電容量相對于額定容量的百分比,其中?tk為第k個階段所用的充電時間,在單個充電階段“k”內電流是一致的。遺傳算法的軟件流程圖如圖10所示。其中賭輪盤算法、交叉變異、生成新物種等過程總稱為遺傳算子,是遺傳算法的核心步驟,代表劣質個體的淘汰、優勢個體的基因交叉編譯、種群的更新換代過程。圖10   遺傳算法軟件流程圖4 模型驗證與充電策略驗證4.1?模型驗證容量衰退速率模型在Matlab中進行仿真驗證,模型對不同工況下容量衰退速率的估計值與實際值對比如表3所示??梢钥闯鏊⒌娜萘克ネ四P偷墓烙嬚`差在10%以內。且80%的參考工況估計誤差低于8%,容量衰退模型的估計精度總體較高。按單次有效充電循環在-20工況的容量衰退0.04計算,由于充電策略將第一段充電過程分為20個階段,估計誤差按照最大值8.39%計算,則每個階段最大估計誤差為1.707%,覆蓋所有工況的最大容量衰退估計誤差為34.14%。在實際過程中并不會在所有階段同時達到最大估計誤差8.39%,取中間值5.11%估算則整個充電過程的總估計誤差在20.79%以內。表3   容量衰退誤差分析表4.2?權值系數g的標定選取4.2 V-10cyc工況進行權值系數g的標定。經過充電策略優化后,不同溫度下充電老化隨適應度函數的權值系數g的變化曲線如圖11所示。充電時間隨權值系數g變化的優化曲線如圖12所示。圖11   不同溫度、不同權值系數下容量衰退對比圖12   不同溫度、不同權值系數下充電時間對比由圖11中曲線變化可以看出,g取0.15左右時對容量衰退的優化效果較好,可以最大化減少充電老化,并且在各個溫度段都接近最優效果。隨著權值系數的增加,充電策略對容量衰退抑制能力減弱,容量衰退逐漸增大。通過圖12可以看出,隨著權值系數g的增大,充電策略對充電時間的優化力度加大,所以各個溫度段的充電時間逐漸減少。其中-10 ℃的曲線波動情況較大,可能跟容量衰退的建模有關,也可能是實驗測試設備出現了的測量誤差等原因造成的。但可以明顯看出有整體下降趨勢。結合圖11和圖12,綜合考慮容量衰退和充電時間,適應度函數加權求和的權值系數選取0.5~0.7為最佳。4.3?充電控制策略仿真測試通過權值系數g的標定,選取0.5為最優值,代入模型,選擇覆蓋-5~-20 ℃的四組工況進行控制策略的仿真測試,測試得出的充電電流曲線如圖13,14,15,16所示,這4組曲線為各測試工況下充電至截止電壓時的充電曲線。達到充電截止電壓后轉為恒壓充電,電流倍率逐漸減小,恒壓階段由于電流倍率較低,對鋰電池充電老化的影響較低,因此不作為遺傳算法的優化范圍。從圖13,14,15,16可以看出4組測試工況在恒壓充電前的平均充電倍率隨溫度的降低而降低,這與低溫下容量衰退速率隨充電倍率的變化規律相一致。根據實驗數據,4組測試工況下電池壽命衰退量基本相同,但4組測試工況在達到充電截止電壓之前的充入電量隨溫度降低而降低。圖13   -5 ℃-4.2 V-30cyc測試工況充電曲線圖14   -10 ℃-4.1 V-20cyc測試工況充電曲線圖15   -15 ℃-4.2 V-8cyc測試工況充電曲線圖16   -20 ℃-4.2 V-6cyc測試工況充電曲線由仿真數據可以得到,4組測試工況,在達到充電截止電壓前用遺傳算法進行充電策略優化,與傳統CC-CV充電條件下容量衰退數據對比如表4所示。從表中可以看出,經過遺傳算法對充電策略進行優化后,低溫下單次有效充電循環,電池老化速率相比傳統CC-CV充電方式減少28%以上,最高可達64%,可見對充電策略的優化能夠明顯減少低溫充電導致的電池容量衰退。表4   充電策略容量衰退優化效果對于充電時間的數據對比如表5所示,從表中可以看出4組充電工況下,充電時間相比傳統CC-CV都得到了優化,其中-10 ℃條件下充電時間相比傳統CC-CV充電方式減少22%,-5 ℃和-15 ℃為3%,-20 ℃工況下充電時間減少8%。表5   充電策略縮短充電時間優化效果-10 ℃工況下充電時間減少量最多,但充電截止電壓為4.1 V,可見充電截止電壓越低對充電時間的優化效果越好,充入電量隨充電截止電壓的降低而減小,符合充入電量隨充電時間變化的一般規律。從表中數據可以看出優化充電策略后,充電時間在各溫度工況下都得到了優化。4.4?充電控制策略實物測試傳統鋰電池充放電測試設備,只有CC、CV、CP、CC-CV等工作模式,不能實現本文提出的充電優化策略,因此設計了對應優化的策略的充電設備,如圖17所示,該充電控制系統采用增量PID方法控制開關電路的PWM占空比以達到實時控制充電倍率的目的,而充電電路核心為BUCK電路,采用IR2110S半橋驅動芯片驅動開關管。在充電過程中實時檢測端電壓,以電壓檢測值推進充電策略的控制進度直至達到截止電壓。圖17   充電策略驗證設備充電策略的驗證選擇-15 ℃-8cyc-4.2 V工況進行測試,充電控制器的實驗充電曲線如圖18所示。圖18   -15 ℃工況充電器輸出電流曲線從該圖中可以更加清晰的看到,在達到充電截止電壓之前,充電控制器能夠按照設定電流曲線輸出電流,并未出現較大紋波,實際充電電流曲線較為平滑。-15 ℃-8cyc-4.2 V工況下,采用遺傳算法優化后,對實際充電曲線進行安時積分可得優化后充入電量為2255 mA·h,充入電量大于傳統CC-CV充電策略。在該工況下進行第二次測試充入電量為2208 mA·h,通過計算可以得到當前工況下容量衰退率為1.62%。單個充電過程的容量衰退率和充電時間與傳統CC-CV充電方法進行對比,如表6所示。優化充電策略的容量衰退率較傳統CC-CV充電減少47.57%,充電時間減少16.71%。表6   容量衰退和充電時間與傳統CC-CV策略對比  對比仿真測試的結果可以發現,實驗測試中,充電策略對充電老化的抑制效果與仿真結果存在差異,容量衰退速率的減少量比仿真結果小16.62%。仿真測試與實物測試結果都證明所提出的充電策略對鋰離子電池低溫充電性能的優化具有明顯的效果。

作者: 王泰華等 詳情
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劉彥龍:動力和儲能是鋰離子電池增長的主要市場

中國化學與物理電源行業協會秘書長劉彥龍分析了2019年鋰離子電池產業發展現狀,展望2020年鋰離子電池市場發展趨勢。012019年鋰離子電池行業發展現狀  鋰離子電池劉彥龍表示,全球鋰離子電池主要由中國、日本和韓國企業生產,占到全球需求的95%以上;鋰離子電池主要用于數碼類消費電子產品、新能源汽車及儲能等領域。數碼市場主要是手機、筆記本電腦、平板電腦、可穿戴設備、移動電源等;動力市場主要指電動乘用車、電動客車、電動自行車、電動工具等;儲能市場主要指新能源儲能、通訊基站儲能、工商業儲能、家用儲能等。2017年數碼占比34.8%;動力占比60.2%;儲能占比5%。2019年數碼占比21.5%;動力占比73.3%;儲能占比5.2%。小型鋰離子電池主要指圓柱鋰離子電池、小型方型電池和小型軟包電池,主要應用于手機、筆記本電腦、平板電腦、可穿戴設備、移動電源、電動工具、吸塵器、家用儲能及電動汽車等。2019年小型鋰離子電池市場同比增長8%。其中,手機用鋰離子電池減少6.6%,手機前五大廠商分別為三星、華為、蘋果、小米、Oppo, 軟包電池占84.9%,方形電池占15.1%。筆記本用鋰離子電池微降0.6%,前五大廠商為惠普、聯想、戴爾、蘋果、Acer;軟包電池占比75.3%、方形電池占比17%、圓柱電池占比7.7%。平板電腦用鋰離子電池與2018年持平,前五大廠商為蘋果、三星、微軟、聯想、Amazon;軟包電池占比98.2%、方形電池占比1.6%、圓柱電池占比0.2%。電動自行車、吸塵器及電子煙等動力型鋰離子電池增長37.8%。其中,電動自行車用鋰離子電池為6.295億只,電動自行車前三大國際品牌為Bosch、Yamada、松下占比23.7%;中國品牌占比42.4%。吸塵器用鋰離子電池為2.945億只,其中主要品牌為Dyson、Electrolux 占比42%。電子煙用鋰離子電池1.009億只,主要品牌為Philip Morris 、BAT、JT,占比89.5%。電動工具及園林工具用鋰離子電池增長5.3%,全部為圓柱鋰離子電池。其中,電動工具用鋰離子電池為11.669億只,同比增長6%。前五大電動工具品牌為Stanley Black & Decker、TTI、Makita、Bosch、Hilti。園林工具用鋰離子電池為9220萬只,同比減少8%。主要品牌為Stihl、Husqvarna。其它用途用鋰離子電池增長14.1%。主要包括電動汽車用鋰離子電池(主要TESLA)-60%、家用儲能-5.5%、移動電源-4.7%、游戲機-2.3%、UPS-1.4%、電動剃須刀/電動牙刷-1.3%等。圓柱電池占比79.5%、軟包電池占比18.1%、方形電池占比2.7%。新能源汽車2019年全球新能源汽車(含HEV)銷量約435.8 萬輛,同比增長7.2%。其中,EV和PHEV銷量221萬輛,同比增長10%。全球新能源乘用車(EV和PHEV)市場滲透率從2018年2.1%提升至2019年的2.5%。中國連續5年成為全球第一大新能源汽車市場。從月度銷量看,自9月份起,全球新能源汽車銷量呈現“四連降”的下滑趨勢。根據本會動力電池應用分會統計合格證數據顯示,2019年中國新能源汽車產量累計117.6萬輛,同比下滑3.5%。從2019年新能源汽車的表現來看,補貼依賴的現象較為明顯。自6月份補貼新政過渡期結束后,下半年新能源汽車產量呈現“六連降”的下滑趨勢。根據上險數據顯示,2019年新能源汽車銷量累計95.5萬輛,同比下降9.1%。從細分領域看,2019年,新能源乘用車銷量占新能源汽車總銷量的88.0%,且同比降幅6.1%,低于總市場水平。燃料電池車方面,客車和專用車銷量均實現高速增長,分別同比增長207.0%和368.4%。從國家區域看,2019年,中國依舊高居榜首,銷量125.3萬輛。排名前十國家中,除中、日、美、韓外,全部為歐洲國家。從車型路線看,目前,中國、美國、歐洲等車型投放基本聚焦在EV、PHEV、FCV的路線。另外,中國、挪威、荷蘭等EV車型銷量占比均在6成以上。從技術路線看,目前,中國、美國、歐洲等車企基本聚焦在EV、PHEV路線。日本車企主要聚集HEV。鋰離子電池裝機量根據中國化學與物理電源行業協會統計,2019年全球動力鋰離子電池裝機量為112.6GWh。其中,日韓5家動力電池企業的裝機量50.4GWh,占比44.8%。中國企業裝機量為62.2GWh,占比55.2%。前10家中國企業裝機量為54.65GWh。2019年,中國新能源汽車配套動力電池企業共有79家,相較2018年減少了13家,動力電池裝機量62.2GWh,同比增長9.3%。動力電池行業洗牌進一步加劇。對比2018年前十,北京國能、卡耐新能源跌出前10榜單,其他8家動力電池企業仍然穩定在前10行列,時代上汽、欣旺達躋身進前10行列,頭部競爭格局相對較穩定。從電池類型看,2019年三元電池裝機量40.5GWh,占比65.2%,較2018年提升近7個百分點;磷酸鐵鋰電池裝機量20.8GWh,占比33.4%,較2018年下滑近6個百分點;其他電池類型裝機量0.9GWh,合占比1.4%。三元電池的98%配套在乘用車上,裝機量39.6GWh。磷酸鐵鋰和錳酸鋰主要配套客車,裝機量分別為13.8GWh和0.4GWh,分別占各自裝機量的66%和78%。動力電池行業特點:市場集中度顯著提高2016年以來,動力鋰離子電池行業呈現產能結構性過剩。隨著國家政策的深度調整,動力電池行業集中度將持續提升。2016年前20強企業裝機量為83.1%,前5家企業裝機量占比為64.5%。2017年前20家企業裝機量320.9億WH,占比87%;前5家企業裝機量223.43億WH,占比60.5%。2018年前20家企業裝機量522.3億WH,占比91.8%;前5家企業裝機量占比73.6%。前2家占比61.3%。2019年前20家企業裝機量594.82億WH,占比95.7%;前5家企業裝機量占比79.6%,前2家占比68.3%。2019年各個企業面臨補貼大幅度下滑、能量密度及續航門檻下限提高、企業資金鏈緊張等多重壓力,市場進入快速洗牌階段,集中度進一步提高,二三線梯隊企業面臨更大的資金壓力,多家企業已逐步放棄新能源汽車動力電池業務,轉向電動工具、電動自行車等小動力市場。動力電池安全性應引起企業高度重視三元正極材料的高鎳低鈷化在提升電池能量密度、降低材料成本等方面具有明顯優勢,但安全性和穩定性問題卻較為突出。由于高鎳三元正極材料的技術壁壘較高,在制備工藝、設備及生產環境等方面的要求都遠遠高于普通三元材料,國產高鎳三元材料走向成熟仍需要克服多項技術難題。據不完全統計,2018年中國新能源汽車自燃事故至少發生40起。2019年中國新能源汽車共召回3.37萬輛,因存在自燃隱患而被召回的車輛達到6520輛,占總召回數的19.3%,說明目前新能源汽車的安全性能不容樂觀。無論是企業還是相關監管機構,必須高度警惕新能源汽車安全事故,防止引發蝴蝶效應,對產業發展產生致命打擊。三元動力電池占比持續提升從市場需求看,乘用車將是未來新能源汽車增長的主力。由于補貼政策的引導和三元電池本身的高密度特性更能滿足新能源乘用車市場的需求,從國內主流電池生產企業的數據看,三元電池已成為電池技術發展的重點。高鎳三元材料電池被業界普遍看好,吸引眾多動力電池企業的積極布局。三元電池企業集中布局高鎳三元電池的研發,技術路線從NCM523體系正向NCM622、NCM811和NCA快速的推進。三元占比從2018年的58.2%提升到2019的65.2%。今年出臺的新補貼政策按照技術上先進、質量上可靠、安全上有保障的原則,保持技術指標體系總體穩定,推動企業進一步提升產品技術水平和安全可靠性。2020年保持大部分技術指標門檻要求不變,2021年-2022年原則上保持穩定,根據技術進步、產業發展情況等適當調整。2020年補貼政策調整后,磷酸鐵鋰電池、三元電池和錳酸鋰電池將會擁有各自的應用領域和發展空間。補貼退坡敦促全產業降成本補貼退出是必然趨勢,但2019年由于補貼退坡幅度大,造成新能源汽車銷量下降。為促進汽車消費,3月31日國務院常務會議確定,將今年底到期的新能源汽車購置補貼政策延長2年。補貼逐步退出造成的車企成本壓力將會向動力電池產業鏈上游傳導,要真正解決這個壓力,電池企業需要在技術產品開發與轉換、供應鏈管理、現金流控制等多個維度做好應對。部分經營不善的企業資金鏈將出現斷裂,被迫退出市場或被兼并。動力電池企業短期內壓縮成本的意愿十分強烈,將通過向上游隔膜、電解液、負極、正極等環節壓價等“降本”措施,以及提高能量密度、標準化、規?;a等“增效”措施來盡可能彌補。具體成本優勢和質量優勢的企業將在競爭中勝出!022020年鋰離子電池市場發展趨勢  動力和儲能是鋰離子電池增長的主要市場未來幾年,手機、筆記本電腦、平板電腦等鋰離子電池傳統應用市場將保持穩定,總體個位數增長。而新能源汽車、電動自行車、電動工具等動力市場及各種用途的儲能將是鋰離子電池增速最快的市場,主要看中國和歐洲市場的需求,年均增速在兩位數。今年蔓延全球的新冠疫情短期內將對全球鋰離子電池市場造成一定的沖擊:一是對電池生產和主要應用市場的供應鏈產生了巨大沖擊,二是對消費需求產生了明顯的壓制效果。各個國家的出行封鎖和失業率的激增降低了消費者的信心,導致人們開始重新考慮對基本商品的支出優先次序,從而直接影響鋰離子電池不同市場的銷售。因為新冠疫情,人們更多宅在加中、學生網課增加或者上班族減少乘坐公共交通,平板電腦、筆記本電腦和電動自行車需求將增加,電動工具和園林工具的需求將會減少。歐洲嚴苛的排放標準將加快車企電動化步伐隨著歐洲對全球氣候變暖的關注,推動了歐洲傳統汽車向新能源汽車的轉變,歐洲各國紛紛出臺和加大對新能源汽車購置和使用方面的補貼,推動了歐洲新能源汽車市場的發展。2019年12月11日,歐盟委員會在布魯塞爾公布了應對氣候變化的“歐洲綠色協議”,提出到2050年歐洲在全球范圍內率先實現“碳中和”,即二氧化碳凈排放量降為零。歐盟即將于2021年實施的95g/km的CO2排放新標,僅有沃爾沃、豐田和雷諾-日產三家公司符合要求,將使眾多車企面臨巨額罰款,電動化將是滿足要求的最佳解決方案。歐洲電動汽車市場發展趨勢歐洲電動汽車的發展受到政府法規的積極影響,歐盟政府的目標是提高電動汽車的銷量并建立電池產業鏈。2019年歐洲的新能源汽車銷量達到了56.42萬臺,在2018年40.7萬臺的基礎上增長了38.6%。歐洲新能源汽車市場前景令人鼓舞,但也可能受到冠狀病毒的影響。BNEF預計,2020年歐洲新能源汽車銷量增長將達50%,并超過80萬輛。中國各種新政將加快新能源汽車推廣1.日前,工業和信息化部裝備工業司發布了關于征求《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》(征求意見稿),作為新能源汽車行業綱領性政策,該規劃為未來十五年中國新能源汽車的發展指明了方向。規劃指出,力爭經過十五年持續努力,新能源汽車關鍵核心技術取得重大突破、融合發展協調高效,純電動車成為主流,燃料電池商用車實現規?;瘧?,高度自動駕駛智能網聯汽車趨于普及,我國進入世界汽車強國行業。到2025年,新能源汽車競爭力明顯提高,銷量占當年汽車總銷量的20%,乘用車新車平均油耗降至4.0L/100km,新能源乘用車新車平均電耗降至11.0kWh/100km。到2030年,新能源汽車形成市場競爭優勢,銷量占當年汽車總銷量的40%,汽車新車能耗到達世界先水平。受新冠疫情和補貼退坡的影響,2020年中國新能源汽車銷量受到沖擊,預計比2019年下降5-10%,最低為100萬輛。2.2020年6月15日五部委發布的《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》修改政策,明確了2021-2023年新能源汽車積分比例要求,分別為14%、16%、18%。按照該比例要求,基本能夠保障實現“到2025年乘用車新車平均燃料消耗量達到百公里4升、新能源汽車產銷占比達到汽車總量20%”的規劃目標。雙積分政策的推出,將推動海外(尤其是歐洲)傳統車企加緊電動汽車在華布局,合資與自主的較量將在電動車領域再次上演,國內核心零部件供應商迎來歷史性發展機遇。雙積分政策是一把“雙刃劍”,會有力地促進新能源汽車總規模的擴張,但是自主品牌新能源汽車的市場空間會有較大的壓縮。雙積分政策實施的力度越大,對自主品牌的空間壓縮程度就越大。全球智能手機市場可能暴跌 中國廠商市場份額擴大據IDC近期預測,由于新冠肺炎疫情影響,消費者支出將會減少,預計全球智能手機出貨量將在2020年同比下降近12%至12億部。出行封鎖和失業率激增降低了消費信心,成為影響銷量的主要因素。5G換機潮將成為智能手機銷量復蘇的催化劑,在2021年全球智能手機市場復蘇中發揮至關重要的作用,預計2021年一季度有望恢復銷量正增長。目前中國是全球最大的智能手機市場,中國經濟已經重啟,工廠基本恢復正常生產,因此,IDC預計中國2020年智能手機出貨量只會出現個位數的下降。中國手機品牌的市場將繼續擴大。電化學儲能爆發 對鋰離子電池需求快速擴大在日漸興起的能源互聯網中,由于可再生能源與分布式能源在大電網中的大量接入,結合微電網與電動車的普及應用,電化學儲能技術將是協調這些應用的至關重要的一環,儲能環節將成為整個能源互聯網的關鍵節點,能源互聯網的興起將顯著拉動儲能的需求。隨著全球能源結構變革的推進,在用電側,工商業儲能、家用儲能等應用場景逐漸成熟;在發電側,風電、光伏等可再生能源技術的快速進步,成本降低,發電經濟性顯著提高,可再生能源裝機量快速增長。隨著鋰離子電池成本的不斷下降,逐漸靠近儲能系統應用的經濟性拐點,儲能市場未來發展潛力巨大。未來三年,儲能用鋰離子電池市場將以年均30%速度增長。通訊基站對鋰離子電池有巨大需求隨著5G網絡在全球的逐漸興起,預計2020-2025年,通信鐵塔的建設速度會更快,到2025年,通信鐵塔數目有望增至1300萬座,基本實現全球主要城市5G網絡覆蓋。預計2025年全球基站鋰離子電池的市場需求將達到60GWh。2020年上半年,中國三大運營商公布的5G基站集采情況共涉及5G基站52萬個:中國移動5G基站27萬個,中國電信與中國聯通采用聯合組網的方式采購25萬個。力爭2020年底5G基站數達到60萬個。在新基建的大方向指引下,各省市地方政府紛紛公布本地5G建設計劃,2020年將合計建設80萬個。2020年補貼取消后 各種混合動力車型用電池技術值得關注在國內外純電動車和插電式混合動力車取得較快發展的同時,混合動力車輛,特別是微混車輛等各種節能汽車也在國際上得到的快速發展。為了適應各國對汽車節能減排不斷提高的要求,達到降低燃油消耗,促進燃油效率提升和CO2減排的功能,又能滿足各類客戶對車輛性價比的需求,微混車輛正加快向輕混車輛發展。輕混車輛要求電池能提供更高的能量,甚至功率。于是,車用48V電源系統正在得到加速發展與應用,而且是鋰離子電池可能顯示優勢的又一擴展應用領域和發展機遇。我國一汽、上汽、長安、北汽、江淮、吉利等企業都已將48V電驅動技術列為較為可行的技術路線,開發應用48V電池系統的乘用車。國內外48V電池研究、生產與應用都取得了顯著進展。動力電池的發展與需求高性能、低成本的新型鋰離子電池和新體系電池是新能源汽車動力電池發展的主要方向。新型鋰離子電池:采用高電壓/高容量正極材料、高容量負極材料和高電壓電解液替代現有鋰離子電池材料,電池成本、比能量和能量密度具有明顯優勢,將能夠大幅度提升新能源汽車經濟性和使用的便利性,需要解決耐久性、環境適應性和安全性等關鍵問題。新體系電池:包括鋰硫電池、鋰空氣電池、全固態電池等,預計具有更低成本和更高的比能量,尚處于基礎研究的發展階段。2020年新型鋰離子電池將實現商業化,2030年新體系電池實用化。研發新型鋰離子電池和新體系電池、提升動力電池智能制造水平、完善驗證測試方法和標準體系,既是我國節能與新能源汽車的發展需求,也是我國動力電池發展的關鍵任務,具有緊迫性。動力電池發展目標中國動力電池發展大致分為三個階段,目標如下:2020年:技術提升階段。新型鋰離子電池實現產業化。動力電池實現智能化制造,產品性能、質量大幅度提升,成本顯著降低,純電動汽車的經濟性與傳統汽油車基本相當,插電式混合動力汽車步入普及應用階段。2025年:產業發展階段。新體系電池技術取得顯著進展。動力電池產業發展與國際先進水平接軌,形成幾家具有較強國際競爭力的大型動力電池公司。2030年:產業成熟階段。新體系電池實現實用化,電池單體比能量達到500Wh/kg以上,成本進一步下降。結 論  未來五年,全球對鋰離子電池需求巨大。新能源汽車是鋰離子電池最大的應用市場,在電動自行車、低速電動車、電動工具、儲能等領域快速替代鉛酸蓄電池和鎳氫電池的市場。動力鋰離子電池市場需求巨大,但行業競爭日趨激烈,行業的整合正在持續進行中,市場將進一步向頭部企業集中。未來三到四年,將是動力電池產業鏈上下游企業最為艱難的一段時間,尤其是在降本壓力上,上下游企業將面臨前所未有的挑戰,這需要整個產業鏈協作配合共渡難關,企業要快速擴大規模,并通過產品性價比綜合優勢占領市場份額。動力電池企業要將質量和安全放到首位,只有擁有雄厚技術積累、足夠資金支撐、產品具有性價比優勢和對市場快速反應的廠商才能在未來激烈的市場競爭中占得先機,贏得市場。企業要抓住一帶一路建設,國際產能合作等機遇,設立國際化的研發機構,積極進行海外的布局,推動產業合作向合作研發、品牌培育等產業鏈高端環節去轉移,加快融入全球的市場。

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2020-24年全球固定式鉛酸電池市場年復合增率近9%

國際市場研究機構Technavio最新發布的報告顯示,2020-2024年,全球固定式鉛酸電池市場規模有望增長48.6億美元,期間年復合增長率接近9%。電信訂戶的增長推動了電信塔式安裝的數量。大多數全球電信塔式設備均使用鉛酸電池,因為電池成本更具競爭力,從而支持較低的運營成本和較低的擁有成本。因此,固定鉛酸電池在電信行業的采用率很高,在預測期內,該細分市場的固定鉛酸電池市場份額增長將非常顯著。2019年,亞太地區是全球最大的的固定式鉛酸電池區域市場,預計在預測期內,對OEM電池的需求,勞動力和原材料的低成本以及及時的交貨優勢推動了美國和其他發達國家的制造商將基地轉移到中國等亞太國家,這將大大推動該地區固定式鉛酸電池市場的增長。整體來說,在預測期內,市場增長的61%將來自亞太地區。中國,印度和日本是亞太地區固定式鉛酸蓄電池的主要市場。該地區的市場增長將快于其他地區的市場增長。在非洲地區,大多依賴離網電信塔,因為其基礎設施薄弱。同樣,在北美(主要在美國),電信塔和基礎設施運營商正面臨減少其碳足跡的壓力。這些國家正在大力投資,以在電信行業中采用基于可再生能源的電池儲能。此外,電信電源系統制造商正在通過綠色電信電源系統擴展其產品組合。例如,2012年,伊頓(Eaton)收購了庫珀工業公司(Cooper Industries),將智能電網的專業知識與現有產品組合相結合。電信行業對綠色能源不斷增長的需求吸引了電池研發的投資和資金,這正在推動全球固定鉛酸電池市場的增長。再加之,鉛酸電池使用了60%-80%的回收鉛,因為用于處理回收鉛的能耗小于原礦的能耗,這樣可以保護環境免受鉛和塑料(7000, 125.00, 1.82%)的毒害影響,并滿足最終用戶的價格敏感要求。

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數據機房用高功率鉛酸蓄電池漏液危害及預防措施

近幾年隨著信息及計算機網絡的飛速發展,我國對數據中心的建設規模日益增大。數據中心的平穩運行,離不開UPS系統的保障。UPS系統又叫“不間斷電源”,作用是保護計算機數據中心網絡設備供電不間斷,為計算機及其網絡系統提供持續電力保障。目前我國在數據中心建設中,UPS系統大多采用閥控密封鉛酸蓄電池作為后備應急電源。閥控密封鉛酸蓄電池具有技術成熟、性價比高、使用維護方便、生產工藝成熟而且有環境友好、可再生等特點,其中高功率鉛酸蓄電池更兼具有大電流輸出性能好、比能量高的優點而被廣泛采用。高功率鉛酸蓄電池作為UPS系統的關鍵組成部分,其優劣直接影響到UPS系統的可靠程度。在影響UPS穩定性和可靠性的諸多因素中,蓄電池漏液是最不可忽視的致命隱患。一旦蓄電池出現漏液,引起蓄電池組發生電氣短路,必然導致UPS直流電源系統輸出電壓瞬間跌落,引起負載設備掉電,導致網絡中斷故障,影響信息通信傳輸,如果不能及時發現和切斷電源,則會引起機房火災事故。高功率鉛酸蓄電池漏液原因分析蓄電池在數據機房內長時間使用過程中,不管是什么型號電池,或多或少都會有一些安全隱患問題,諸如因為制造、搬運、運輸、維護不當、使用時間過長、安裝不好等問題引起電池變形、漏液,而電池漏液是常見的安全隱患問題。通過多年來的研究分析,主要是以下幾個原因導致漏液。1、電解液高功率鉛酸蓄電池為免維護電池,電池后期維護不需要添加電解液。在生產過程中一般采用貧液技術,正極產生的氧氣通過超細玻璃纖維隔板通道到達負極進行復合吸收,如果電池內部電解液量過多,壓力增加,導致復合通道受阻,則會增加蓄電池內部氣體壓力,使電池在密封不良的地方產生漏液。2、安全閥安全閥是蓄電池調節氣體壓力的“節拍器”,在一定壓力下對電池起到密封的作用,可以防止電解液向外界溢出。當蓄電池超過規定壓力后,安全閥自動打開放氣,造成安全閥漏液的原因一般有兩個:一是電池加酸量過多,電池處于富液狀態,致使氧氣再化的氣體通道受阻,電池生成的氣體無法復合,內部壓力增大后導致安全閥頻繁開啟,氣體溢出安全閥后在電池外部遇冷,在安全閥周圍冷凝成酸液;二是安全閥周圍橡膠墊老化,電池密封性能變化,造成開閥壓力下降,安全閥長時間開啟,酸霧冷凝成液體后造成漏液現象。3、極柱端子極柱漏液的現象在數據中心比較普遍,電池在運行1年后,個別極柱端子就會產生漏液,往往運行5年后,極柱端子漏液問題就非常嚴重了。電池漏液的關鍵原因就是極柱金屬與電池蓋密封膠配合不好,極柱端子在酸性環境中被氧氣腐蝕,電解液在內部氣壓作用下,沿著腐蝕的路徑,流到端子表面產生漏液,這就是俗稱的爬酸現象。4、電池槽蓋目前電池槽蓋密封有環氧樹脂密封和熱封兩種方式。環氧樹脂膠封漏液,主要是膠封控制條件較為嚴格,要求環氧膠配方和固化條件控制要好,否則會造成密封膠與殼體粘結處結合不好,形成漏液通道,造成電池漏液;電池熱封則是將電池槽蓋塑料在特定的溫度和時間內,加熱熔化,如果加熱溫度和加熱時間控制好,且密封處干凈無污染,密封是非??煽康?。通過解剖分析,一般發生漏液現象的電池,電池槽蓋熱熔層存在蜂窩狀砂眼,在內部氣體壓力下,酸霧隨著氧氣通過砂眼,產生漏液。高功率鉛酸蓄電池漏液的預防措施要解決鉛酸蓄電池組漏液的問題,最核心的是確保鉛酸蓄電池的質量,如保證蓄電池電解液量在一個合理的范圍,確保電池外殼的密封性,以及保證電池槽蓋密封的有效性等。在源頭上控制漏液是最重要的方式,也是電池廠家最基本的責任。當然,任何產品都很難做到100%的良品率,因此通過一些附加的方法來預防電池漏液造成危害也有了一定的現實意義。通常,數據中心用戶防止蓄電池漏液引起短路危害,主要采取以下一些措施。1、絕緣墊數據中心安裝絕緣墊是最簡單有效地防止高功率鉛酸蓄電池短路的一種方法,其一般放置在電池和電池架承重梁的中間,通過在電池底部增加絕緣墊的方法,使電池漏液產生的電解液堆積于絕緣墊上,而不是電池架上,防止電池漏液流出的腐蝕性液體與電池底部的金屬架間導通引起電氣短路,安裝示意圖如圖1所示。該措施實施方便,對于立式安裝的電池具有一定作用,但也有局限性:一是若電池漏液量大,絕緣墊也不能完全承接所有液體,液體流到下層架子或電池上,造成架子腐蝕以及電氣短路;二是電池為臥式安裝時,由于絕緣墊只覆蓋電池部分面積,無法覆蓋到電池蓋與極柱范圍,電池漏液產生的酸液滴漏到下層電池及電池架上,造成架子腐蝕以及電氣短路;三是絕緣墊整張鋪設,不利于上下層電池間散熱。絕緣墊目前有阻燃橡膠墊和環氧樹脂板兩種材料。阻燃橡膠墊材質為橡膠,材質中添加阻燃劑達到阻燃的效果,橡膠墊因其具有高彈性,所以其抗震性能特別好;橡膠絕緣墊表面阻力大,安裝困難,散熱性能差,但價格比較便宜。環氧樹脂墊采用的材質為環氧板,又稱玻璃纖維布,是用環氧樹脂粘合而成加溫高壓制作,在中溫下機械性能高,在高濕下電氣性能穩定,用來防止電池漏液引起的電氣短路,效果十分顯著。相對而言,環氧絕緣板表面光滑,安裝方便,但是價格比橡膠墊貴。2、絕緣護套在電池抗震鐵架每層鐵架構件(承重梁)與電池殼體接觸部分上襯以塑料絕緣護套,將金屬承重梁全包裹,如圖2所示,其作用就是將電池與金屬電池架之間隔開,防止漏下的腐蝕性液體將電池與架間導通,發生電氣短路。絕緣護套也可以叫做U型卡槽或承重梁護套,一般設計成U形卡在電池承重梁上。材質選阻燃PVC、ABS或PP等塑料材質,光滑、耐磨、抗壓力好,安裝方便。且不影響電池上下層通風散熱。缺點是不能承接液體,液體量大會流到下層電池上產生腐蝕。絕緣護套需要根據承重梁形狀專門定制開塑料模具。3、防漏液托盤為避免電池漏出的腐蝕性液體影響其它架或電池,在電池底部設計一托盤,將整個電池完全托住,其長寬尺寸比電池長寬稍大些,電池漏出的酸液能隨著電池槽體流入防漏液托盤內;托盤厚度設計要有一定的強度以承受電池重量;托盤內底部設計導流筋條,使電解液向托盤四處擴散,避免一處電解液沉積過多,使電池長期浸泡在電解液中;托盤材料采用阻燃ABS或其它阻燃塑料材料,保證托盤的阻燃性能,可以一定程度上阻止電池因電氣短路引發的燃燒。缺點是針對每個型號電池要專門定制塑料模具。防漏液托盤安裝示意圖如圖3所示。結論近年來,因鉛酸蓄電池漏液引起的數據機房事故并不少見,漏液對整個系統安全運行造成的危害十分嚴重。所以在數據中心機房日常維護中,了解鉛酸蓄電池漏液現象造成的危害、產生的原因及應對措施是非常有必要的。本文詳細分析了鉛酸蓄電池漏液產生的原因,并重點基于蓄電池漏液已形成的情況下,對蓄電池漏液提出了幾種預防的措施,以期對數據中心的安全運行提供一些幫助。

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外資車企聯姻國產鋰電,捆綁時代即將到來?

中國動力電池產業正發生著深度變革,越來越多的外資整車商選擇牽手國產鋰電池企業欲要掀起汽車行業新一輪的合資高潮。文 / 師雨菲7月3日,梅賽德斯-奔馳的母公司戴姆勒集團(下稱“戴姆勒”)官方發布消息稱,為踐行公司“電動第一”的戰略,公司將入股孚能科技(贛州)股份有限公司(688567.SH,下稱“孚能科技”)。接下來,梅賽德斯-奔馳將持有孚能科技3%的股權,并參與孚能科技正在進行的科創板IPO。戴姆勒此舉被看做是進一步占領關鍵市場。據悉,今年5月,奔馳在全球共銷售約13.5萬輛乘用車,其中中國市場銷售量超5成。當前,中國已在全球最大電動汽車市場的寶座上穩坐四年,它的發展離不開政治春風。自2009年起,中國先后推行免征新能源汽車車輛購置稅、給予新能源汽車補貼等相關舉措并獲得顯著成效。2016年,中國一舉成為全球最大的電動汽車市場得主,新能源汽車銷量占據全球銷量的40%以上。中國龐大的市場需求對外資車企有著致命的吸引力,他們正進一步加快步伐。如今,為占領更多市場,外國車企巨頭聯姻中國鋰電池廠商已成為一種趨勢。除戴姆勒外,大眾集團、寶馬、特斯拉等均與國產動力電池企業建立合作。未來,中國新能源汽車市場還將進一步擴大。乘聯會秘書長崔東樹向記者表示,未來新能源乘用車至少會占到乘用車的80%以上,當前新能源乘用車市場遠遠沒有開拓起來。加速綁定中國鋰電池市場,將有利于外資車企在中國市場站穩腳跟。合作巨潮如今,車企與動力電池的“聯姻”在業界猶如家常便飯。7月3日,戴姆勒與孚能科技進行官宣,這是戴姆勒為踐行公司“電動第一”的戰略布局邁出的重要一步。其官網發布消息稱,當前公司已與孚能科技建立了包括參股在內的戰略合作伙伴關系,并將參與孚能科技的首次公開募股,以9.05億元收購孚能科技3%的股權。同時,為滿足德國梅賽德斯-奔馳工廠不斷增長的需求,孚能科技還將在德國東部的比特菲爾德-沃爾芬建造一座動力電池電芯工廠。該工廠將創造2000余個新工作崗位,且自籌建之初就將按照一座碳中和工廠設計。此次合作,孚能科技在為梅賽德斯-奔馳提供穩定的動力電池供給的同時,并確保自身計劃內的產能建設,可謂雙贏。作為全球三元軟包動力電池的領軍企業之一的孚能科技,自成立以來就一直專注于新能源汽車用鋰離子動力電池及整車電池系統的研發、生產和銷售,并為新能源汽車整車企業提供動力電池整體解決方案。戴姆勒稱贊其作為戰略合作伙伴,是當下電池供應商隊伍中的“穩固基石”。不過,這并非是兩家公司的第一次合作。早在2018年末,戴姆勒、北京奔馳就分別與孚能科技簽署了合作協議,次年9月,戴姆勒通過官網正式宣布與孚能科技建立可持續伙伴關系。并且,這一合作關系在今年更加密切。除入股外,據孚能科技公開資料顯示,今年上半年,戴姆勒已成為其第一大客戶。相較于奔馳,大眾集團捆綁中國鋰電池的步伐似乎邁的更快。兩個月前,大眾集團正式牽手中國動力電池廠商國軒高科股份有限公司(下稱“國軒高科”)。5月28日晚間,國軒高科發布的公告顯示,公司已與大眾汽車(中國)簽訂了《國軒高科股份有限公司非公開發行A股股票之附條件生效的股份認購暨戰略合作協議》,根據協議,大眾汽車(中國)將成為國軒高科的第一大股東,持有國軒高科440802578股,占總股本的26.47%。伴隨著越來越多的重磅車企加入,中國動力電池行業的現狀也越加凸顯——車企正深度參與著電池的生產。對此,中國汽車工業協會副秘書長葉盛基表示:“在新形勢下,整車與電池企業之間開展的更緊密合作,對于雙方而言均是利好,希望他們能通過不斷磨合,以新能源汽車產業發展方向為中心,真正實現全方位的深度合作?!庇|及上游事實上,受疫情沖擊,外資車企的財務狀況不容樂觀。為應對疫情造成的損失,他們甚至不得不采取裁員、高管減薪、縮減研發崗位等一系列措施控制成本。但在如此困難的處境下,這些車企仍選擇加注上游動力電池。它們的出擊或許與當前日趨嚴苛的排放政策不無關系。早在6年前,歐盟就做出相關規定,要求到2020年歐盟范圍內所銷售的95%的新車,二氧化碳排放量的平均水平必須達到每公里不超過95克的標準,到2021年實現覆蓋全部新車。若無法達到上述要求,超出排放標準的新車將會受到每輛車95歐元/克/公里罰金的處罰。兩年后,美國加州發布零排放汽車政策(ZEV),引導車企向真正實現零排放的純電動和燃料電池技術路線轉變,再次將碳排放的要求影響范圍擴大。碳中和倒逼車企不得不重視電池發展以加快其電動化進程。若無法達到排放標準,巨額罰款或許會讓本就受疫情影響財務緊張的車企雪上加霜。而另一方面,中國日趨龐大的新能源汽車市場刺激著外資車企的投資。當前,中國已成為新能源汽車的核心市場。2019年,中國新能源汽車全年銷量達120.6萬輛,占全球總銷量的約54.6%。不過,外資車企聯姻中國動力電池廠商更多是應對進入中國市場的一個舉措。二者的綁定有利于外資車企繼續在中國市場上保持競爭力,同時中國鋰電池廠商在外企的輔助下將得到更好的發展。崔東樹表示:“日后,這些外資車企想要在中國新能源汽車市場發展,必須要保證其在中國能夠擁有穩定的電池供應。這是它們的戰略需要,也是未來產業需要?!比缃?,電池上游產業鏈的滯后導致電池難以交付已經成為制約車企發展的一大難題。眾多車型被迫減產,使得車企不得不投身到上游,為自己爭取更多機會。不過,外資車企的兇猛來襲勢必會對國內車企帶來沖擊,它們將加劇國內市場的競爭。然而從長遠來看,這種競爭對我國的新能源產業的發展是有利的,競爭會加快擠出水分,甩開二三線企業,加快國內產業升級。如今,已有越來越多的車企投注心思在鋰電池領域。一個車與電池融合的新時代,或將到來。

作者: 師雨菲 詳情
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特斯拉股東大會定于9月22日舉行,將公布電池技術領域新進展

路透社7月11日消息,特斯拉周五表示,公司將于9月22日在加利福尼亞州費利蒙工廠線下舉行年度股東大會。特斯拉稱,同日將進行“電池日”活動,揭曉公司在電池技術領域的各項重大進展。大會日期原定于7月7日,后因新冠疫情導致的居家令推遲。上月,CEO埃隆·馬斯克表示大會暫定于9月15日舉行。報道稱,特斯拉正面臨來自顧問機構Glass Lewis和ISS的壓力,后者認為主席羅賓·鄧霍姆(Robyn Denholm)的企業管理及領導能力堪憂,反對其繼續參選。

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2020-24年全球固定式鉛酸電池市場年復合增率近9%

國際市場研究機構Technavio最新發布的報告顯示,2020-2024年,全球固定式鉛酸電池市場規模有望增長48.6億美元,期間年復合增長率接近9%。電信訂戶的增長推動了電信塔式安裝的數量。大多數全球電信塔式設備均使用鉛酸電池,因為電池成本更具競爭力,從而支持較低的運營成本和較低的擁有成本。因此,固定鉛酸電池在電信行業的采用率很高,在預測期內,該細分市場的固定鉛酸電池市場份額增長將非常顯著。2019年,亞太地區是全球最大的的固定式鉛酸電池區域市場,預計在預測期內,對OEM電池的需求,勞動力和原材料的低成本以及及時的交貨優勢推動了美國和其他發達國家的制造商將基地轉移到中國等亞太國家,這將大大推動該地區固定式鉛酸電池市場的增長。整體來說,在預測期內,市場增長的61%將來自亞太地區。中國,印度和日本是亞太地區固定式鉛酸蓄電池的主要市場。該地區的市場增長將快于其他地區的市場增長。在非洲地區,大多依賴離網電信塔,因為其基礎設施薄弱。同樣,在北美(主要在美國),電信塔和基礎設施運營商正面臨減少其碳足跡的壓力。這些國家正在大力投資,以在電信行業中采用基于可再生能源的電池儲能。此外,電信電源系統制造商正在通過綠色電信電源系統擴展其產品組合。例如,2012年,伊頓(Eaton)收購了庫珀工業公司(Cooper Industries),將智能電網的專業知識與現有產品組合相結合。電信行業對綠色能源不斷增長的需求吸引了電池研發的投資和資金,這正在推動全球固定鉛酸電池市場的增長。再加之,鉛酸電池使用了60%-80%的回收鉛,因為用于處理回收鉛的能耗小于原礦的能耗,這樣可以保護環境免受鉛和塑料(7000, 125.00, 1.82%)的毒害影響,并滿足最終用戶的價格敏感要求。

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數據機房用高功率鉛酸蓄電池漏液危害及預防措施

近幾年隨著信息及計算機網絡的飛速發展,我國對數據中心的建設規模日益增大。數據中心的平穩運行,離不開UPS系統的保障。UPS系統又叫“不間斷電源”,作用是保護計算機數據中心網絡設備供電不間斷,為計算機及其網絡系統提供持續電力保障。目前我國在數據中心建設中,UPS系統大多采用閥控密封鉛酸蓄電池作為后備應急電源。閥控密封鉛酸蓄電池具有技術成熟、性價比高、使用維護方便、生產工藝成熟而且有環境友好、可再生等特點,其中高功率鉛酸蓄電池更兼具有大電流輸出性能好、比能量高的優點而被廣泛采用。高功率鉛酸蓄電池作為UPS系統的關鍵組成部分,其優劣直接影響到UPS系統的可靠程度。在影響UPS穩定性和可靠性的諸多因素中,蓄電池漏液是最不可忽視的致命隱患。一旦蓄電池出現漏液,引起蓄電池組發生電氣短路,必然導致UPS直流電源系統輸出電壓瞬間跌落,引起負載設備掉電,導致網絡中斷故障,影響信息通信傳輸,如果不能及時發現和切斷電源,則會引起機房火災事故。高功率鉛酸蓄電池漏液原因分析蓄電池在數據機房內長時間使用過程中,不管是什么型號電池,或多或少都會有一些安全隱患問題,諸如因為制造、搬運、運輸、維護不當、使用時間過長、安裝不好等問題引起電池變形、漏液,而電池漏液是常見的安全隱患問題。通過多年來的研究分析,主要是以下幾個原因導致漏液。1、電解液高功率鉛酸蓄電池為免維護電池,電池后期維護不需要添加電解液。在生產過程中一般采用貧液技術,正極產生的氧氣通過超細玻璃纖維隔板通道到達負極進行復合吸收,如果電池內部電解液量過多,壓力增加,導致復合通道受阻,則會增加蓄電池內部氣體壓力,使電池在密封不良的地方產生漏液。2、安全閥安全閥是蓄電池調節氣體壓力的“節拍器”,在一定壓力下對電池起到密封的作用,可以防止電解液向外界溢出。當蓄電池超過規定壓力后,安全閥自動打開放氣,造成安全閥漏液的原因一般有兩個:一是電池加酸量過多,電池處于富液狀態,致使氧氣再化的氣體通道受阻,電池生成的氣體無法復合,內部壓力增大后導致安全閥頻繁開啟,氣體溢出安全閥后在電池外部遇冷,在安全閥周圍冷凝成酸液;二是安全閥周圍橡膠墊老化,電池密封性能變化,造成開閥壓力下降,安全閥長時間開啟,酸霧冷凝成液體后造成漏液現象。3、極柱端子極柱漏液的現象在數據中心比較普遍,電池在運行1年后,個別極柱端子就會產生漏液,往往運行5年后,極柱端子漏液問題就非常嚴重了。電池漏液的關鍵原因就是極柱金屬與電池蓋密封膠配合不好,極柱端子在酸性環境中被氧氣腐蝕,電解液在內部氣壓作用下,沿著腐蝕的路徑,流到端子表面產生漏液,這就是俗稱的爬酸現象。4、電池槽蓋目前電池槽蓋密封有環氧樹脂密封和熱封兩種方式。環氧樹脂膠封漏液,主要是膠封控制條件較為嚴格,要求環氧膠配方和固化條件控制要好,否則會造成密封膠與殼體粘結處結合不好,形成漏液通道,造成電池漏液;電池熱封則是將電池槽蓋塑料在特定的溫度和時間內,加熱熔化,如果加熱溫度和加熱時間控制好,且密封處干凈無污染,密封是非??煽康?。通過解剖分析,一般發生漏液現象的電池,電池槽蓋熱熔層存在蜂窩狀砂眼,在內部氣體壓力下,酸霧隨著氧氣通過砂眼,產生漏液。高功率鉛酸蓄電池漏液的預防措施要解決鉛酸蓄電池組漏液的問題,最核心的是確保鉛酸蓄電池的質量,如保證蓄電池電解液量在一個合理的范圍,確保電池外殼的密封性,以及保證電池槽蓋密封的有效性等。在源頭上控制漏液是最重要的方式,也是電池廠家最基本的責任。當然,任何產品都很難做到100%的良品率,因此通過一些附加的方法來預防電池漏液造成危害也有了一定的現實意義。通常,數據中心用戶防止蓄電池漏液引起短路危害,主要采取以下一些措施。1、絕緣墊數據中心安裝絕緣墊是最簡單有效地防止高功率鉛酸蓄電池短路的一種方法,其一般放置在電池和電池架承重梁的中間,通過在電池底部增加絕緣墊的方法,使電池漏液產生的電解液堆積于絕緣墊上,而不是電池架上,防止電池漏液流出的腐蝕性液體與電池底部的金屬架間導通引起電氣短路,安裝示意圖如圖1所示。該措施實施方便,對于立式安裝的電池具有一定作用,但也有局限性:一是若電池漏液量大,絕緣墊也不能完全承接所有液體,液體流到下層架子或電池上,造成架子腐蝕以及電氣短路;二是電池為臥式安裝時,由于絕緣墊只覆蓋電池部分面積,無法覆蓋到電池蓋與極柱范圍,電池漏液產生的酸液滴漏到下層電池及電池架上,造成架子腐蝕以及電氣短路;三是絕緣墊整張鋪設,不利于上下層電池間散熱。絕緣墊目前有阻燃橡膠墊和環氧樹脂板兩種材料。阻燃橡膠墊材質為橡膠,材質中添加阻燃劑達到阻燃的效果,橡膠墊因其具有高彈性,所以其抗震性能特別好;橡膠絕緣墊表面阻力大,安裝困難,散熱性能差,但價格比較便宜。環氧樹脂墊采用的材質為環氧板,又稱玻璃纖維布,是用環氧樹脂粘合而成加溫高壓制作,在中溫下機械性能高,在高濕下電氣性能穩定,用來防止電池漏液引起的電氣短路,效果十分顯著。相對而言,環氧絕緣板表面光滑,安裝方便,但是價格比橡膠墊貴。2、絕緣護套在電池抗震鐵架每層鐵架構件(承重梁)與電池殼體接觸部分上襯以塑料絕緣護套,將金屬承重梁全包裹,如圖2所示,其作用就是將電池與金屬電池架之間隔開,防止漏下的腐蝕性液體將電池與架間導通,發生電氣短路。絕緣護套也可以叫做U型卡槽或承重梁護套,一般設計成U形卡在電池承重梁上。材質選阻燃PVC、ABS或PP等塑料材質,光滑、耐磨、抗壓力好,安裝方便。且不影響電池上下層通風散熱。缺點是不能承接液體,液體量大會流到下層電池上產生腐蝕。絕緣護套需要根據承重梁形狀專門定制開塑料模具。3、防漏液托盤為避免電池漏出的腐蝕性液體影響其它架或電池,在電池底部設計一托盤,將整個電池完全托住,其長寬尺寸比電池長寬稍大些,電池漏出的酸液能隨著電池槽體流入防漏液托盤內;托盤厚度設計要有一定的強度以承受電池重量;托盤內底部設計導流筋條,使電解液向托盤四處擴散,避免一處電解液沉積過多,使電池長期浸泡在電解液中;托盤材料采用阻燃ABS或其它阻燃塑料材料,保證托盤的阻燃性能,可以一定程度上阻止電池因電氣短路引發的燃燒。缺點是針對每個型號電池要專門定制塑料模具。防漏液托盤安裝示意圖如圖3所示。結論近年來,因鉛酸蓄電池漏液引起的數據機房事故并不少見,漏液對整個系統安全運行造成的危害十分嚴重。所以在數據中心機房日常維護中,了解鉛酸蓄電池漏液現象造成的危害、產生的原因及應對措施是非常有必要的。本文詳細分析了鉛酸蓄電池漏液產生的原因,并重點基于蓄電池漏液已形成的情況下,對蓄電池漏液提出了幾種預防的措施,以期對數據中心的安全運行提供一些幫助。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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廢舊鉛蓄電池回收“求規范”

廢舊鉛蓄電池含鉛及含鉛酸液等物質,若拆解、加工利用不規范,則可能導致鉛和含鉛酸液泄漏,造成大氣、水體、土壤環境嚴重污染。據不完全統計,我國每年約有近16萬噸鉛在非法冶煉過程中流失?!霸谖覈?,每年退役的約300萬噸廢舊鉛蓄電池中,經正規渠道回收的僅有30%左右,也就是說,絕大多數廢舊鉛蓄電池回收處理都是通過非正規渠道?!敝袊瘜W與物理電源行業協會儲能應用分會秘書長劉勇近日在接受記者采訪時說。實際上,規范廢舊鉛蓄電池回收處理已被反復呼吁,一直以來,國家相關部門也陸續出臺了多項政策。然而,目前廢舊鉛蓄電池回收行業仍呈無序態勢。問題究竟出在哪里?屢禁不止,致生態環境風險“激增”今年5月,生態環境部通報“生態環境部通報監督執法正面清單實施期間第一批環境執法典型案例”,其中“福建寧德沙江鎮圍江村廢舊鉛蓄電池加工廠非法處置危險廢物涉嫌犯罪案件”赫然出現在公眾視野。經查,該加工廠未取得廢舊鉛蓄電池處置許可,從事廢舊電動車鉛蓄電池拆解、極板熔煉。自2019年12月投產以來,已總共采購處置130余噸廢舊鉛蓄電池,并從中獲利合計80余萬元。生態環境部在通報中指出,因該加工廠拆解廢舊鉛蓄電池的行為涉嫌污染環境犯罪,寧德市霞浦生態環境局已將案件移送霞浦縣公安局進一步偵辦。事實上,記者隨后在采訪中了解到,近年來,隨著退役的廢舊電池數量激增,這類非法收購廢舊鉛蓄電池、非法加工煉鉛之舉在各地已靡然成風。雖有法律條文明令禁止,卻仍屢禁不止。劉勇指出,與正規渠道回收途徑相比,非正規回收途徑不受設備投資、廠房建設、成本等因素約束。大多數情況下,從事非法煉鉛的小作坊將廢舊鉛蓄電池簡單拆解,保留回收殘值高的鉛極板用以煉制鉛錠,同時將含鉛酸液直接傾倒進土壤或河流,過程中產生的廢氣、廢水、廢渣不經處理便直接排放,對人體和生態環境極易造成安全隱患。廢舊鉛蓄電池拆解池 資料圖相關統計顯示,近年來,在廣東、遼寧、安徽等多地已共抓獲從事非法回收廢舊鉛蓄電池的嫌疑人達數百名。非法收購、拆解的廢舊鉛蓄電池最高達2萬噸,涉案金額最高達到上億元。對此,業內專家指出,在這些案件中,不法分子謀取高額利潤的同時,帶來的生態環境損害治理成本更呈倍數級增加。一本萬利,正規回收渠道遭“碾壓”一位不愿具名的業內人士向記者指出,“一本萬利”是促使非法煉鉛作坊不惜鋌而走險違法回收廢舊鉛蓄電池的根本原因。記者多方了解到,廢舊鉛蓄電池回收價格約為9000元/噸,冶煉鉛錠的出售價格可高達約18000元/噸。一些非法拆解廢舊鉛蓄電池作坊每出售一噸冶煉鉛錠的牟利空間高達2000多元。廢舊鉛蓄電池正規回收企業,須具備國家相關部門頒發的資質證書,并嚴格遵循相關流程嚴格約束,方可開展回收處理業務。業內人士指出,正規回收廢舊鉛蓄電池的企業都是在全封閉環境下,運用自動化機械設備,對廢舊鉛蓄電池進行破碎、分選、轉化。每噸再生鉛還需納稅,環保成本近千元,相比非法煉鉛作坊,利潤空間相對較小,經營壓力較大?!跋啾确欠ㄗ鞣?,正規企業僅環保設備投資就占40%左右,再加上運維、折舊、人工成本等因素,總體成本明顯偏高?!眲⒂逻M一步指出。利潤空間小,正規企業收購廢舊鉛蓄電池的價格就會相對較低。老百姓們自然會更傾向于將廢舊鉛蓄電池賣給出價更高的非法煉鉛作坊。廢舊鉛蓄電池拆解池 資料圖中國電池工業協會副理事長王敬忠也曾表示,中國有近七成廢舊鉛蓄電池都掌握在非法煉鉛作坊手里。大量廢舊鉛蓄電池經過非法煉鉛后,又將去向何處?“非法煉鉛作坊會將煉好的鉛售賣給汽車維修點、鄉村或城鄉結合部當地4S店。此類接收點布局散亂、規模不一、數量眾多,市場管理部門監管較難,極易與非法煉鉛作坊形成利益共同體,與‘正規軍’搶生意明顯占據上風?!眲⒂抡f。對標國際,規范化體系建設短板亟待補齊劉勇表示,近幾年來,國家對非法回收廢舊鉛蓄電池行為的打擊正在持續進行,不法企業的非法回收行為也有所收斂,但非法回收、拆解廢舊鉛蓄電池的行為未得到根除,究其原因,與規范化的廢舊電池回收利用體系缺位不無關系。值得一提的是,前不久,國家發改委印發《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》,其中指出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。而在去年八月發布的更早版本征求意見稿中,則表述為,“到2025年底,規范回收率要達到60%以上?!睂Ρ戎?,盡管今年提出的鉛蓄電池回收目標較去年提高了10%,但卻少了“規范”二字的約束。僅一詞之差卻也使“70%”目標的實現想象空間巨大,也無疑為廢舊鉛蓄電池回收成效蒙上了陰影。對標歐洲國家,我國廢舊鉛蓄電池處理仍存較大差距。記者了解到,在美國,廢舊鉛蓄電池回收執行押金制,使用者在購買鉛蓄電池時需加收高額回收押金,這也意味著,使用者要將報廢后的鉛蓄電池交到指定回收點回收,不然將會損失一筆高額押金費。而德國則強制要求鉛蓄電池生產商,要對廢舊鉛蓄電池在銷售和收集過程進行“銷一收一”,否則將禁止生產商銷售鉛蓄電池。就我國而言,應如何遏制非法回收鉛蓄電池行為?國內“正規軍”的春天又將何時到來?劉勇對此表示,完善廢舊電池回收利用體系是當務之急?!疤貏e是在政府監管方面,建議政府主導建立全國性最具權威的回收系統管理平臺,更好地實現對鉛蓄電池產品全生命周期監管。同時應出臺國家層面相關政策法規,從嚴、從重打擊鉛蓄電池非法產業鏈上的回收處置行為?!眲⒂抡f。對此,全國人大代表、天能集團董事長張天任也曾在今年兩會期間建議,應進一步減輕鉛蓄電池回收企業的稅費負擔,如對符合國家和地方環保標準、依法開展綜合利用的鉛蓄電池企業,免征環境保護稅?!坝捎诨厥掌髽I的大部分電池來源是電池售賣維修網點或個人,無法取得增值稅發票,缺少進項稅抵扣,可參照小規模納稅人的標準,按3%的稅率申請稅務部門代開發票?!睆執烊沃赋?。他同時建議著力修訂《資源綜合利用產品和勞務增值稅優惠目錄》,將鉛蓄電池回收再生企業增值稅即征即返比例恢復至50%,明確將鉛蓄電池納入到各省市的主要固體廢棄物識別名單,并由國家出臺統一政策,完善措施,指導各地出臺廢舊鉛蓄電池在收集、轉移、利用、處置等環節的行政規范。

作者: 張金夢 詳情
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2020年許繼集團國產蓄電池談判采購

許繼集團發布國產蓄電池談判采購公告,采購項目共分為四個標包、分別采購鉛酸電池和鎘鎳蓄電池。2020年許繼集團國產蓄電池談判采購項目談判采購公告采購編號:JTNG2002141.采購條件項目單位為許繼集團有限公司,資金來源為企業自有資金,采購人為許繼集團有限公司或下屬單位,并委托許昌許繼物資有限公司為采購代理機構。項目已具備采購條件,現對該項目進行談判采購。2.采購范圍3.應答人資格要求(一)通用資格要求(1)應答人須為中華人民共和國境內依法注冊的法人或其他組織,須具備提供相應貨物(服務)的能力,并在人員、設備、資金等方面具有保障如期交貨(完工)等承擔采購項目的能力。(2)法定代表人或單位負責人為同一人或者存在控股、管理關系的不同單位,不得參加同一標包應答或者未劃分標包的同一采購項目應答。(3)本次采購不接受聯合體應答。(4)各應答人均可就本次采購的全部標包應答。(5)根據《國家電網公司供應商不良行為處理管理細則》的規定,應答人存在導致其被暫停成交資格或取消成交資格的不良行為,且在處理有效期內的,不得參加相應項目的應答。(6)應答人應具有良好的商業信譽,未被列為失信被執行人或被納入電力行業市場主體嚴重違法失信“黑名單”,以首次應答文件遞交截止當日“信用中國”網站查詢結果為準。(7)本次采購不接受應答人委托中介機構或中間人代行辦理應答事宜。(8)保證對采購人產品信息進行保密。(9)與采購人及其所屬單位不存在未清糾紛。(二)專用資格要求(1)本次采購只接受制造商直接應答及履約(合同簽訂、供貨、售后等)。(2)包W01、包W02應答人須提供最近兩年(2018年-2019年)總計不少于3個500kV及以上電站項目的供貨業績,并提供銷售合同和發票作為證明文檔。(3)包W01、包W02應答人需提供TLC認證證書、排污許可證。(4)包W04應答供應商應具有同類產品出口項目業績,須提供最近兩年(2018年-2019年)每年不少于2個且單個合同金額不低于50萬元的出口項目銷售合同作為證明材料。(5)應答人必須同時響應包W01和W02,且二個標包相同物資價格必須一致。4.采購文件的獲取4.1凡有意參加應答者,請于2020年6月23日起至2020年6月30日,每日上午9時至下午17時(北京時間,下同),按附件2格式填寫《采購文件領取確認表》,加蓋單位公章后發至采購代理機構郵箱[email protected],采購人收到后將電子版采購文件發至《采購文件領取確認表》所填寫電子郵箱中,采購文件領取確認表文件命名為“項目編號+公司簡稱-日期”,同時提供可編輯word版及pdf蓋章版。4.2未按照上述要求獲取采購文件的,采購人將不予受理。5.首次應答文件的遞交(提交)5.1首次應答截止時間:詳見采購文件。首次應答文件遞交(提交)的截止時間同首次應答截止時間。應答文件遞交地點:河南省許昌市魏都區許繼大道1455號許繼集團招標中心。5.2首次應答截止時間之后送達或者未送達指定地點的應答文件,采購人不予受理。6.發布公告的媒介本次談判采取公開邀請方式,同時在中國招標投標公共服務平臺和國家電網公司電工裝備制造交易平臺上發布采購公告,采購公告將明確對應答人的資格要求、發售采購文件的日期和地點、應答等事宜。7.合規聲明采購文件(包括商務部分和技術部分)不符合國家法律法規規定的,以國家法律法規規定為準。8. 采購代理聯系方式(1)采購文件獲取/應答保證金/履約保證金/代理服務費收繳聯系方式:聯系人:范工電話:0374-3216862郵箱:[email protected]采購代理機構:許昌許繼物資有限公司地址:許昌市魏都區許繼大道1298號郵編:461000開戶銀行:中國銀行股份有限公司許昌許繼大道支行行號:104503039109賬號:261169585064收款人名稱:許昌許繼物資有限公司2020年6月

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。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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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

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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鋰離子電池低溫充電老化建模及其充電策略優化

為了促進新能源汽車在寒冷地區的推廣,對鋰離子電池低溫充電老化及其充電控制策略的研究具有重要意義。本工作基于大量低溫充電實驗數據,建立了多應力低溫充電老化模型。以溫度為主要影響因素,同時考慮充電截止電壓和充電倍率及充電循環次數對電池老化的影響。引入衰退加速度因子,將多個充電應力相結合作用于整體模型,并對模型的估計精度進行了仿真測試。在此基礎上引入遺傳算法對充電控制策略進行優化,以充電電壓為基準,將達到充電截止電壓前的充電過程均分為多個充電階段,將各階段充電電流作為遺傳算法的基因序列,以充電老化速率和充電時間作為優化目標,進行迭代優化。仿真結果表明所建立的低溫充電老化模型具有較高的參數估計精度,充電控制策略能夠有效較少電池老化并節約充電時間。通過設計的充電控制器對充電策略進行了實驗測試,測試結果與仿真結果相同。對電池低溫充電進行的實驗,摸索了低溫充電對電池壽命衰退影響的規律,實驗數據、老化模型和充電策略優化方法有較為直接的參考價值。關鍵詞:鋰離子電池;老化建模;遺傳算法;低溫充電;充電策略近年來新能源汽車發展迅速,鋰離子電池因其比能量高、比功率高、自放電率低、無記憶效應、充放電壽命長等優點成為新能源汽車首要的儲能設備,以綠色環保的鋰電池取代化石能源成為重要的發展方向。但目前新能源汽車的充電存在諸多問題,大多數車載交流充電器和直流大功率充電樁采用傳統的充電策略,并不適用于一些氣候較寒冷的國家或地區,例如我國北京、長春等地方,經常出現零下溫度天氣。雖然一些新能源汽車在低溫環境下會在充電之前對電池包進行預熱,但是仍存在電芯受熱不均勻導致電池的不一致性、電能浪費及充電時間長等問題?,F階段國內對于動力鋰電池低溫充電老化及充電策略的研究較少,鋰離子電池低溫下充電時間過長和充電壽命衰退速率過快是制約電動汽車在低溫地區發展的重要因素。國內外對常溫下動力鋰電池壽命衰退模型進行了大量研究,根據電池的電化學特性、熱特性和老化特性進行建模。從分析方法上看,可以分為電化學模型、經驗模型和數據驅動模型。Gao等通過對鋰離子電池進行不同充電應力下循環壽命實驗,研究了不同充電應力下鋰離子電池的老化機理,建立了基于經驗模型的鋰離子電池充電容量衰退模型。Johannes等通過對鋰離子電池日歷老化的數據分析,建立了描述溫度、電壓對日歷老化影響的數學模型。Simon等研究了鎳鈷錳酸鋰電池在不同溫度、不同充電倍率的老化過程,建立了描述鋰離子充電老化的P2D電化學模型。對于充電策略的研究目前分為傳統充電策略、傳統改進充電策略和基于模型優化算法的充電策略。傳統充電策略主要以CC-CV(constant current-constant voltage)為代表,而傳統改進充電策略則是在傳統充電策略的基礎上針對充電時間、充入有效電量進行優化。李麗珍等通過動態規劃算法和馬爾科夫決策算法尋找最優充電曲線,與傳統的CC-CV充電策略比較,有效充入電量增加15%,電池等效循環充電容量衰退減少30%。Hsieh等建立了模糊控制主動充電狀態控制器,與傳統CC-CV充電過程相比,充電性能提高23%。本文主要研究低溫環境下不同充電應力對鋰離子電池容量衰退的影響。通過大量循環充電測試得到不同充電溫度、截止電壓和充電倍率的充電數據。對數據進行處理分析后進行了鋰離子電池多應力充電老化數學模型的建立。將整個充電過程的充電策略分為兩個階段,第一階段以充電時電池的端電壓為基準,在達到充電截止電壓之前采用遺傳算法對充電電流曲線進行優化。第二階段在第一階段的基礎上轉為恒壓充電。最后通過仿真和實驗測試對充電策略進行驗證。1 鋰電池低溫充電實驗為了使實驗操作方便且具有代表性,同時映射實際車用動力鋰離子電池的老化規律,選用尺寸型號為18650,正極材料為鎳鈷鋁(NCA),負極材料為傳統石墨的三元鋰離子電池進行充放電老化實驗。電池參數如表1所示。表1   電池參數考慮充電溫度、充電截止電壓、充電電流倍率3個影響因素進行充電實驗。針對0~-20 ℃的低溫范圍,選取0 ℃、-5 ℃、-10 ℃、-15 ℃、-20 ℃為5個溫度測試點,選取4.0 V、4.05 V、4.1 V、4.2 V、4.25 V為充電截止電壓測試點,選取0.2 C、0.5 C、1 C為充電倍率測試點。在不同充電溫度、截止電壓和充電電流3個充電應力的情況下進行多組循環充放電老化實驗。所有的實驗都是低溫充電-常溫放電實驗,在預設的溫度、倍率、截止電壓下以CC-CV方式充電,直至充電電流下降到0.02 C時結束充電。而放電都采用標準的放電制度,即在25 ℃下以0.5 C放電至2.5 V。由于充、放電的溫度相差較大,所以充放電前都要將電池放在恒溫箱中靜置3 h,保證電池內外達到預設的溫度。在同一測試工況下采用同一電池進行充電循環老化測試,并使用同批次的鋰電池進行不同工況下的對比實驗,實驗測試前針對容量、內阻、開路電壓對該批次實驗電池樣本進行一致性篩選,以保證測試數據的可靠性。2 低溫充電數據分析與建模2.1?實驗數據分析2.1.1?不同充電溫度對電池容量衰退的影響通過分析實驗數據可以得到不同充電溫度下電池容量衰退隨充電循環次數的變化曲線,如圖1所示。圖1   不同溫度下充電容量衰退曲線從圖1中可以看出隨著溫度的降低,充電衰退速率加快。在-20 ℃充電溫度下,僅10個充電循環,電池容量衰退就接近20%。2.1.2?不同截止電壓對電池容量衰退的影響不同充電截止電壓下電池循環充放電容量衰退的測試數據如圖2所示??梢钥闯?,在充電截止電壓為4 V時,容量衰退先快后慢。而4.05 V~4.25 V電壓區間內容量衰退曲線在4次充電循環之前較為平緩,斜率接近零,容量衰退<1%,在4次充電循環之后突然加劇衰退,呈直線趨勢上升。圖2   不同截止電壓下充電容量衰退曲線2.1.3 不同充電倍率對電池容量衰退的影響不同充電電流倍率下電池容量衰退隨充電循環次數的實驗數據如圖3所示。從圖中可以看出隨著充循環次數的增加,電池容量的衰退也呈直線上升,而隨著充電倍率的增大,上升曲線的斜率逐漸變大,說明不同充電倍率下,充電容量衰退速率隨充電倍率的增加而增加。在0.2 ~0.5 C增加速度最快。圖3   不同電流倍率下充電容量衰退曲線2.2?容量衰退模型建立通過對不同充電溫度、截止電壓、充電倍率條件下的多應力充放電實驗數據可以得到,對該鋰離子電池充電容量衰退速率的影響力:充電溫度>充電倍率>充電截止電壓。因此,我們以不同溫度下容量衰退測試數據作為基準進行容量衰退模型的建立,而充電倍率和充電截止電壓作為輔助影響因子。命名為充電截止電壓加速度因子AU和充電倍率加速度因子AI,則不同充電應力下的容量衰退速率模型的數學表達式如式(1),(2)。其中K為容量衰退速率;θ為電池等效充電循環次數;T為充電溫度℃。Kθ,T表示充電溫度為T且等效充電循環次數為θ時的充電容量衰退速率。對不同溫度下的容量衰退變化曲線進行擬合如圖4所示。擬合函數為冪函數如式(3),(4)。圖4   不同溫度下充電容量衰退曲線擬合從擬合曲線可以看出,各個溫度測試點都有較高的擬合度,接下來再對參數a,b進行擬合,如圖5所示。參數a,b與溫度參數之間并沒有明顯的線性關系,對其開方之后,從擬合圖像中可以看出a(1/3)和b(1/3)對溫度具有較高的擬合度。圖5   參數a、b擬合曲線那么可以得到參數a、b與充電溫度的表達式如式(5),(6)。運用同樣的方法對不同充電截止電壓下的容量衰退曲線進行擬合。由于不同充電截止電壓下,充電容量衰退曲線類似兩段直線的拼接,考慮對其進行分段處理,以充電循環次數4為分界點。在第一段,擬合直線斜率幾乎為零,表明充電截止電壓在第一段對容量衰退沒有起到影響作用。第二段的容量衰退曲線擬合如圖6所示。圖6   不同截止電壓下充電容量衰退曲線擬合因為擬合的結果為直線,參數截距代表直線與y軸的截距,雖然不成線性變化,但不影響對容量衰退曲線斜率的估計。而擬合直線的斜率直接關系到不同充電截止電壓下容量衰退的變化速率,因此僅考慮斜率參數即可表示充電截止電壓對容量衰退速率的影響。如圖7所示對各個擬合曲線的斜率參數再次進行曲線擬合。圖7   “電壓-衰退”擬合直線的斜率參數擬合曲線擬合函數表達式如式(9)所示。(9)可以得到充電截止電壓為U時,容量衰退速率KU的計算式見式(10)。(10)式中,m為197.9676;n為98.4659,z為12.2760。由于函數f (θ,T)是在0.5 C-4.2 V工況下建立的,所以在這里取充電截止電壓4.2 V為參考工況,取實際充電截止電壓下容量衰退速率KU與參考電壓的容量衰退速率KUref的比值為充電截止電壓加速度因子AU。則AU的表達式為(11)得到充電截止電壓加速度因子的數學表達式后接著分析充電倍率對鋰離子電池低溫充電老化的影響。同樣取-15 ℃、4.2 V為參考工況,對不同充電倍率下鋰離子電池容量衰退曲線進行擬合,在曲線擬合時發現數據對指數函數的擬合度最高,但是不同充電倍率的擬合參數不存在線性變化關系,不能用于描述充電倍率對充電老化速率的影響規律,因此改用直線進行擬合,如圖8所示。不同充電倍率下擬合直線的斜率存在線性變化趨勢。同時斜率參數可以反應低溫充電容量衰退的速率。對不同充電倍率衰退擬合直線的斜率參數進行擬合如圖9所示。圖8   不同充電倍率下容量衰退線性擬合圖9   “倍率-衰退”曲線擬合直線的斜率參數擬合通過對實驗數據的曲線擬合得到以下關系式式中,h為1.9598;c為0.8175。由于f(θ,T)是在0.5 C-4.2 V工況下建立的,所以在這里取充電倍率0.5 C為參考工況,取實際充電電流倍率下電池容量衰退速率KI與參考工況充電倍率下的容量衰退速率KIref的比值為充電電流倍率加速度因子AI。計算式見式(14)。(14)通過曲線擬合得到充電截止電壓加速度因子AU和充電倍率加速度因子AI,接著構建基于充電循環次數、充電溫度、充電截止電壓和充電倍率的低溫多應力充電容量衰退速率數學模型,如式(15)所示。(15)3 遺傳算法優化充電控制策略遺傳算法(Genetic Algorithms,簡稱GA)是模擬自然選擇和遺傳學生物進化過程的計算模型,是一種具有自適應調節功能的搜索尋優算法,對一些復雜的非線性問題有良好的適用性。近些年在路徑規劃問題中的運用因其突出的優點得到了廣泛的關注。本文將充電老化速率和充電時間作為優化目標用遺傳算法尋求最優充電曲線。3.1?基因編碼選擇基因編碼的選擇是遺傳算法的重要環節,以充電過程中電池的端電壓作為基準,根據所選電池類型設定充電電壓范圍是2.75~4.2 V,將充電過程電壓變化分為20個區間。第i個充電區間的充電電流為Ii,將20個充電階段的充電電流作為遺傳算法的基因進行歸一化編碼,如式(16)所示。每段區間的電流值范圍為0.01~1,單位為充電電流倍率C。(16)當充電電壓達到截止電壓4.2 V時,則轉為傳統恒壓充電方式繼續充電至小于0.02 C。3.2?適應度函數選取遺傳算法的優化要根據控制對象選擇合適的適應度函數。本文基于遺傳算法的充電策略以充電老化和充電時間作為優化目標。采用傳統的多目標優化方法對充電容量衰退和充電時間進行加權求和,如式(17)所示。(17)式中,se為遺傳算法適應度函數的計算值,se值最小的充電電流即為該階段的最佳充電電流。Qloss為容量衰退率;Qchg為消耗的充電時間,充電策略以容量衰退盡可能小、充電時間盡可能短為優化目標;g為權值系數,用來調節兩個優化目標的權重。本文第4.2節通過仿真測試來對參數g進行標定,從而選取符合要求的最佳權值系數。Qloss和Qchg的計算式如式(18),(19),(20),其中?Nθ為第k階段的等效充電循環次數。?SOC為每個階段的充電容量相對于額定容量的百分比,其中?tk為第k個階段所用的充電時間,在單個充電階段“k”內電流是一致的。遺傳算法的軟件流程圖如圖10所示。其中賭輪盤算法、交叉變異、生成新物種等過程總稱為遺傳算子,是遺傳算法的核心步驟,代表劣質個體的淘汰、優勢個體的基因交叉編譯、種群的更新換代過程。圖10   遺傳算法軟件流程圖4 模型驗證與充電策略驗證4.1?模型驗證容量衰退速率模型在Matlab中進行仿真驗證,模型對不同工況下容量衰退速率的估計值與實際值對比如表3所示??梢钥闯鏊⒌娜萘克ネ四P偷墓烙嬚`差在10%以內。且80%的參考工況估計誤差低于8%,容量衰退模型的估計精度總體較高。按單次有效充電循環在-20工況的容量衰退0.04計算,由于充電策略將第一段充電過程分為20個階段,估計誤差按照最大值8.39%計算,則每個階段最大估計誤差為1.707%,覆蓋所有工況的最大容量衰退估計誤差為34.14%。在實際過程中并不會在所有階段同時達到最大估計誤差8.39%,取中間值5.11%估算則整個充電過程的總估計誤差在20.79%以內。表3   容量衰退誤差分析表4.2?權值系數g的標定選取4.2 V-10cyc工況進行權值系數g的標定。經過充電策略優化后,不同溫度下充電老化隨適應度函數的權值系數g的變化曲線如圖11所示。充電時間隨權值系數g變化的優化曲線如圖12所示。圖11   不同溫度、不同權值系數下容量衰退對比圖12   不同溫度、不同權值系數下充電時間對比由圖11中曲線變化可以看出,g取0.15左右時對容量衰退的優化效果較好,可以最大化減少充電老化,并且在各個溫度段都接近最優效果。隨著權值系數的增加,充電策略對容量衰退抑制能力減弱,容量衰退逐漸增大。通過圖12可以看出,隨著權值系數g的增大,充電策略對充電時間的優化力度加大,所以各個溫度段的充電時間逐漸減少。其中-10 ℃的曲線波動情況較大,可能跟容量衰退的建模有關,也可能是實驗測試設備出現了的測量誤差等原因造成的。但可以明顯看出有整體下降趨勢。結合圖11和圖12,綜合考慮容量衰退和充電時間,適應度函數加權求和的權值系數選取0.5~0.7為最佳。4.3?充電控制策略仿真測試通過權值系數g的標定,選取0.5為最優值,代入模型,選擇覆蓋-5~-20 ℃的四組工況進行控制策略的仿真測試,測試得出的充電電流曲線如圖13,14,15,16所示,這4組曲線為各測試工況下充電至截止電壓時的充電曲線。達到充電截止電壓后轉為恒壓充電,電流倍率逐漸減小,恒壓階段由于電流倍率較低,對鋰電池充電老化的影響較低,因此不作為遺傳算法的優化范圍。從圖13,14,15,16可以看出4組測試工況在恒壓充電前的平均充電倍率隨溫度的降低而降低,這與低溫下容量衰退速率隨充電倍率的變化規律相一致。根據實驗數據,4組測試工況下電池壽命衰退量基本相同,但4組測試工況在達到充電截止電壓之前的充入電量隨溫度降低而降低。圖13   -5 ℃-4.2 V-30cyc測試工況充電曲線圖14   -10 ℃-4.1 V-20cyc測試工況充電曲線圖15   -15 ℃-4.2 V-8cyc測試工況充電曲線圖16   -20 ℃-4.2 V-6cyc測試工況充電曲線由仿真數據可以得到,4組測試工況,在達到充電截止電壓前用遺傳算法進行充電策略優化,與傳統CC-CV充電條件下容量衰退數據對比如表4所示。從表中可以看出,經過遺傳算法對充電策略進行優化后,低溫下單次有效充電循環,電池老化速率相比傳統CC-CV充電方式減少28%以上,最高可達64%,可見對充電策略的優化能夠明顯減少低溫充電導致的電池容量衰退。表4   充電策略容量衰退優化效果對于充電時間的數據對比如表5所示,從表中可以看出4組充電工況下,充電時間相比傳統CC-CV都得到了優化,其中-10 ℃條件下充電時間相比傳統CC-CV充電方式減少22%,-5 ℃和-15 ℃為3%,-20 ℃工況下充電時間減少8%。表5   充電策略縮短充電時間優化效果-10 ℃工況下充電時間減少量最多,但充電截止電壓為4.1 V,可見充電截止電壓越低對充電時間的優化效果越好,充入電量隨充電截止電壓的降低而減小,符合充入電量隨充電時間變化的一般規律。從表中數據可以看出優化充電策略后,充電時間在各溫度工況下都得到了優化。4.4?充電控制策略實物測試傳統鋰電池充放電測試設備,只有CC、CV、CP、CC-CV等工作模式,不能實現本文提出的充電優化策略,因此設計了對應優化的策略的充電設備,如圖17所示,該充電控制系統采用增量PID方法控制開關電路的PWM占空比以達到實時控制充電倍率的目的,而充電電路核心為BUCK電路,采用IR2110S半橋驅動芯片驅動開關管。在充電過程中實時檢測端電壓,以電壓檢測值推進充電策略的控制進度直至達到截止電壓。圖17   充電策略驗證設備充電策略的驗證選擇-15 ℃-8cyc-4.2 V工況進行測試,充電控制器的實驗充電曲線如圖18所示。圖18   -15 ℃工況充電器輸出電流曲線從該圖中可以更加清晰的看到,在達到充電截止電壓之前,充電控制器能夠按照設定電流曲線輸出電流,并未出現較大紋波,實際充電電流曲線較為平滑。-15 ℃-8cyc-4.2 V工況下,采用遺傳算法優化后,對實際充電曲線進行安時積分可得優化后充入電量為2255 mA·h,充入電量大于傳統CC-CV充電策略。在該工況下進行第二次測試充入電量為2208 mA·h,通過計算可以得到當前工況下容量衰退率為1.62%。單個充電過程的容量衰退率和充電時間與傳統CC-CV充電方法進行對比,如表6所示。優化充電策略的容量衰退率較傳統CC-CV充電減少47.57%,充電時間減少16.71%。表6   容量衰退和充電時間與傳統CC-CV策略對比  對比仿真測試的結果可以發現,實驗測試中,充電策略對充電老化的抑制效果與仿真結果存在差異,容量衰退速率的減少量比仿真結果小16.62%。仿真測試與實物測試結果都證明所提出的充電策略對鋰離子電池低溫充電性能的優化具有明顯的效果。

作者: 王泰華等 詳情
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劉彥龍:動力和儲能是鋰離子電池增長的主要市場

中國化學與物理電源行業協會秘書長劉彥龍分析了2019年鋰離子電池產業發展現狀,展望2020年鋰離子電池市場發展趨勢。012019年鋰離子電池行業發展現狀  鋰離子電池劉彥龍表示,全球鋰離子電池主要由中國、日本和韓國企業生產,占到全球需求的95%以上;鋰離子電池主要用于數碼類消費電子產品、新能源汽車及儲能等領域。數碼市場主要是手機、筆記本電腦、平板電腦、可穿戴設備、移動電源等;動力市場主要指電動乘用車、電動客車、電動自行車、電動工具等;儲能市場主要指新能源儲能、通訊基站儲能、工商業儲能、家用儲能等。2017年數碼占比34.8%;動力占比60.2%;儲能占比5%。2019年數碼占比21.5%;動力占比73.3%;儲能占比5.2%。小型鋰離子電池主要指圓柱鋰離子電池、小型方型電池和小型軟包電池,主要應用于手機、筆記本電腦、平板電腦、可穿戴設備、移動電源、電動工具、吸塵器、家用儲能及電動汽車等。2019年小型鋰離子電池市場同比增長8%。其中,手機用鋰離子電池減少6.6%,手機前五大廠商分別為三星、華為、蘋果、小米、Oppo, 軟包電池占84.9%,方形電池占15.1%。筆記本用鋰離子電池微降0.6%,前五大廠商為惠普、聯想、戴爾、蘋果、Acer;軟包電池占比75.3%、方形電池占比17%、圓柱電池占比7.7%。平板電腦用鋰離子電池與2018年持平,前五大廠商為蘋果、三星、微軟、聯想、Amazon;軟包電池占比98.2%、方形電池占比1.6%、圓柱電池占比0.2%。電動自行車、吸塵器及電子煙等動力型鋰離子電池增長37.8%。其中,電動自行車用鋰離子電池為6.295億只,電動自行車前三大國際品牌為Bosch、Yamada、松下占比23.7%;中國品牌占比42.4%。吸塵器用鋰離子電池為2.945億只,其中主要品牌為Dyson、Electrolux 占比42%。電子煙用鋰離子電池1.009億只,主要品牌為Philip Morris 、BAT、JT,占比89.5%。電動工具及園林工具用鋰離子電池增長5.3%,全部為圓柱鋰離子電池。其中,電動工具用鋰離子電池為11.669億只,同比增長6%。前五大電動工具品牌為Stanley Black & Decker、TTI、Makita、Bosch、Hilti。園林工具用鋰離子電池為9220萬只,同比減少8%。主要品牌為Stihl、Husqvarna。其它用途用鋰離子電池增長14.1%。主要包括電動汽車用鋰離子電池(主要TESLA)-60%、家用儲能-5.5%、移動電源-4.7%、游戲機-2.3%、UPS-1.4%、電動剃須刀/電動牙刷-1.3%等。圓柱電池占比79.5%、軟包電池占比18.1%、方形電池占比2.7%。新能源汽車2019年全球新能源汽車(含HEV)銷量約435.8 萬輛,同比增長7.2%。其中,EV和PHEV銷量221萬輛,同比增長10%。全球新能源乘用車(EV和PHEV)市場滲透率從2018年2.1%提升至2019年的2.5%。中國連續5年成為全球第一大新能源汽車市場。從月度銷量看,自9月份起,全球新能源汽車銷量呈現“四連降”的下滑趨勢。根據本會動力電池應用分會統計合格證數據顯示,2019年中國新能源汽車產量累計117.6萬輛,同比下滑3.5%。從2019年新能源汽車的表現來看,補貼依賴的現象較為明顯。自6月份補貼新政過渡期結束后,下半年新能源汽車產量呈現“六連降”的下滑趨勢。根據上險數據顯示,2019年新能源汽車銷量累計95.5萬輛,同比下降9.1%。從細分領域看,2019年,新能源乘用車銷量占新能源汽車總銷量的88.0%,且同比降幅6.1%,低于總市場水平。燃料電池車方面,客車和專用車銷量均實現高速增長,分別同比增長207.0%和368.4%。從國家區域看,2019年,中國依舊高居榜首,銷量125.3萬輛。排名前十國家中,除中、日、美、韓外,全部為歐洲國家。從車型路線看,目前,中國、美國、歐洲等車型投放基本聚焦在EV、PHEV、FCV的路線。另外,中國、挪威、荷蘭等EV車型銷量占比均在6成以上。從技術路線看,目前,中國、美國、歐洲等車企基本聚焦在EV、PHEV路線。日本車企主要聚集HEV。鋰離子電池裝機量根據中國化學與物理電源行業協會統計,2019年全球動力鋰離子電池裝機量為112.6GWh。其中,日韓5家動力電池企業的裝機量50.4GWh,占比44.8%。中國企業裝機量為62.2GWh,占比55.2%。前10家中國企業裝機量為54.65GWh。2019年,中國新能源汽車配套動力電池企業共有79家,相較2018年減少了13家,動力電池裝機量62.2GWh,同比增長9.3%。動力電池行業洗牌進一步加劇。對比2018年前十,北京國能、卡耐新能源跌出前10榜單,其他8家動力電池企業仍然穩定在前10行列,時代上汽、欣旺達躋身進前10行列,頭部競爭格局相對較穩定。從電池類型看,2019年三元電池裝機量40.5GWh,占比65.2%,較2018年提升近7個百分點;磷酸鐵鋰電池裝機量20.8GWh,占比33.4%,較2018年下滑近6個百分點;其他電池類型裝機量0.9GWh,合占比1.4%。三元電池的98%配套在乘用車上,裝機量39.6GWh。磷酸鐵鋰和錳酸鋰主要配套客車,裝機量分別為13.8GWh和0.4GWh,分別占各自裝機量的66%和78%。動力電池行業特點:市場集中度顯著提高2016年以來,動力鋰離子電池行業呈現產能結構性過剩。隨著國家政策的深度調整,動力電池行業集中度將持續提升。2016年前20強企業裝機量為83.1%,前5家企業裝機量占比為64.5%。2017年前20家企業裝機量320.9億WH,占比87%;前5家企業裝機量223.43億WH,占比60.5%。2018年前20家企業裝機量522.3億WH,占比91.8%;前5家企業裝機量占比73.6%。前2家占比61.3%。2019年前20家企業裝機量594.82億WH,占比95.7%;前5家企業裝機量占比79.6%,前2家占比68.3%。2019年各個企業面臨補貼大幅度下滑、能量密度及續航門檻下限提高、企業資金鏈緊張等多重壓力,市場進入快速洗牌階段,集中度進一步提高,二三線梯隊企業面臨更大的資金壓力,多家企業已逐步放棄新能源汽車動力電池業務,轉向電動工具、電動自行車等小動力市場。動力電池安全性應引起企業高度重視三元正極材料的高鎳低鈷化在提升電池能量密度、降低材料成本等方面具有明顯優勢,但安全性和穩定性問題卻較為突出。由于高鎳三元正極材料的技術壁壘較高,在制備工藝、設備及生產環境等方面的要求都遠遠高于普通三元材料,國產高鎳三元材料走向成熟仍需要克服多項技術難題。據不完全統計,2018年中國新能源汽車自燃事故至少發生40起。2019年中國新能源汽車共召回3.37萬輛,因存在自燃隱患而被召回的車輛達到6520輛,占總召回數的19.3%,說明目前新能源汽車的安全性能不容樂觀。無論是企業還是相關監管機構,必須高度警惕新能源汽車安全事故,防止引發蝴蝶效應,對產業發展產生致命打擊。三元動力電池占比持續提升從市場需求看,乘用車將是未來新能源汽車增長的主力。由于補貼政策的引導和三元電池本身的高密度特性更能滿足新能源乘用車市場的需求,從國內主流電池生產企業的數據看,三元電池已成為電池技術發展的重點。高鎳三元材料電池被業界普遍看好,吸引眾多動力電池企業的積極布局。三元電池企業集中布局高鎳三元電池的研發,技術路線從NCM523體系正向NCM622、NCM811和NCA快速的推進。三元占比從2018年的58.2%提升到2019的65.2%。今年出臺的新補貼政策按照技術上先進、質量上可靠、安全上有保障的原則,保持技術指標體系總體穩定,推動企業進一步提升產品技術水平和安全可靠性。2020年保持大部分技術指標門檻要求不變,2021年-2022年原則上保持穩定,根據技術進步、產業發展情況等適當調整。2020年補貼政策調整后,磷酸鐵鋰電池、三元電池和錳酸鋰電池將會擁有各自的應用領域和發展空間。補貼退坡敦促全產業降成本補貼退出是必然趨勢,但2019年由于補貼退坡幅度大,造成新能源汽車銷量下降。為促進汽車消費,3月31日國務院常務會議確定,將今年底到期的新能源汽車購置補貼政策延長2年。補貼逐步退出造成的車企成本壓力將會向動力電池產業鏈上游傳導,要真正解決這個壓力,電池企業需要在技術產品開發與轉換、供應鏈管理、現金流控制等多個維度做好應對。部分經營不善的企業資金鏈將出現斷裂,被迫退出市場或被兼并。動力電池企業短期內壓縮成本的意愿十分強烈,將通過向上游隔膜、電解液、負極、正極等環節壓價等“降本”措施,以及提高能量密度、標準化、規?;a等“增效”措施來盡可能彌補。具體成本優勢和質量優勢的企業將在競爭中勝出!022020年鋰離子電池市場發展趨勢  動力和儲能是鋰離子電池增長的主要市場未來幾年,手機、筆記本電腦、平板電腦等鋰離子電池傳統應用市場將保持穩定,總體個位數增長。而新能源汽車、電動自行車、電動工具等動力市場及各種用途的儲能將是鋰離子電池增速最快的市場,主要看中國和歐洲市場的需求,年均增速在兩位數。今年蔓延全球的新冠疫情短期內將對全球鋰離子電池市場造成一定的沖擊:一是對電池生產和主要應用市場的供應鏈產生了巨大沖擊,二是對消費需求產生了明顯的壓制效果。各個國家的出行封鎖和失業率的激增降低了消費者的信心,導致人們開始重新考慮對基本商品的支出優先次序,從而直接影響鋰離子電池不同市場的銷售。因為新冠疫情,人們更多宅在加中、學生網課增加或者上班族減少乘坐公共交通,平板電腦、筆記本電腦和電動自行車需求將增加,電動工具和園林工具的需求將會減少。歐洲嚴苛的排放標準將加快車企電動化步伐隨著歐洲對全球氣候變暖的關注,推動了歐洲傳統汽車向新能源汽車的轉變,歐洲各國紛紛出臺和加大對新能源汽車購置和使用方面的補貼,推動了歐洲新能源汽車市場的發展。2019年12月11日,歐盟委員會在布魯塞爾公布了應對氣候變化的“歐洲綠色協議”,提出到2050年歐洲在全球范圍內率先實現“碳中和”,即二氧化碳凈排放量降為零。歐盟即將于2021年實施的95g/km的CO2排放新標,僅有沃爾沃、豐田和雷諾-日產三家公司符合要求,將使眾多車企面臨巨額罰款,電動化將是滿足要求的最佳解決方案。歐洲電動汽車市場發展趨勢歐洲電動汽車的發展受到政府法規的積極影響,歐盟政府的目標是提高電動汽車的銷量并建立電池產業鏈。2019年歐洲的新能源汽車銷量達到了56.42萬臺,在2018年40.7萬臺的基礎上增長了38.6%。歐洲新能源汽車市場前景令人鼓舞,但也可能受到冠狀病毒的影響。BNEF預計,2020年歐洲新能源汽車銷量增長將達50%,并超過80萬輛。中國各種新政將加快新能源汽車推廣1.日前,工業和信息化部裝備工業司發布了關于征求《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》(征求意見稿),作為新能源汽車行業綱領性政策,該規劃為未來十五年中國新能源汽車的發展指明了方向。規劃指出,力爭經過十五年持續努力,新能源汽車關鍵核心技術取得重大突破、融合發展協調高效,純電動車成為主流,燃料電池商用車實現規?;瘧?,高度自動駕駛智能網聯汽車趨于普及,我國進入世界汽車強國行業。到2025年,新能源汽車競爭力明顯提高,銷量占當年汽車總銷量的20%,乘用車新車平均油耗降至4.0L/100km,新能源乘用車新車平均電耗降至11.0kWh/100km。到2030年,新能源汽車形成市場競爭優勢,銷量占當年汽車總銷量的40%,汽車新車能耗到達世界先水平。受新冠疫情和補貼退坡的影響,2020年中國新能源汽車銷量受到沖擊,預計比2019年下降5-10%,最低為100萬輛。2.2020年6月15日五部委發布的《乘用車企業平均燃料消耗量與新能源汽車積分并行管理辦法》修改政策,明確了2021-2023年新能源汽車積分比例要求,分別為14%、16%、18%。按照該比例要求,基本能夠保障實現“到2025年乘用車新車平均燃料消耗量達到百公里4升、新能源汽車產銷占比達到汽車總量20%”的規劃目標。雙積分政策的推出,將推動海外(尤其是歐洲)傳統車企加緊電動汽車在華布局,合資與自主的較量將在電動車領域再次上演,國內核心零部件供應商迎來歷史性發展機遇。雙積分政策是一把“雙刃劍”,會有力地促進新能源汽車總規模的擴張,但是自主品牌新能源汽車的市場空間會有較大的壓縮。雙積分政策實施的力度越大,對自主品牌的空間壓縮程度就越大。全球智能手機市場可能暴跌 中國廠商市場份額擴大據IDC近期預測,由于新冠肺炎疫情影響,消費者支出將會減少,預計全球智能手機出貨量將在2020年同比下降近12%至12億部。出行封鎖和失業率激增降低了消費信心,成為影響銷量的主要因素。5G換機潮將成為智能手機銷量復蘇的催化劑,在2021年全球智能手機市場復蘇中發揮至關重要的作用,預計2021年一季度有望恢復銷量正增長。目前中國是全球最大的智能手機市場,中國經濟已經重啟,工廠基本恢復正常生產,因此,IDC預計中國2020年智能手機出貨量只會出現個位數的下降。中國手機品牌的市場將繼續擴大。電化學儲能爆發 對鋰離子電池需求快速擴大在日漸興起的能源互聯網中,由于可再生能源與分布式能源在大電網中的大量接入,結合微電網與電動車的普及應用,電化學儲能技術將是協調這些應用的至關重要的一環,儲能環節將成為整個能源互聯網的關鍵節點,能源互聯網的興起將顯著拉動儲能的需求。隨著全球能源結構變革的推進,在用電側,工商業儲能、家用儲能等應用場景逐漸成熟;在發電側,風電、光伏等可再生能源技術的快速進步,成本降低,發電經濟性顯著提高,可再生能源裝機量快速增長。隨著鋰離子電池成本的不斷下降,逐漸靠近儲能系統應用的經濟性拐點,儲能市場未來發展潛力巨大。未來三年,儲能用鋰離子電池市場將以年均30%速度增長。通訊基站對鋰離子電池有巨大需求隨著5G網絡在全球的逐漸興起,預計2020-2025年,通信鐵塔的建設速度會更快,到2025年,通信鐵塔數目有望增至1300萬座,基本實現全球主要城市5G網絡覆蓋。預計2025年全球基站鋰離子電池的市場需求將達到60GWh。2020年上半年,中國三大運營商公布的5G基站集采情況共涉及5G基站52萬個:中國移動5G基站27萬個,中國電信與中國聯通采用聯合組網的方式采購25萬個。力爭2020年底5G基站數達到60萬個。在新基建的大方向指引下,各省市地方政府紛紛公布本地5G建設計劃,2020年將合計建設80萬個。2020年補貼取消后 各種混合動力車型用電池技術值得關注在國內外純電動車和插電式混合動力車取得較快發展的同時,混合動力車輛,特別是微混車輛等各種節能汽車也在國際上得到的快速發展。為了適應各國對汽車節能減排不斷提高的要求,達到降低燃油消耗,促進燃油效率提升和CO2減排的功能,又能滿足各類客戶對車輛性價比的需求,微混車輛正加快向輕混車輛發展。輕混車輛要求電池能提供更高的能量,甚至功率。于是,車用48V電源系統正在得到加速發展與應用,而且是鋰離子電池可能顯示優勢的又一擴展應用領域和發展機遇。我國一汽、上汽、長安、北汽、江淮、吉利等企業都已將48V電驅動技術列為較為可行的技術路線,開發應用48V電池系統的乘用車。國內外48V電池研究、生產與應用都取得了顯著進展。動力電池的發展與需求高性能、低成本的新型鋰離子電池和新體系電池是新能源汽車動力電池發展的主要方向。新型鋰離子電池:采用高電壓/高容量正極材料、高容量負極材料和高電壓電解液替代現有鋰離子電池材料,電池成本、比能量和能量密度具有明顯優勢,將能夠大幅度提升新能源汽車經濟性和使用的便利性,需要解決耐久性、環境適應性和安全性等關鍵問題。新體系電池:包括鋰硫電池、鋰空氣電池、全固態電池等,預計具有更低成本和更高的比能量,尚處于基礎研究的發展階段。2020年新型鋰離子電池將實現商業化,2030年新體系電池實用化。研發新型鋰離子電池和新體系電池、提升動力電池智能制造水平、完善驗證測試方法和標準體系,既是我國節能與新能源汽車的發展需求,也是我國動力電池發展的關鍵任務,具有緊迫性。動力電池發展目標中國動力電池發展大致分為三個階段,目標如下:2020年:技術提升階段。新型鋰離子電池實現產業化。動力電池實現智能化制造,產品性能、質量大幅度提升,成本顯著降低,純電動汽車的經濟性與傳統汽油車基本相當,插電式混合動力汽車步入普及應用階段。2025年:產業發展階段。新體系電池技術取得顯著進展。動力電池產業發展與國際先進水平接軌,形成幾家具有較強國際競爭力的大型動力電池公司。2030年:產業成熟階段。新體系電池實現實用化,電池單體比能量達到500Wh/kg以上,成本進一步下降。結 論  未來五年,全球對鋰離子電池需求巨大。新能源汽車是鋰離子電池最大的應用市場,在電動自行車、低速電動車、電動工具、儲能等領域快速替代鉛酸蓄電池和鎳氫電池的市場。動力鋰離子電池市場需求巨大,但行業競爭日趨激烈,行業的整合正在持續進行中,市場將進一步向頭部企業集中。未來三到四年,將是動力電池產業鏈上下游企業最為艱難的一段時間,尤其是在降本壓力上,上下游企業將面臨前所未有的挑戰,這需要整個產業鏈協作配合共渡難關,企業要快速擴大規模,并通過產品性價比綜合優勢占領市場份額。動力電池企業要將質量和安全放到首位,只有擁有雄厚技術積累、足夠資金支撐、產品具有性價比優勢和對市場快速反應的廠商才能在未來激烈的市場競爭中占得先機,贏得市場。企業要抓住一帶一路建設,國際產能合作等機遇,設立國際化的研發機構,積極進行海外的布局,推動產業合作向合作研發、品牌培育等產業鏈高端環節去轉移,加快融入全球的市場。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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外資車企聯姻國產鋰電,捆綁時代即將到來?

中國動力電池產業正發生著深度變革,越來越多的外資整車商選擇牽手國產鋰電池企業欲要掀起汽車行業新一輪的合資高潮。文 / 師雨菲7月3日,梅賽德斯-奔馳的母公司戴姆勒集團(下稱“戴姆勒”)官方發布消息稱,為踐行公司“電動第一”的戰略,公司將入股孚能科技(贛州)股份有限公司(688567.SH,下稱“孚能科技”)。接下來,梅賽德斯-奔馳將持有孚能科技3%的股權,并參與孚能科技正在進行的科創板IPO。戴姆勒此舉被看做是進一步占領關鍵市場。據悉,今年5月,奔馳在全球共銷售約13.5萬輛乘用車,其中中國市場銷售量超5成。當前,中國已在全球最大電動汽車市場的寶座上穩坐四年,它的發展離不開政治春風。自2009年起,中國先后推行免征新能源汽車車輛購置稅、給予新能源汽車補貼等相關舉措并獲得顯著成效。2016年,中國一舉成為全球最大的電動汽車市場得主,新能源汽車銷量占據全球銷量的40%以上。中國龐大的市場需求對外資車企有著致命的吸引力,他們正進一步加快步伐。如今,為占領更多市場,外國車企巨頭聯姻中國鋰電池廠商已成為一種趨勢。除戴姆勒外,大眾集團、寶馬、特斯拉等均與國產動力電池企業建立合作。未來,中國新能源汽車市場還將進一步擴大。乘聯會秘書長崔東樹向記者表示,未來新能源乘用車至少會占到乘用車的80%以上,當前新能源乘用車市場遠遠沒有開拓起來。加速綁定中國鋰電池市場,將有利于外資車企在中國市場站穩腳跟。合作巨潮如今,車企與動力電池的“聯姻”在業界猶如家常便飯。7月3日,戴姆勒與孚能科技進行官宣,這是戴姆勒為踐行公司“電動第一”的戰略布局邁出的重要一步。其官網發布消息稱,當前公司已與孚能科技建立了包括參股在內的戰略合作伙伴關系,并將參與孚能科技的首次公開募股,以9.05億元收購孚能科技3%的股權。同時,為滿足德國梅賽德斯-奔馳工廠不斷增長的需求,孚能科技還將在德國東部的比特菲爾德-沃爾芬建造一座動力電池電芯工廠。該工廠將創造2000余個新工作崗位,且自籌建之初就將按照一座碳中和工廠設計。此次合作,孚能科技在為梅賽德斯-奔馳提供穩定的動力電池供給的同時,并確保自身計劃內的產能建設,可謂雙贏。作為全球三元軟包動力電池的領軍企業之一的孚能科技,自成立以來就一直專注于新能源汽車用鋰離子動力電池及整車電池系統的研發、生產和銷售,并為新能源汽車整車企業提供動力電池整體解決方案。戴姆勒稱贊其作為戰略合作伙伴,是當下電池供應商隊伍中的“穩固基石”。不過,這并非是兩家公司的第一次合作。早在2018年末,戴姆勒、北京奔馳就分別與孚能科技簽署了合作協議,次年9月,戴姆勒通過官網正式宣布與孚能科技建立可持續伙伴關系。并且,這一合作關系在今年更加密切。除入股外,據孚能科技公開資料顯示,今年上半年,戴姆勒已成為其第一大客戶。相較于奔馳,大眾集團捆綁中國鋰電池的步伐似乎邁的更快。兩個月前,大眾集團正式牽手中國動力電池廠商國軒高科股份有限公司(下稱“國軒高科”)。5月28日晚間,國軒高科發布的公告顯示,公司已與大眾汽車(中國)簽訂了《國軒高科股份有限公司非公開發行A股股票之附條件生效的股份認購暨戰略合作協議》,根據協議,大眾汽車(中國)將成為國軒高科的第一大股東,持有國軒高科440802578股,占總股本的26.47%。伴隨著越來越多的重磅車企加入,中國動力電池行業的現狀也越加凸顯——車企正深度參與著電池的生產。對此,中國汽車工業協會副秘書長葉盛基表示:“在新形勢下,整車與電池企業之間開展的更緊密合作,對于雙方而言均是利好,希望他們能通過不斷磨合,以新能源汽車產業發展方向為中心,真正實現全方位的深度合作?!庇|及上游事實上,受疫情沖擊,外資車企的財務狀況不容樂觀。為應對疫情造成的損失,他們甚至不得不采取裁員、高管減薪、縮減研發崗位等一系列措施控制成本。但在如此困難的處境下,這些車企仍選擇加注上游動力電池。它們的出擊或許與當前日趨嚴苛的排放政策不無關系。早在6年前,歐盟就做出相關規定,要求到2020年歐盟范圍內所銷售的95%的新車,二氧化碳排放量的平均水平必須達到每公里不超過95克的標準,到2021年實現覆蓋全部新車。若無法達到上述要求,超出排放標準的新車將會受到每輛車95歐元/克/公里罰金的處罰。兩年后,美國加州發布零排放汽車政策(ZEV),引導車企向真正實現零排放的純電動和燃料電池技術路線轉變,再次將碳排放的要求影響范圍擴大。碳中和倒逼車企不得不重視電池發展以加快其電動化進程。若無法達到排放標準,巨額罰款或許會讓本就受疫情影響財務緊張的車企雪上加霜。而另一方面,中國日趨龐大的新能源汽車市場刺激著外資車企的投資。當前,中國已成為新能源汽車的核心市場。2019年,中國新能源汽車全年銷量達120.6萬輛,占全球總銷量的約54.6%。不過,外資車企聯姻中國動力電池廠商更多是應對進入中國市場的一個舉措。二者的綁定有利于外資車企繼續在中國市場上保持競爭力,同時中國鋰電池廠商在外企的輔助下將得到更好的發展。崔東樹表示:“日后,這些外資車企想要在中國新能源汽車市場發展,必須要保證其在中國能夠擁有穩定的電池供應。這是它們的戰略需要,也是未來產業需要?!比缃?,電池上游產業鏈的滯后導致電池難以交付已經成為制約車企發展的一大難題。眾多車型被迫減產,使得車企不得不投身到上游,為自己爭取更多機會。不過,外資車企的兇猛來襲勢必會對國內車企帶來沖擊,它們將加劇國內市場的競爭。然而從長遠來看,這種競爭對我國的新能源產業的發展是有利的,競爭會加快擠出水分,甩開二三線企業,加快國內產業升級。如今,已有越來越多的車企投注心思在鋰電池領域。一個車與電池融合的新時代,或將到來。

作者: 師雨菲 詳情
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特斯拉股東大會定于9月22日舉行,將公布電池技術領域新進展

路透社7月11日消息,特斯拉周五表示,公司將于9月22日在加利福尼亞州費利蒙工廠線下舉行年度股東大會。特斯拉稱,同日將進行“電池日”活動,揭曉公司在電池技術領域的各項重大進展。大會日期原定于7月7日,后因新冠疫情導致的居家令推遲。上月,CEO埃隆·馬斯克表示大會暫定于9月15日舉行。報道稱,特斯拉正面臨來自顧問機構Glass Lewis和ISS的壓力,后者認為主席羅賓·鄧霍姆(Robyn Denholm)的企業管理及領導能力堪憂,反對其繼續參選。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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3C鋰電池存在的安全性隱患及解決方案

3C鋰電池由正極、負極、隔膜、電解液等組成,制作過程中如果選擇劣質的材料或是工藝不合格,很有可能造成安全隱患,帶來很嚴重的后果。除了材料和工藝不合格外,使用不規范以及外部因素等也會使3C鋰電池存在安全問題,3C鋰電池的安全性問題可分為電池鼓包、電解液漏液、電池過熱而短路、燃燒、爆炸等。3C鋰電池主要有以下安全性隱患:一、材料3C鋰電池溫度過熱時,正極材料的活性物質會自動分解,同時電解液氧化,產生大量的熱度,使電池溫度進一步升高,影響電池的穩定性;溫度過高時,電池負極會與電解液產生放熱反應,導致電池過熱而燃燒、爆炸,存在一定的危險性。二、工藝3C鋰電池的制作工藝需要規范、嚴謹,制作過程中,電池的材料質量、漿料均勻度、涂布、裁片的控制度等都很重要,每一項工序都會影響電池的安全性能和質量。3C鋰電池的制作工藝可分為正負極材料混料、涂布、裁片、沖切、輥壓、加注電解液、化成、分容、封口、組裝等等。三、使用3C鋰電池在使用過程中,若是方法不恰當,也很有可能會讓電池存在安全隱患。例如充電時過充過放,長時間充電會使電池鼓包膨脹,內部溫度一旦超過設定值,極端情況下可能會引發電池短路,而導致電池燃燒或爆炸。四、測試3C鋰電池的測試不規范,會致使性能不穩定的劣質電池流入市場,讓本身就存在安全隱患的電池更為不安全。因此規范測試流程、選擇適配的電池測試模組、嚴謹記錄測試結果,并將質量有問題的電池返修重做是3C鋰電池測試的重點。3C鋰電池解決方案:為了解決3C鋰電池可能存在的安全隱患,可從根源上入手,一是提升電極材料和電解液的安全性,阻止電極材料與電解液的直接接觸,從而提高電池的穩定性;二是加強3C鋰電池的安全保護設計,一定要裝置電池保護板,還可以采用熱封閉隔膜、設置電池安全閥、加裝保護電路、熱熔保險絲等方法來提高電池的安全性;三是電池測試模組可選擇大電流彈片微針模組,不僅能有效提高電池的測試效率,還有利于3C鋰電池測試的穩定性。大電流彈片微針模組可承載50A的大電流,連接穩定可靠,在小pitch領域也有很好的適應性,平均使用壽命可達到20w次以上,與3C鋰電池測試適配度很高。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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為什么磷酸鐵鋰電池將取代鉛酸與三元電池?

從2011-2019年,我國儲能產業發展飛快,儲能發展之快離不開各大發電企業及政策的支持。在19年經歷了短暫的回落后,儲能領域在國內電網側改革及政策支持下,市場發展迎來新的拐點。進入2020年,僅在電化學儲能領域市場產生明顯變革,國內新招標的基站儲能、風電項目等均已明確表示不再使用鉛酸電池,鑫欏資訊預測,2025年國內電化學儲能裝機規模將達到將接近80Gwh,未來幾年鋰電池儲能占比將達到95%以上,同時也為磷酸鐵鋰電池開辟一片新的廣闊藍圖。1、我國電化學儲能未來發展空間可期我國儲能類型多樣化,2019年中國已投運儲能項目累計裝機規模180Gwh,其中抽水儲能占比93.4%,仍占據主導地位;國內電化學儲能裝機約8.1Gwh,僅占國內儲能總裝機量4.5%。抽水儲能仍然是目前最成熟、最經濟的儲能技術,大規模應用于系統調峰、調頻和備用領域,抽水蓄能在儲能應用中的主導地位短期內仍然不會被動搖。圖1 2019年國內儲能市場占比數據來源:CNESA  鑫欏資訊整理表1儲能主要類型對比電化學儲能單元成本較高、經濟性不足,但相比物理儲能效率更高、配置靈活、響應更快速,隨著近年來成本的快速下降、商業化應用逐漸成熟,電化學儲能的優勢愈發明顯,開始逐漸成為儲能新增裝機的主流,且未來仍有較大的成本下降空間,發展前景廣闊。圖2 國內電化學儲能裝機趨勢(GWH)數據來源:鑫欏資訊2020年,伴隨國內電網側改革及政策支持下,國內電化學儲能在保持穩步發展的同時,還將落地一些2019年規劃的、受政策影響而未建設的項目,預計增量明顯,累計裝機規模將達到15Gwh。2、鋰電池取代鉛酸電池勢在必行圖 3 國內電化學應用技術分布數據來源:鑫欏資訊我國鉛酸電池技術成熟,也是全球最大的鉛酸蓄電池生產國和鉛酸蓄電池消耗國。電池材料來源廣泛,成本較低,其缺點是循環次數少,使用壽命短,在生產回收等環節處理不當易造成污染環境。由于電化學儲能早期成本過高,中國國內儲能項目多以政府項目為主,早期多采用鉛酸電池,但隨著國內鋰電池技術不斷成熟,鋰離子電池因其能量密度高、使用壽命長、適用溫度范圍寬等特點,逐步替代鉛酸電池儲能。據鑫欏資訊統計,2019年,國內電化學儲能累計裝機8.1Gwh,同比增長55.7%,繼續保持快速增長勢頭。其中,鋰離子電池在電化學儲能中的占比達到了81%,鉛酸電池下降到18%。對比不同技術路線的電化學儲能,鋰電池儲能技術具有大規模、高效率、長壽命、低成本、無污染等優勢,目前最可行的技術路線。表2:電化學儲能不同路線技術對比相比其他電池儲能,鋰電池的循環壽命最長,同時循環效率高最,伴隨鋰電池技術不斷提升,續航能力在不斷改進,使得鋰電池在儲能領域的應用潛力不斷提升。鋰電池倍率性能好,制備比較容易,在未來改進高溫性能和安全性能欠佳等缺點更利于在儲能領域應用。與鉛酸、鉛碳電池相比,鋰電池的無污染性更符合環保要求,而液流電池的昂貴價格使得鋰電池成為更適合的清潔能源。另外,全球鋰電池儲能系統在技術上占比其他電池儲能系統占比要高出很多,這也為鋰離子電池未來成為儲能的主流奠定了良好的基礎。3、鋰電池成本下降 優勢凸顯隨著鋰電池價格繼續下降,進入2020年,國內新招標的基站儲能、風電項目等均已明確表示不再使用鉛酸電池,預計未來幾年鋰電池占比仍然將繼續上升接近100%。從儲能系統成本結構來看,電池系統成本占比高達53%左右。以目前應用最廣的鋰離子電池為例,目前在儲能項目中大多使用磷酸鐵鋰電池。與用于車載的主流電池三元鋰電池相比,磷酸鐵鋰電池具有成本較低、壽命較長的優勢,更適用于搭載在儲能系統上。圖4  儲能系統建設成本構成(2019)數據來源:公開資料 鑫欏資訊整理目前國內主流磷酸鐵鋰電池PACK價格在 0.6-0.7元/Wh左右,拋開PACK成本約0.1元/wh,實際儲能鋰電池產品的毛利率水平仍然可以維持在20-30%之間。國內液流電池成本一般是鋰電池成本的2倍,主要因為原料五氧化二釩價格高昂,目前國內五氧化二釩價格高達12萬元/噸,歷史最高價曾到達60萬元/噸。鉛酸電池主流價格在0.4-0.5元/wh,雖然較LEP電池價格略低,但從性能上來看,鉛酸電池的循環壽命僅為1000-1200次,磷酸鐵鋰電池循環壽命1000-10000次(衰減至70%)。以循環7000次計算,需更換鉛酸電池約6次,而磷酸鐵鋰電池不需更換。經過測試,每座5G基站全新鐵鋰電池每天可進行2次完整的峰-平-谷切換,可節省電費1.04萬元/年,較鉛酸電池多節省電費2554元/年。4、磷酸鐵鋰電池—我國鋰電儲能市場王者從鋰電儲能布局來看,目前海外市場儲能項目需求多以用戶側為主,同時歐美國家較為重視環保,對鉛酸電池極為排斥,由此帶動三星SDI、LG化學和松下等海外企業鋰電池在儲能領域的大規模應用,這些海外企業尚未布局磷酸鐵鋰電池項目,目前全部采用三元電池。而國內市場使用的儲能電池幾乎全部為磷酸鐵鋰電池,主要是因為三元電池相比磷酸鐵鋰電池成本高,安全性差。2020年上半年,在新能源市場低迷的情況下,鋰電儲能市場表現搶眼,中鐵塔和中國移動相繼招標磷酸鐵鋰備用儲能電池規??傆嬤_4Gwh,華為基站及甘肅、內蒙古等地建設的電網側儲能、風光儲一體化鋰電儲能項目規模2.5Gwh,這些項目均使用磷酸鐵鋰電池,推動國內磷酸鐵鋰電池市場需求出現明顯提升。據鑫欏資訊了解,2020年上半年,億緯、瑞浦、南都、海四達等企業儲能訂單量增加明顯;國軒高科由于華為基站及風電儲能訂單帶動,磷酸鐵鋰電池生產飽滿,5-6月磷酸鐵鋰材料產量創出歷史新高;同時受中移動和中鐵塔儲能招標項目提振,國內干法隔膜企業訂單增量明顯;國內負極材料市場需求增長點也集中在儲能和小動力會場。長期來看,電化學儲能中鋰電池優勢明顯,而磷酸鐵鋰電池相對于三元電池成本優勢和循環性能優勢明顯,無論從目前的應用情況以及發展趨勢來看,未來儲能市場的主要增長在于磷酸鐵鋰電池,磷酸鐵鋰電池有望成為國內鋰電儲能市場王者。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 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

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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中國科學家研發出新一代全釩液流電池電堆

中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)11日發布消息稱,該所研究員李先鋒、張華民領導的科研團隊近日成功研發出新一代低成本、高功率全釩液流電池電堆。風能、太陽能等可再生能源固有的隨機性、間歇性、波動性、直接并網難等特性,一定程度上限制了可再生能源的發展利用。全釩液流電池是一種高性價比、高能效、長壽命的規模儲能技術,其可將不穩定的可再生能源儲存,并實現平穩輸出利用。經測試,該電堆在30千瓦恒功率運行時,其能量效率超過81%,100個循環容量無衰減。據介紹,全釩液流電池儲能系統由電堆、電解質溶液、管路系統等組成,其中電堆起到了至關重要的作用。而相對于傳統全釩液流電池電堆,新一代電堆采用的可焊接多孔離子傳導膜可以提升離子選擇性,提高電解液的容量保持率,此外,多孔離子傳導膜的成本遠低于商業化的全氟磺酸膜,從而可大幅度降低電堆成本?!拔覀兺ㄟ^應用自主研發的可焊接多孔離子傳導膜,實現了對電池電堆組裝工藝的改進?!贝筮B化物所研究員李先鋒表示,新一代全釩液流電池電堆不但保持了傳統電堆的高功率密度,相比傳統電堆,其總成本也下降了40%。大連化物所方面表示,新一代全釩液流電池電堆的成功研發,將大幅度降低全釩液流電池系統的成本,推動全釩液流電池的產業化應用。上述工作得到了中國科學院“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”戰略性先導科技專項、國家自然科學基金等項目的支持。(完)

作者: 楊毅 詳情

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