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广东均键能源有限公司
  •   据日经中文网6月11日报道,称日本企业在新一代电池“全固体电池”领域领先世界各国,而中国则在锂离子电池领域举全国之力提升产能,正在崛起。中日韩几乎包揽了全球100%的供货量。但同时也面临着逆风,包括进入前十的唯一一家日企松下将冻结与美国特斯拉共同运营的纯电动汽车电池工厂的增产投资等。  根据相关机构在2017年汇总的调查报告,中日韩三国企业垄断了全球车载锂离子电池供货量排行榜前十。宁德时代新能源科技(CATL)以12吉瓦时排在榜首,该公司除向德国宝马、德国大众供应电池外,2019年2月还宣布与本田进行共同研发。  日本的松下排名第二(10吉瓦时),比亚迪(BYD)以7.2吉瓦时排名第三。松下预定2020年与丰田汽车成立合资公司进行电池研发。比亚迪还向日本市场投放低价位的小型纯电动客车等,在国内外推进实用化。上述前三家企业占到全球份额的约4成。  韩国企业当中,LG化学(4.5吉瓦时)位居第五,三星SDI(2.8吉瓦时)排名第七。LG化学与中国华友钴业建立合资公司,生产锂离子的正极材料。  广东均键认为,无论是宁德时代还是LG化学,都是由日本材料厂商供应高性能构件。随着各国企业的相互协作,如今不再是仅凭“电池”这种最终产品的市场份额来定胜负的时代。三菱化学和日立化成等日本企业也是高性能产品的代表。  但是,日本企业正在被中国厂商超越也是一个不争的事实。根据日本富士凯美莱总研2006年发布的调查报告,日企在锂离子电池的4种主要构件中拥有全球最高份额。正极材料和电解液、隔膜的市场份额分别达到77%,负极材料更是垄断了96%的份额。  到了2017年,4种构件的市场份额榜首均由中国企业所占(矢野经济研究所2018年的调查)。日本企业每种构件的市场份额均维持在2~4成,在中国举国推进纯电动化的情况下,日企无法轻易夺回榜首位置。今后的关键在于能为日本和欧洲的纯电动汽车研发提供多少构件。  特斯拉将冻结建在美国内华达州的世界上最大纯电动车电池工厂“Gigafactory 1”的增产投资。该工厂从2017年1月起面向特斯拉的首款定价为普及型的小型轿车“Model 3”生产电池。原计划到2020年将产能提高5成,但目前特斯拉的纯电动汽车销量低于预期,认为进行数千亿日元的先行投资有很大风险。  据路透社等媒体报道,法国总统马克龙2019年2月曾表示“很难接受纯电动汽车电池百分百由亚洲生产的现状”,并提出了振兴电池产业的措施。法国要想达到中日韩的规模被认为尚需时日,但如果与积极开发纯电动汽车的欧洲汽车业携手,市场份额有可能爆发性地扩大。

    2019-08-14
  •   三元锂电池还是磷酸铁锂电池?  要想搞清楚究竟哪种电池更好,我们应该先对这两者的区别有一个简单的了解。  所谓磷酸铁锂电池,就是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。这一类电池的特点是不含贵重金属元素(比如钴等)。由于不含有贵重金属材料,磷酸铁锂电池的原材料成本就可以被压缩的非常低廉。在实际使用中,磷酸铁锂电池具有耐高温,安全稳定性强,价格便宜,循环性能更好的优势。  而三元锂电池是指使用镍钴锰酸锂做为正极材料,石墨作为负极材料的锂电池。与磷酸铁锂不同,三元锂电池电压平台很高,这也就意味着在相同的体积或是重量下,三元锂电池的比能量、比功率更大。除此之外,在大倍率充电、和耐低温性能等方面,三元锂电池也有很大的优势。  笔者一直认为,技术并没有好坏或是优劣之分,只是适用于不同的产品或是环境。单论电池,也没有所谓的谁更好谁更差。只是套用到实际使用场景中,三元锂电池相比磷酸铁锂电池,更加适应现在以及未来的家用电动汽车。  为什么三元锂电池更适合家用电动汽车?  一、低温放电性能更好  我国幅员辽阔,气候复杂,从最北端的东北三省到最南端的海南诸岛温度变化非常丰富。以北京为例,作为电动汽车的主力市场,北京夏季最高温度在40℃左右,而冬季则基本保持在零下16℃左右,甚至更低。这样的温度区间显然适合低温性能更佳的三元锂电池。而注重耐高温性能的磷酸铁锂电池在北京的冬季会显得有些乏力。  “相对25℃容量”是指不同温度条件下放电容量与25℃时放电容量的比值。该数值能够准确反映出电池在不同温度条件下续航的衰减,越接近100%,电池表现越好。  从上图中能够看出,以25℃为基准常温,两类电池在55℃高温下放电与常温25℃下放电,放电容量几乎没有差别。但在零下20℃时,三元锂电池与磷酸铁锂电池相比有比较明显的优势。  二、能量密度更高  根据国内三元材料18650圆柱电池龙头企业——比克电池提供的资料,其18650电池的能量密度已经达到了232Wh/kg,后续将会进一步提高至293Wh/kg。而相比之下,目前国内主流的磷酸铁锂电池能量密度也仅达到150Wh/kg左右,据国内电池行业专家剖析,未来几年之内,磷酸铁锂电池的能量密度能够达到300Wh/kg的希望非常渺茫。  不同于体积庞大的电动巴士,对于家用电动汽车来说,空间永远是第一位的。能量密度较低的磷酸铁锂电池将会占据原本就不多的汽车空间,并且由于更重的质量,在使用时的放电续航也会受到比较大的影响。相对而言能量密度较高的三元锂电池在解决重量问题的同时也为家庭用车节省出了空间。  三、充电效率更高  除了续航之外,充电也是电动汽车在实际使用中的重要环节,而三元锂电池在充电效率方面较磷酸铁锂电池有着非常大的优势。  目前市面上较为常见的充电方式为恒流恒压式充电。一般在充电开始时先采用恒流充电,此时的电流较大,充电效率相对更高。而在电压达到一定数值之后,降低电流改为恒压充电,这样可以让电池充的比较满一些。在这个过程中,恒流充电容量与电池总容量的比值,称为恒流比。它是衡量一组电池在充电过程中充电效率的关键数值。通常百分比越大说明在恒流阶段充入的电量越高,也就证明该电池的充电效率更高。  从表中可以看出,三元锂电池与磷酸铁锂电池在10C以下充电时,恒流比无明显差距,10C以上倍率充电时,磷酸铁锂电池恒流比例迅速降低,充电效率迅速降低。  四、循环寿命可以放心  对于家庭用车来说,三元材料和磷酸铁锂动力电池的额定循环寿命都远远超过了实际用户的使用习惯,因此在使用寿命上可以完全放心。以比克电池目前的高容量18650电池为例,在充放电循环1000次之后,电池容量依然能够保持在最初的90%以上。由于笔者本身也是电动汽车车主,全年仅有冬季最冷的1个多月,频繁开暖风的时候才能达到2天一充电,其余时间基本3-4天一充。假设全年平均3天一充电来计算,使用1年需要充大约6次电,循环寿命1000次使用完毕大约需要8年时间,这也基本超过了目前我国消费者平均的换车周期。  五、足够安全的材料和工艺  传统内燃机汽车中危害最大的部分是蕴含巨大能量的燃料,像汽油这样燃点低易爆炸的液态燃料一旦泄露就非常容易造成极大的安全隐患。而新能源汽车的动力电池,经过完善的电池管理系统(BMS)监控,每一颗电池都能得到最准确的控制,预防事故的产生。  以比克18650电池产品为例。在单体电芯工艺上,比克选择在正负极分别配置保护添加剂和反应性添加剂,阻止电解液分解导致的安全问题。同时添加陶瓷隔膜和负极陶瓷涂层等安全防护手段,从根源控制事故的产生。此外,比克小型圆柱18650电池成组模式,每颗电池之间都保持足够的安全距离,确保单颗电池的事故不会对其他电池造成影响。  三元锂电池正在主导未来的动力电池市场  在电动汽车领域,美国的特斯拉一直是国内诸多车企的标杆。而谈到传统车企研发新能源汽车的实力,宝马i3的推出也成为了教科书般的典范。有趣的是,这两款车都选择了三元锂电池作为动力电池。反观国内市场,像江淮、比亚迪、北汽等不少汽车厂商也开始将旗下原本使用磷酸铁锂电池的车型换装三元锂电池。  还是那句话:技术不分好坏,只有适合或者不适合。国内外车企对于电池类型选择的“不谋而合”也绝对不是巧合。相信在不久的将来,电动汽车的电池市场将会重新洗牌,三元锂电池凭借其耐低温、高能量密度、高充电效率不错的循环寿命以及更强的安全性等特性,也会在新的市场中站稳脚跟。

    2019-08-14
  •      1:放电电流  放电电流的大小,对锂电池的影响,不同的锂电池,支持不同的放电倍率,通常有0.2C,0.5C  1C  3C  5C  10C  20C等放电倍率的电芯,同款电芯,在不同的放电倍率下,容量保持率是不一样的,放电倍率越大,放出来的容量越少,所以在选择锂电池的时候,要注意选择适合负载工作电流的电池。当然,放电倍率越大的电池,本身的标称容量会较少,能量密度相对较低,内部极耳和电焊位置,电流的通过性越好,电池内阻越小。同款电池,长期大倍率放电,对循环寿命也是有影响的,循环寿命会衰减的更快。  2:充电电流  充电电流对锂电池有什么影响呢?一般锂电池建议的充电倍率是0.2C,举例一个10Ah的锂电池,一般采用2A充电电流,0.5C充电的应用情况也较多,当然了,市面上很多快充方案,1C-2C的方案,30分钟充满,40分钟充满这些,充电电流对电池的容量保持率和循环寿命及安全性,是有较大影响的,充电电流越大,实际充进去的容量越小,循环寿命衰减越厉害,安全性也会下降,大家都知道,大部分的锂电池燃烧事故,是在电池的充电过程中发生的。  但是,充电时间的长短,直接影响到客户的体验度啊,怎么办呢?咱们具体项目,具体应用场景,还得选择最合适项目本身情况的。  3:工作温度  一般常规的锂电池,充电温度是0~45度,放电温度是-20~60度,低温状态下,锂离子不够活跃,温度太高,锂离子又太活跃了,所以锂电池一般有一个明确的工作温度范围 ,锂电池能量密度高,储存能量多,但是也很脆弱呀,怎么得严格按照厂家的说明来使用。低温状态下,充电,会造成析锂,电池阳极表面有金属锂析出,形成枝晶,刺穿阳极和阴极之间的隔膜,造成电芯内部短路,引起发热,燃烧,甚至爆炸。随着技术的革新,通过电解液的改良,现在特殊的锂电池,已经可以在-20度~45度充电,-50~60度放电了,当然了,成本上会比较高一点。  温度对电池放电性能的影响,工作温度越低,用相同的电流测试,放出来的容量就越少,不同材质的锂电池,在相同的温度下,容量保持率也不一样,-20度左右,三元锂电池一般容量保持率80%左右,磷酸铁锂一般60%左右。  现在低温锂电池,-40度 0.5C容量保持率,大概是80%左右,低温高倍率的可以达到1C  3C低温放电。高温下表现如何呢?在厂家规定的最高温度内,对容量的影响不大,但是长期高温工作,对电池的循环寿命也是有影响的,市面上很多号称高温的电芯,云晟电子科技基本都测试过了,都是号称的,偷换概念的,要知道锂电池,在短时间内高温工作也是可以的,表面也看不出异常。长期测试就容易鼓包,漏液,起火等情况。  4:工况  不同的工况实际对锂电池的影响是较大的,像咱们日常使用的数码类产品,一天一充电,晚上充满,白天放光,这就是深充深放,像咱们那太阳能光伏储能,放出去一点电,马上就充回来了,这种情况就是潜充潜放。第一种情况对锂电池寿命的影响就较大,循环寿命衰减的比较厉害。

    2019-08-14
  •   在能源危机和环境污染的大背景下,锂离子电池作为21世纪发展的理想能源,受到越来越多的关注。但锂离子电池在生产、运输、使用过程中会出现某些失效现象。而且单一电池失效之后会影响整个电池组的性能和可靠性,甚至会导致电池组停止工作或其他安全问题。  近年来国内外发生了多起与电池相关的起火爆炸事故:美国特斯拉Model S电动汽车起火事故、Samsung Note7手机电池起火事故、武汉孚特电子厂房起火、天津Samsung SDI工厂起火等……  下面,均键和大家一起来学习一下锂电池失效的因素。  1 锂电池失效的分类  为了避免上述出现的性能衰减和电池安全问题,开展锂电池失效分析势在必行。锂电池的失效是指由某些特定的本质原因导致电池性能衰减或使用性能异常,分为性能失效和安全性失效。  2 锂电池失效的原因  锂电池失效的原因可以分为内因和外因。  内因主要指的是失效的物理、化学变化本质,研究尺度可以追溯到原子、分子尺度,研究失效过程的热力学、动力学变化。  外因包括撞击、针刺、腐蚀、高温燃烧、人为破坏等外部因素。  3 锂电池常见的失效表现及其失效机理分析  容量衰减失效:  “标准循环寿命测试时,循环次数达到500次时放电容量应不低于初始容量的90%。或者循环次数达到1000次时放电容量不应低于初始容量的80%”,若在标准循环范围内,容量出现急剧下滑现象均属于容量衰减失效。电池容量衰减失效的根源在于材料的失效,同时与电池制造工艺、电池使用环境等客观因素有紧密联系。从材料角度看,造成失效的原因主要有正极材料的结构失效、负极表面SEI过渡生长、电解液分与变质、集流体腐蚀、体系微量杂质等。  正极材料的结构失效:  正极材料结构失效包括正极材料颗粒破碎、不可逆相转变、材料无序化等。LiMn2O4在充放电过程中会因Jahn-Teller效应导致结构发生畸变,甚至会发生颗粒破碎,造成颗粒之间的电接触失效。LiMn1.5Ni0.5O4材料在充放电过程中会发生“四方晶系-立方晶系”相转变,LiCoO2材料在充放电过程中由于Li的过渡脱出会导致Co进入Li层,造成层状结构混乱化,制约其容量发挥。  负极材料失效:  石墨电极的失效主要发生在石墨表面,石墨表面与电解液反应,生产固态电解质界面相(SEI),如果过度生长会导致电池内部体系中锂离子含量降低,结果就是导致容量衰减。硅类负极材料的失效主要在于其巨大的体积膨胀导致的循环性能问题。  电解液失效:  LiPF6稳定性差,容易分解使电解液中可迁移Li+含量降低。它还容易和电解液中的痕量反应生成HF,造成电池内部被腐蚀。气密性不好引起电解液变质,电解液黏度和色度都发生变化,最终导致传输离子性能急剧下滑。  集流体的失效:  集流体腐蚀、集流体附着力下降。上述电解液失效生成的HF会对集流体造成腐蚀,生成导电性差的化合物,导致欧姆接触增大或活性物质失效。充放电过程中Cu箔在低电位下被溶解后,沉积在正极表面,这就是所谓的“析铜”。集流体失效常见的形式是集流体与活性物之间的结合力不够导致活性物质剥离,不能为电池提供容量。  内阻增大:  锂电池内阻增大会伴随有能量密度下降、电压和功率下降、电池产热等失效问题。导致锂离子电池内阻增大的主要因素分为电池关键材料和电池使用环境。  电池关键材料:正极材料的微裂纹与破碎、负极材料的破坏与表面SEI过厚、电解液老化、活性物质与集流体脱离、活性物质与导电添加剂的接触变差(包括导电添加剂的流失)、隔膜缩孔堵塞、电池极耳焊接异常等。  电池使用环境:环境温度过高/低、过充过放、高倍率充放、制造工艺和电池设计结构等。  内短路:  内短路往往会引起锂离子电池的自放电,容量衰减,局部热失控以及引起安全事故。  铜/铝集流体之间的短路:电池生产或使用过程中未修剪的金属异物穿刺隔膜或电极、电池封装中极片或极耳发生位移引起正、负集流体接触引起的。  隔膜失效引起的短路:隔膜老化、隔膜塌缩、隔膜腐蚀等会导致隔膜失效,失效隔膜失去电子绝缘性或空隙变大使正、负极微接触,然后出现局部发热严重,继续充放电会向四周扩散,导致热失控。  杂质导致短路:正极浆料中过渡金属杂质未除干净会导致刺穿隔膜或促使负极锂枝晶生成导致内短路。  锂枝晶引起的短路:长循环过程中局部电荷不均匀的地方会出现锂枝晶,枝晶透过隔膜导致内短路。电池设计制造或电池组组装过程上,设计不合理或局部压力过大也会导致内短路。电池过冲和过放的诱导下也会出现内短路。  产气  在电池化成工艺过程中消耗电解液形成稳定SEI膜所发生的产气现象为正常产气,但是过渡消耗电解液释放气体或正极材料释氧等现象属于异常放气。常出现在软包电池中,会造成电池内部压力过大而变形、撑破封装铝膜、内部电芯接触问题等。  热失控  热失控是指锂离子电池内部局部或整体的温度急速上升,热量不能及时散去,大量积聚在内部,并诱发进一步的副反应。诱发锂电池热失控的因素为非正常运行条件,即滥用、短路、倍率过高、高温、挤压以及针刺等。  析锂  析锂即在电池的负极表面析出金属锂,是一种常见的锂电池老化失效现象。析锂会使电池内部活性锂离子减少,出现容量衰竭,而且会形成枝晶刺穿隔膜,就会导致局部电流和产热过大,最终造成电池安全性问题。

    2019-08-14
钧键锂电,17年专注锂电池定制