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  • 锂离子电池技术取得进展应用条件日趋成熟

    由于技术与成本等问题,锂离子电池一直停留在小型电池的使用领域中,随着锂离子电池的关键材料技术以及电池技术迅速进展,用于交通工具、电工工具、电工玩具、照明用电池、电动船领域的大型电池、电池组开始向日常生活中普及。目前,可以用作电动车电池领域的大型电池主要有阀控铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池和锂离子二次电池,铅酸电池和镍氢电池应用尤为广泛。 但从电化学性能来看锂离子二次电池具有独特的应用优势,二次电池质量比能量达到120Wh/kg以上,循环寿命在1000次以上,能量密度是铅酸和镍氢电池的2到3倍,循环寿命也是现行二次电池体系中寿命最长的。更重要的是,锂离子电池不含有毒重金属元素,且回收简单,是绿色环保电池。 锂离子动力电池同比价格已低于新型铅酸电池,当前,盟固利电动车锂离子动力电池零售价已下降到4元/Wh左右,160kWh电动公交车用电池总成本价格低于60万元。而12V/85AH的铅布电池的售价为1500元~3500元之间,160Kwh的电池总成本价格约在22万元,即是行驶3万公里以上,行驶15万公里至少需要4组电池,总价在80万元以上。锂离子动力电池若能实现2元/Wh的“863”目标,则同比价格可低于铅布价格的50%以上。 铅酸电池总成重量超过6吨,而锂离子电池总成的重量小于2吨,电动汽车安装铅酸电池比锂离子动力电池损失动力4吨,从运行经济性和同比价格考虑,锂离子电池更经济。 专家认为,在国家“863”电动汽车重大专项和市场前景的双重推动下,锂离子动力电池关键技术、关键材料和产品研究都取得了重大进展,其技术和经济性优势显著,推广应用的条件已日趋成熟。 如盟固利提供给北京奥运电动公交车的新型离子动力电池总成比能量已超过90Wh/kg。适用于11M以上的电动公交车用160kWh锂离子动力电池总成重量约1.8吨,仅为同等电量的新型铅酸动力电池总成重量的30%。 此外,针对蓄电池应用中频频出现的安全问题,他认为,造成电池使用寿命下降、燃烧、爆炸的主要原因并非电池本身的问题。 目前,严重滞后的锂离子动力电池成组应用技术,已成为制约其推广应用和产业发展的关键。将只能适应普通铅酸等非密封类富液电池的传统充、放电和维护管理等成组应用的技术应用于锂离子等新型动力电池,发生部分电池过充、过放电、超温和过流的问题,是造成问题的主要原因。 为了解决这一问题,目前具有我国自主知识产权的“基于极端单体电池充电控制技术”,和采用该技术研制成功的“动力蓄电池充电综合管理系统”,已经开始在国家“863”和北京奥运电动汽车示范运行项目中得以应用,以保证电池的安全使用。 目前在奥运会筹备阶段,锂离子电池的交通工具已经成为一个新兴的产业。北京市最早全面深入地展开了动力锂离子二次电池和奥运纯电动大客车的研发工作,北京市科学技术委员会和北京新材料发展中心一直在大力推动这一领域的技术研发和产业化工作。位于北京中关村科技园区的中信国安盟固利公司在2001年率先在国内推出了100Ah的电动公交车用大容量电动电池。已经试运行三年多,现在电动车用锂离子已成为北京“科技奥运”重点支持和扶植的新兴产业之一,并被列入北京市的重大科技和产业发展项目。

    时间:2007-08-16 关键词: 电池 锂离子 进展 日趋

  • 锂离子电池行业投资的逻辑与主线分析

    特斯拉之于资本市场,远不止概念炒作这么简单。200美元/股的背后,至少告诉我们:汽车产业还有巨大的创新空间,新能源汽车和锂电行业潜力得到市场的普通认可,在未来一段时期内仍将是市场热门的投资主题。招商证券最新研报为投资者梳理出锂电池行业投资的主逻辑和三条投资主线。研报认为,中期来看,应当以行业趋势为主,看多三元材料类公司的发展前景;短期来看,密切关注特斯拉的产业链布局,把握短期的事件驱动类收益。具体内容整理如下:1.锂电行业投资的主逻辑从锂电池行业的发展阶段来看,当前成本水平正处于取代传统产品的平衡点,技术升级是未来2~3年锂电行业的发展主题,未来2~3年可以看到的容量升级范围是30%~50%。招商证券认为,锂电池容量提升将会带来两个方面的结果。一是,除了Tesla公司,可能会出现更多能够盈利的电动汽车公司,继而推动整个行业的大发展。回顾过去4年以来锂电池企业的财报,由于在下游能够盈利的电动汽车公司较少,上游产业链盈利压力较大。特斯拉的出现打破了这种格局。目前特斯拉的毛利率水平已经接近了25%的目标,尽管是在凭借产品高端定位的背景下实现的。当前的锂电池性能和成本水平已经处于了推动电动汽车挑战传统汽车工业的边缘,如果容量继续提升,可以预期未来3~5年在全球范围内会出现更多能够盈利的电动汽车公司,继而推动上游锂电材料市场走牛。二是,锂电池容量提升其实会降低Tesla公司BMS系统的门槛,倒逼其进行产业链布局以便保持护城河。站在Tesla公司的角度来看,其实锂电池的容量提升将导致特斯拉BMS系统壁垒的降低。结合前期Tesla公司海外电话会议交流所公布的可能后期建设18650电池厂的计划,体量要超过当前全球所有18650产能的总和。尽管尚在规划中,存在变数,但是我们可以从中看到Tesla公司下一步继续拓宽行业“护城河”的意图。招商证券认为,材料升级是锂电行业投资的主逻辑,看好锂电行业的中长期牛市。以下是我们对于锂电行业关键材料进行的梳理。1)正极材料:三元材料需求强劲,已经成为动力型锂电的首选,三元材料优势企业将享受动力电池普及带来的投资机会。2)负极材料:负极材料领域的进步最值得关注。硅碳合金材料在容量方面的提升具备较大潜力、钛酸锂材料在循环特性和功率特性方面具备潜力。3)六氟磷酸锂:六氟磷酸锂的国产化打开了国内企业的成长空间,但是也导致了价格大幅下行。2013年价格下降依然明显,我们认为四季度开始,六氟磷酸锂将逐步筑底,未来的竞争焦点在于规模和成本,产业链覆盖最长的多氟多具有成长机会。4)电解液:电解液是进入国际产业链最深入的环节,未来竞争的焦点在于高电压产品以及阻燃性产品的推出速度。5)隔膜:目前国内能够出产品的公司较多,一定程度上影响了价格体系,从产品升级的逻辑来看,具有功能化差异的高端复合膜将是材料升级的竞争焦点,能够推出质量稳定的功能复合膜将具备竞争优势。2.锂电行业投资的三条主线1)从国际供应链深度看供应量弹性。纵观锂电池产业链的国际采购体系,国内电解液厂商在国际供应链体系中最具深度,其次是正负极材料,再次是锂电隔膜。因此一旦国际电动汽车市场大爆发,短期内供应量弹性最大的是电解液环节。2)投资符合行业趋势的技术流公司将获得高收益。招商证券认为,特斯拉目前电池标准体系尚未最终定型,但从趋势来看三元材料和硅碳合金材料是正负极的升级路线,在以上两种技术具备领先优势的企业将有望在下一波产业化升级浪潮中受益。3)从特斯拉下一步的产业链布局挖掘锂电行业受益领域。特斯拉的产业链布局将改变短期内的产业链受益顺序。当前的锂电行业仍旧处于特斯拉引领的“类苹果”产业链之中,一旦进入特斯拉供应链会享受较高的资本溢价,这是技术引领类企业在新技术普及初期的共性。随着材料技术升级,当更多盈利电动汽车企业的出现,整个锂电行业的投资才会进入以“品牌溢价”的消费逻辑和规模优势的“中国式”竞争秩序之中。而从特斯拉的工作重心来看,目前要完成的事情有两件:一是推出更加便宜的电动汽车GenerationIII,占领电动汽车低端市场,真正颠覆传统汽车行业。据称,该车3万美元起,估计实际售价在4~5万美元之间。从海外分析师对特斯拉的销量预测来看,2016年和2017年左右将快速飙升。二是充电网络等配套设施的建设和完善。根据特斯拉的规划,在北美地区2013年秋季,覆盖东西部沿海公路以及都会区。2013年冬季,东西部主干道路I-80公路打通。(实现Coast-to-Coast横跨美国的需求)。2015年,覆盖美国和南部加拿大98%的地区。(实现Cross-border的跨国旅行需求)。从实际进展来看,基本按照这个时间表在推进。从投资的角度来看,2016年之后的特斯拉将会快速拉动对锂电池的需求,上游材料企业在下游需求的推动下将有机会走出大牛市。总的来看,在国内建设充电网络是做大中国市场销量的必然选择,值得重点关注。中长期来看,公司覆盖锂电池生产具备较为重要的战略意义,应密切关注该方向的布局。

    时间:2014-02-19 关键词: 电池 逻辑 主线 锂离子

  • 大容量锂离子电池是突破电动汽车发展瓶颈关键

    全球能源日益紧张,新能源开发利用也因此越来越受到重视。目前新能源电动汽车已经逐渐推广,并受到了市场和消费者认可。但在其发展中也存在着一些瓶颈,如果不突破瓶颈,势必会对新能源电动汽车的进一步推广带来阻碍。新能源电动汽车目前发展瓶颈主要是汽车行驶能力和时间。这需要高效的车用锂电池技术来解决。镍氢电池已经逐渐被能量密度高、容量大、无记忆性的锂电池所取代,并广泛应用于混合动力汽车及电动汽车中。而大容量锂离子电池是目前研发的趋势和重点。近日,合肥研制出新能源客车大容量锂离子电池,续航能力达到380公里以上。这也是合肥新能源技术的新突破以及我国在推广新能源汽车中迈出的又一大步。新能源客车200安时锂离子电池,充满一次电,可以安全行驶达380公里以上,刷新了客车锂电池续航里程记录。

    时间:2014-01-05 关键词: 瓶颈 大容量 电动汽车 锂离子

  • 丰田拟自主大规模生产混合动力车锂离子电池

    《日本经济新闻》报导称,丰田汽车今年秋季起将为其混合动力汽车大规模生产锂离子电池。报导称,丰田在日本爱知县工厂以及与松下合资经营的一家工厂的首批锂离子电池生产线料将耗资100亿日圆(合约1.2亿美元)。丰田发言人拒绝对该文章发表评论,称公司正在调查该报导。《日本经济新闻》称,两家工厂每年将为约10万辆插电式混合动力车生产电池。报导称,丰田计划于2012年初在日本、美国及欧洲发布这批车型。该报称,锂离子电池被认为更适合环保车型,但由于其成本约占普通电动车成本的一半,因此锂离子电池成本一直是问题所在。该报还称,丰田内部自行制造电池,能更好控制电池表现及成本。

    时间:2011-01-23 关键词: 丰田 大规模 动力车 锂离子

  • 我国车用锂离子动力电池技术获重大进步

     在“十二五”国家863计划支持下,“高能量锂离子电池系统和电池组技术开发”项目取得重大进步。项目以研制磷酸铁锂正极材料的高能量型锂离子电池为目标,开展了锂离子电池原材料和电池单体设计技术等研究。 据科技部网站6月25日消息,项目研发产品单体电池能量密度达到138.6瓦时/公斤,功率密度达到915.6瓦/公斤,循环1200次后的容量保持率为94.1%,成果已开始应用于批量生产的50安时能量型动力电池上。其中,针对电动汽车用38.4伏/50安时电池模块能量密度达到121瓦时/公斤,功率密度达到800瓦/公斤,345.6伏/50安时的电池系统已应用于奇瑞小型纯电动轿车和奥新纯电动环卫车。 该项目在国产化生产制造装备方面也取得了重要进展,开发了全自动密闭的自动加料系统、电池极板全自动叠片机、大容量电池全自动注液机、能自动装夹电池的电池化成工装夹具,并建立了自动化锂离子电池检测配组生产线,极大提升了电池一致性,电芯配组率大于95%,在满足汽车应用高要求方面迈出了重要一步。

    时间:2013-06-25 关键词: 动力 车用 锂离子 电池技术

  • 本田与通用加强合作 共同研发锂离子电池

    本田和通用在新能源领域均推出了一系列车型,随着这一细分市场的需求不断增加,研发锂离子电池所需要的高额成本也是一直困扰双方最重要的问题。上海通用凯迪拉克市场营销部陈海波在接受记者采访时表示:“锂电池的研发是一个非常复杂的过程,未来通用还会与其他合作伙伴合作研发电池。”2013年7月,本田与通用就共同研发燃料电池车型一事达成合作,而双方的合作或将进一步加强,寻求在锂电池技术方面的突破。 本田与通用有望加强合作 共同研发锂电池 随着各大车企对新能源技术的不断研发,锂离子电池已经逐渐成为系能源车型重要的动力组成之 一,而本田在与通用合作研发燃料电池车型后,双方也有望将合作进一步加深,共同研发锂离子电池。锂电池相比燃料电池而言,双方均有很大的提升空间,若锂电池的密度能进一步提高,其使用的寿命将能够更长。 在锂离子电池领域相互合作的厂商也逐渐增多,特斯拉已向戴姆勒提供锂离子电池,而丰田也与宝马签署了“共同开发锂电池电池”的合作协议,双方为了实现零排放标准以及普及电池技术,开展了中长期的合作。本田与通用也有望效仿 上述厂商的合作模式,不仅通过规模效应降低了研发成本,也可极大程度上缩短研发所需要的时间。 本田与通用将合作研发燃料电池汽车 当下汽车市场已经逐渐顺应节能环保的趋势,除提倡使用小排量引擎外,新能源车型也开始受到消费者的关注。本田与通用在合作后,双方将共同推进全新燃料电池设备的建设,对于电池寿命的延长以及消费者对新能源汽车的接受程度起到了重要的作用。此外,双方共同研发的新能源车型预计将在2020年与消费者见面。

    时间:2013-11-04 关键词: 电池 通用 锂离子 研发 共同 加强合作 本田

  • 《电动车用锂离子电池产品规格尺寸》标准将实施

      21ic电子网讯:今年下半年,《电动车用锂离子电池产品规格尺寸》标准将实施。该标准从外形尺寸、标称电压、安装方式、充放电接口等方面给电动自行车的锂离子电池设定了标准,标准的实施有望改观各企业生产的电动车所使用的锂电池不同、标准不统一,导致车辆质量参差不齐的现状。  “目前,国内很多电动自行车生产商不生产电池,其产品的电池由电池厂商提供。电动车行业准入门槛较低和电池供应商良莠不齐成了行业发展的瓶颈。”天津科斯特电动车公司区域销售经理表示。  我国是电动自行车大国,有1.6亿辆电动自行车在运,但其中97%采用对环境有影响的铅酸电池。在发达国家,锂电池自行车已普及,其市场占有率超过90%。2012年以来,国内主要自行车企业加大了对锂电池自行车的研发和生产力度。数据显示,2012年,我国采用锂电池的电动自行车销售量超过70万辆。  许多消费者表示,锂电池电动车价格很高,但锂电池质量与电动车价格不匹配。  专家认为,此次实施的标准,将促进自行车和电池“车电分离”。因为,锂电池尺寸统一后,单配电池将拥有较大的市场,这会给电池生产商和中介服务机构带来商机,也会调动电池生产商科研投入的积极性,促进锂电池核心技术突破及产品规模化生产,锂电池价格会有所下降。从宏观层面看,新标准将推动国内电动自行车产业从“追求量到提高质”,使轻量化、锂电池化成为电动自行车行业发展大趋势。

    时间:2013-05-31 关键词: 车用 电动 锂离子 产品规格

  • 支持13节电池的超低功耗锂离子电池保护LSI实现量产

      21ic电子网讯,罗姆集团旗下的LAPISSemiconductor面向搭载多节串联电池结构的锂离子电池组系统,开发出了以单芯片可控制、保护最多达13节锂离子电池组的LSI"ML5235"。与以往产品相比,实现了仅为1/6的超低耗电量,可以轻松配置通常工作和保管时对电池节负担较小的锂离子电池组用保护电路。而且,可以检测锂离子电池的过充电、过放电状态,直接驱动外置的充放电控制用FET。  本产品的生产基地为LAPISSemiconductorMiyazakiCo.,Ltd.(日本宮崎市),已经从7月份开始量产。  近年来,全球性环境保护行动要求有效利用能源,在工控、消费电子领域,能效较高的锂离子电池取代铅蓄电池的速度日益加快。尤其是随着近年来电动自行车的普及,为了减轻对环境的影响和实现电池本身轻量化,以往的铅蓄电池逐渐被锂离子电池取代,电动工具中使用锂离子电池组的产品也在不断增加。  此前,作为锂离子电池组安全性的电池保护LSI,LAPISSemiconductor为了针对需求较大的最多支持13节电池组的电动自行车市场,已量产了"MK5207"、"MK5208"。产品由模拟前端用IC和微控制器芯片组组成,通过追加、变更微控制器的程序,可以满足每个系统的不同要求,主要用于电动自行车用途。  另一方面,在电动自行车、电动工具市场,对此类用途需求不断扩大,同时,为了削减零部件个数,降低系统成本,对以单一LSI可检测锂离子电池组的异常并进行保护的电池保护LSI的需求日益高涨。  为了满足这种需求,此次,LAPISSemiconductor面向搭载5~13节串联锂离子电池组的系统,开发出以单一LSI即可具备异常检测、保护功能的LSI"ML5235"。不仅支持最多达13节锂离子电池组,而且工作时的耗电量仅为以往的1/6,另外,关闭电源时的耗电量接近于零,与原来相比,大大降低了通常工作与长期保管时的电池组负担。  不仅如此,在"ML5235"的外部连接微控制器,微控制器可以测量每个单元的电压值,可实现高精度的余量显示功能,并且配合客户系统,可实现最佳的二次保护功能和充放电FET控制。  LAPISSemiconductor今后还会进一步完善面向消费电子、工控设备以及其他车载用途的多节串联锂离子电池组的商品阵容。 1  2  <特点> ・ 支持多达13节串联电池组80V高耐压制造工艺,仅1枚芯片即可支持业界最高级别的5~13节串联锂离子电池组。与其他公司产品相比,可简单轻松的配置更高电压的系统。 ・ 高精度的异常检测可高精度地对每节电池的过充电/过放电状态进行异常检测。过充电/过放电电压检测精度分别是±5mV、±10mV (均为typ.值)。 ・ 充放电控制用FET的驱动输出由于可以直接驱动充放电控制用FET的栅极端子,因此无需追加驱动IC。 ・ 满足各种电池规格的商品阵容根据电池规格可以选择“连接节数、过充电/过放电检测(解除)电压阈值、充电/放电过电流检测阈值”,备有不同掩膜选项下的代码产品。 ・ 配备功能扩展用电池节电压监视器输出通过外部微控制器可以监视每节电池的电压。为了对每个系统进行最佳控制,通过微控制器可实现高精度的余量显示功能和2次保护功能等。 ・ 耗电量低工作时的电流仅为本公司以往产品的约1/6,另外,关闭电源时的耗电量接近于零,可减少电池组通常使用时和长期保管时的电池负担。通常工作时 25μA (typ), 60μA(max)关闭电源时  0.1μA(typ), 1μA(max)  ・ 安装面积小封装尺寸小,仅为9.7mm×7.6mm×1.85mm,30-pin SSOP封装,因此可实现锂离子电池组用保护电路的小型化。  【应用领域】・ 电动自行车・ 电动工具・ UPS(不间断电源装置) 【销售计划】・商品名        :ML5235・样品出货时间  :出货中・样品价格      :250日元(不含税)・评估板(单体):供应中(仅限出借)・量产出货计划  :9月末开始 【主要规格】・绝对最大额定值 :86.5V・工作温度范围:-40ºC~+85ºC ・工作电源电压     :+7V~+80V・支持电池节数     :5~13节・耗   电   量     :通常工作时 25μA(typ), 60μA(max)           关闭电源时 0.1μA(typ), 1μA(max)・充放电控制用FET:N-ch FET(直接驱动)・过充电/过放电检测精度:过充电检测精度:5mV(typ),25mV(max)                     过放电检测精度:10mV(typ),50mV(max)・过充电/过放电检测延迟时间设定:按外部端子的容量负载设定・封 装:30-pin SSOP(9.7mm x 7.6mm × 1.85mm)符合RoHS要求,不含铅,不含卤素 1  2  

    时间:2012-09-03 关键词: 电池 功耗 量产 锂离子

  • 环保与锂离子电池产业地图白皮书发布

      2011年9月7日,赛迪投资顾问《中国环保产业地图白皮书(2011年)》和《中国锂离子电池产业地图白皮书(2011年)》在京发布。作为工业和信息化部电子信息产业发展研究院的直属研究机构,赛迪投资顾问在综合调研和实证研究的基础上撰写完成的《中国环保产业地图白皮书(2011年)》和《中国锂离子电池产业地图白皮书(2011年)》,分别概括了中国环保和锂离子电池产业的区域分布特征,介绍了重点区域/城市的环保和锂离子电池产业发展现状,分析了中国环保和锂离子电池产业的空间演变趋势,同时对中国环保和锂离子电池产业的发展提出了策略建议。  《中国环保产业地图白皮书(2011年)》显示,中国环保产业初步形成“一带一轴”的总体分布特征,即以环渤海、长三角、珠三角三大核心区域聚集发展的环保产业“沿海发展带”和东起上海沿长江至四川等中部省份的环保产业“沿江发展轴”。具体来说,长三角地区环保产业基础最为良好,是我国环保产业最为聚集的地区,目前已初步形成了以宜兴、常州、苏州、南京、上海等城市为核心的环保产业集群。环渤海地区在人力资源、技术开发转化方面优势明显;北京、天津分别为我国北方环保技术开发转化中心和国家北方环保科技产业基地;山东、辽宁环保产业基础雄厚,资源综合利用、环保装备和技术方面优势开始逐渐显现出来。中西部地区由于经济基础薄弱、资源和要素限制等,环保产业的发展滞后且速度较慢,发展基本停留在环保装备制造业领域,中部地区环保产业主要集中在武汉、西安、重庆、成都、长沙等城市。  未来几年,中国环保产业聚集区将自东向西逐步扩散,具有土地资源和劳动力成本优势的中西部地区将吸引环保企业形成新的聚集区;同时各地区尤其是中西部地区将因地制宜打造特色环保产业园区、实现环保产业差异化发展;此外,长三角、京津等地区将加强环保产业区域合作,环保企业间也将整合创新、实现强强联合。  1  2    《中国锂离子电池产业地图白皮书(2011)》显示,中国锂离子电池产业主要集中分布在以广东地区为代表的珠三角、以江浙地区为代表的长三角和以京津地区为代表的京津唐地区。从锂离子电池产业重点城市的分布上来看,目前基本形成了以江西宜春、四川阿坝、青海和西藏为代表的锂矿资源型城市,以湖南长沙、北京、上海为代表的锂离子电池技术密集型城市和以广东深圳、河南新乡、江苏为代表的锂离子电池产业集聚型城市。  未来,中国锂离子电池产业梯度转移趋势将逐步加剧,中西部地区比较优势逐步明显。在此趋势下,各地区将依托自身优势因地制宜实现锂离子电池产业的差异化发展,重点区域内产业链上下游一体化整合和重点企业强强联合的趋势将更加明显。  正值“十二五”的开局之年,赛迪投资顾问发布的《中国环保产业地图白皮书(2011年)》和《中国锂离子电池产业地图白皮书(2011年)》,对中国环保和锂离子电池产业的空间分布进行了详细的梳理,同时对未来中国环保和锂离子电池产业的空间发展趋势进行了科学的分析,为国家和地方的中国环保和锂离子电池产业空间布局与宏观决策提供了参考,成为政府、企业、投资机构深入了解中国环保和锂离子电池产业、把握产业发展趋势的重要资料。 1  2  

    时间:2011-10-31 关键词: 环保 白皮书 电池 锂离子

  • 超级电容或将取代锂离子电池?

    [摘要] 锂离子电池虽是电动汽车等诸多应用的主要能源储备方式,不过随着超级电容技术的成熟,锂电池的地位已不稳了。   到目前为止,业界一致认为锂离子电池仍是电动汽车的主要能源储备方式,不过眼下已经有数家公司开始考虑采用超级电容(ultracapacitor)产品作为锂离子电池的一种良好补充设备。   韩国一家电子公司Neescap近日声称将出资900万美元拓展旗下交通,电力系统及消费电子产品用超级电容产品的产能。在美国,有能力设计制造超级电容产品所需材料和电解质的公司有GrapheneEnergy,EnerG2以及Ioxus三家。另有一家EEStor公司则由风投公司KleinerPerkinsCaufield&Byers为后台,目前这家公司已经与电动车公司Zenn签署了超级电容的供货协议。   比较传统的电池产品,超级电容能存储的电量并不多。因此在家中充电式(Plug-in)电动汽车上,这种电容并不能作为供电设备而单独使用,而需要与燃料电池一起配合使用。另一方面,超级电容又具备快速泻放所存电能的能力。另外,这种电容的充电时间也很短,只需要几秒或几分钟时间便可以完成充电,而且多次充电后的性能也不会有降低。   目前这种电容在消费电子产品中已经被应用在数码相机等场合中,为闪光灯这种需要瞬间大能量输入的设备提供能源供应。据有关专家表示,超级电容未来面临的主要课题是如何增加这种电容的工作电压,使其可以在高电压环境下工作。   据Ioxus公司的工程师表示,超级电容是环保能源的一种良好补充,,能使电池、燃料电池、太阳能或风能发电等供电方式更为完美。同时这种电容所用的制作材料也相当环保,价格部分也较为容易令人接受。   超级电容技术的未来发展方向:   麻省理工学院的计算机电子工程师JoelSchindall表示,在未来几年内,超级电容的能量储存能力将出现质的飞跃。目前的超级电容产品放电速度是传统电池的10倍,而能量储存能力在体积相同的条件下则只有后者的5%。   他表示:”超级电容在某些经常进行充放电操作的场合用途甚大,比如在制动能回收式刹车系统中,这种电容就很好用。当然目前这种产品还无法大规模取代电池。”   过去五年内,Schindall带领的研究小组一直在研究将超级电容中的储能元件--多孔活性炭材料,替换为另一种碳纳米管材料+导电基体的储能元件。今年初他们还为此成立了FastCap公司,以便把有关的研究结果商业化。   Schindall表示超级电容产品的储能能力最终将达到电池的25%左右。而目前麻省理工学院研制出来的纳米材料,储能能力已经达到活性炭材料两倍的水平。而未来几个月内,他所领导的研究团队还将展示一种储能能力为活性炭5倍的产品。

    时间:2014-01-23 关键词: 电容 电池 锂离子 取代

  • 日本研发超薄锂离子电池技术 蓄电量可提升3倍

    [摘要] 日本积水化学工业公司日前推出超薄锂离子电池材料,使用这种材料制造的电池蓄电量可提升3倍。   日前,日本积水化学工业公司(Sekisui Chemical)宣布已经开发出了一种全新的锂离子蓄电池材料。这种全新的锂离子蓄电池与传统电池不同,呈现片状的形态并且可以拥有3倍与蓄电池的蓄电能力。该公司表示,一旦这种全新的锂离子电池成功通过测试,那么未来将会被应用到包括混合动力汽车、太阳能房屋等多个领域的市场中。   以电动汽车市场为例,目前普通的电动汽车一般搭载20千瓦的蓄电池,仅电池成本就高达200万日元(约合人民币12万元),采用该技术后,电池成本将下降60%,每千瓦生产成本将从10万日元(约合人民币5940元)下降到3万多日元(约合人民币1780元)。汽车厂商指出,若电池成本降到每千瓦3万日元,电动汽车价格将和普通汽车持平。并且在充满电后续航里程将达到600公里,与普通的汽车相比并不逊色。   积水公司研发的这种新型电池与传统的蓄电池相比,不仅在蓄电能力上是原来的3倍,同时具有更安全、充电速度更快等特点。这种电池通过特定的涂层可以更好的将电力通过真空灌注等方式呈现出高性能固化电解质物质,比原来传统的蓄电池拥有更强的蓄电能力。   另外,除了蓄电能力大幅提升,新型的电池还具备可弯曲和超薄等特点,可以覆盖到大部分物体的表面。它可以适应任何环境的要求,并且非常节省空间。设备商们可以根据不同的应用范围和使用领域定制不同的形状,这种新型电池可以完全融入到产品的设计理念中与产品浑然一体,并且自由组合。   积水公司表示,这种新型电池将会在几周之后的东京国际展览中心正式对发发布,并且公司未来还会不断针对该产品进行进一步的研发和改良。并且会在2014年夏季正式向全球的电池厂商提供测试材料样品,努力在2015年实现量产。看来,至少这种新兴的电池产品未来将会给电子设备和电动汽车行业带来非常巨大的影响。

    时间:2013-12-07 关键词: 日本 超薄 电量 锂离子

  • 科技部:我国车用锂离子动力电池技术获重大进步

    [摘要] 据科技部网站6月25日消息,项目研发产品单体电池能量密度达到138.6瓦时/公斤,功率密度达到915.6瓦/公斤,循环1200次后的容量保持率为94.1%。   在”十二五”国家863计划支持下,”高能量锂离子电池系统和电池组技术开发”项目取得重大进步。项目以研制磷酸铁锂正极材料的高能量型锂离子电池为目标,开展了锂离子电池原材料和电池单体设计技术等研究。   据科技部网站6月25日消息,项目研发产品单体电池能量密度达到138.6瓦时/公斤,功率密度达到915.6瓦/公斤,循环1200次后的容量保持率为94.1%,成果已开始应用于批量生产的50安时能量型动力电池上。其中,针对电动汽车用38.4伏/50安时电池模块能量密度达到121瓦时/公斤,功率密度达到800瓦/公斤,345.6伏/50安时的电池系统已应用于奇瑞小型纯电动轿车和奥新纯电动环卫车。   该项目在国产化生产制造装备方面也取得了重要进展,开发了全自动密闭的自动加料系统、电池极板全自动叠片机、大容量电池全自动注液机、能自动装夹电池的电池化成工装夹具,并建立了自动化锂离子电池检测配组生产线,极大提升了电池一致性,电芯配组率大于95%,在满足汽车应用高要求方面迈出了重要一步。  

    时间:2013-06-26 关键词: 车用 锂离子 进步 科技部

  • 燃料电池PK锂离子电池 谁是电动车未来?

    [摘要] 随着新能源汽车如火如荼的发展,电池的争夺战也随之打响。   传统铅酸电池,能量密度低,质量体积大,行驶里程短、使用寿命短,充电时间长、污染大且后期使用成本高,已经与新能源汽车背道而驰。于是,锂电池和燃料电池毫无疑问的成为了主要的竞争对手。   锂电池大家已经非常熟悉,它在手机、计算机等设备中大量使用。而燃料电池则是为了电动/混动车而诞生。利用氢氧化学反应产生电能,其燃烧产物为水和极少量二氧化碳,几乎对环境没有影响。那么对于电动车来说,究竟该选择锂电池还是燃料电池呢?   这一边,通用本田合力推广燃料电池,宝马也在酝酿燃料电池计划;那一边,大众公开表示燃料电池没有前途。这就麻烦了,锂电池和燃料电池到底谁更适合新能源汽车呢?   谁也没有定论,不过我们可以通过以下几组对比来对这两类电池有所了解。   1:成本价格   燃料电池:成本高是发展的主要障碍、而导致成本高的原因主要是制氢过程复杂,氢气通过电解或蒸汽重组的方法得到。这两种方法成本都非常高,制造同样质量的天然气所需的成本为制氢的1/2甚至1/3。   锂离子电池:生产成本相对较低,此外其重复充电利用非常方便,相比其他可携带能源,其具有更高的成本效益。   2:环境影响   燃料电池:燃烧产物为水,不会产生汽油/柴油燃烧后生成的温室气体。   锂离子电池:放电产物可能由氧化锂、氢氧化锂等,对环境也不会造成影响。锂离子电池可重复利用。   总的来看,燃料电池和锂离子电池对环境的影响都很小。   3:材料结构   燃料电池:利用聚合物膜作为电极,支持氢氧反应后产生电能。聚合物膜需要经过特殊加工,以承受高温和机械应力。   锂离子电池:锂离子能够吸附电荷,使电池拥有储电能力。锂离子的质量很轻,因此是汽车理想的动力源。:   4:挖掘潜力   燃料电池:如果成本能够降低,则能够真正作为汽油/柴油燃料的替代能源。   锂离子电池:如果其能量密度能够进一步提高,循环寿命能够更长,则也是一种非常优秀的驱动能源。   无论燃料电池还是锂离子电池,相关的技术均还有大量进步的空间。   5:机会挑战   燃料电池:还有多项技术难题等待解决。例如,铂催化剂的高成本、密封技术的复杂工艺、体积庞大的储氢罐以及启动时间较长等问题。   锂离子电池:充电基础设施普遍程度较低。需要建立起良好的充电设施和充电网络后近日,丰田、本田、三菱、日产四家车企签署协议将共同在日本建造充电设施并建立充电网络;Plug’n Drive公司最近也在加拿大安大略省建立其充电网络……这些都为锂电池的技术应用打下了基础。

    时间:2013-08-12 关键词: 电池 电动车 锂离子 燃料

  • 中国审核通过两项动力锂离子电池包国标

    [摘要] 全国标准化技术委员会日前在北京召开电动车辆标准审查会,审核通过了两项电动汽车用动力锂离子电池包的国标。   全国标准化技术委员会日前在北京召开电动车辆标准审查会,审核通过了两项电动汽车用动力锂离子电池包的国标,分别是《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程-功率型》(GB/T)与《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程-能量型》(GB/T)。   中国针对电动汽车用锂离子动力电池包的国家推荐标准共有三个部分,分别是高功率应用、高能量应用及安全要求,目前前个两部分已经完成。不过,中国汽车技术研究中心相关负责人表示,两项标准技术层面的研究已完成,最快明年上半年出台。

    时间:2014-01-21 关键词: 国标 中国 锂离子 审核

  • 中国锂离子电池市场占有率有超过韩国趋势

    中国锂离子电池市场占有率有超过韩国趋势

    中国锂离子电池材料产业正进入高速发展期,电动车是汽车产业未来的发展方向,业界预计称,中国锂离子电池材料产业目标超出韩国的占有率。 据全球市场调查公司“B3”21日表示,2015年,手机和IT用锂离子电池行业累计完成产量达到50.72亿cell,较前年(47.6亿cell)增长了7.8%。 凭借电动客车和备用电池的普及,锂离子电池行业无疑是在全球市场走在前列的新能源方面的新动力。据悉,锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。 按公司来分,去年,韩国三星SDI在锂离子电池行业的市场占有率为25.2%,产量达12.78亿cell,跃居世界第一。LG化学(8.6亿cell)在锂离子电池行业的市场占有率为17%,位列第二。 其后依次为日本松下,以占有率14.7%(7.44亿cell)排名第三、中国ATL以占有率11.4%(5.8亿cell)排名第四、日本索尼以8.5%(4.33亿cell)排名第五。 业界分析称,原来中国在电池、电视、电视屏幕、手机、半导体等IT技术方面相对落后于韩国和日本,但近期中国锂离子电池行业已超日本,正威胁着韩国。中国碳酸锂价格持续趋涨,相关锂离子电池行业再度强势。

    时间:2016-03-23 关键词: 新能源 锂离子 动力电池

  • 锂离子动力电池动态失效行为浅析

    锂离子动力电池动态失效行为浅析

    随着电动汽车的高速普及,保证和增强动力电池组的碰撞安全性成为了电动汽车厂商的重要课题。要实现最优化的防撞设计,就需要摸清电池在冲击载荷下的“脾气秉性”。而随着冲击速度的提高,电池失效短路的风险也大大提高。 在与传统燃油汽车的竞争中,电动汽车虽然拥有节能环保的优势,却也长期面临着“腿短”的尴尬。为了提升行驶里程,绝大多数电动汽车厂商在动力电池组中都采用了具有高能量密度的锂离子电池。而高能量势必带来碰撞事故中的高风险,国内外数起电动汽车碰撞事故都展示了动力电池组短路起火后带来的灾难性后果。现有的锂离子动力电池中,作为离子运动介质的电解质是一种高可燃性物质,电池内短路造成的热效应很容易引发电池的起火燃烧。在碰撞事故中,需要对动力电池在经历挤压变形时可能发生的失效短路进行重点防护。遗憾的是,目前学界和工业界对锂离子动力电池在机械载荷下,特别是冲击载荷下的变形失效行为还缺乏深入的研究。基于我们现有的实验结果,可以初步揭示不同条件下锂离子动力电池力学行为的差异。 我们选取了一款容量为20Ah的锂离子软包电池,利用直径为13mm的冲头对电池进行穿刺实验。实验中,冲头完全穿刺电池后进行反向运动直到冲头完全脱离电池,整个过程中同步记录了电池电压以及载荷的变化。实验1中,采用金属冲头进行加载,加载速度5mm/min, 软包电池在穿刺过程中并未发生明显的短路现象,直到冲头开始反向运动时才发生了电压的陡降。而在冲头从电池中完全退出之后,电池电压有一定程度的恢复。实验2中,同样的速度采用塑料冲头进行加载,整个实验过程中电池都未出现短路现象。由实验结可以推知,在穿刺工况下,电池内短路的发生主要是金属侵入物和电极间的接触导致。实验3中,依然采用金属冲头,加载速度提高到4.5m/s。在冲头穿透电池的瞬间,电池即出现了明显的短路(电压和载荷在同一时刻出现陡降)。实验结果表明,在高速载荷下,软包电池发生短路失效的风险大大增加。 实验1 金属冲头静态穿刺实验(绿色虚线处为冲头反向运动时刻) 实验2 塑料冲头静态穿刺实验(绿色虚线处为冲头反向运动时刻) 实验3 金属冲头动态穿刺实验(绿色虚线处为冲头反向运动时刻) 是什么导致了电池短路行为的差异?我们可以根据电池隔膜的力学性能做出初步的解释。锂电池的基本结构是交替布置的正负电极与隔膜,其中隔膜起到了隔绝正负电极接触的作用。隔膜的力学性能直接决定了电池的安全性。我们对电池内部的隔膜进行了不同速度下的单向拉伸实验。实验结果显示,相对于脆性的电极材料,隔膜材料具有很大的延伸率。在穿刺过程中,断口处被充分延展的隔膜材料可以继续阻隔正负电极、电极与冲头之间的接触,防止短路的发生。而在动态载荷下,隔膜展现了明显的应变率效应,即随着加载速率的提高,隔膜的韧性逐渐降低。在高速穿刺工况下,隔膜无法充分延展来阻断短路的发生,软包电池更易发生短路现象。 上述实验突显了隔膜力学性能对动力电池安全性的影响。而要提高锂离子动力电池的碰撞安全性,还需要对电池内部各组分材料的力学性能以及电池的整体响应等进行全面深入的研究。

    时间:2017-02-03 关键词: 汽车 锂离子 动力电池

  • 技术领导者Manz亚智科技与知名电池制造商成功合作

    2019年8月30日,中国苏州——拥有全面技术组合的全球高科技设备制造商Manz亚智科技近日公布,在2019年已获得一个来自储能事业部的长期合作客户能源存储部门2019年约1,800万欧元的订单。即使在2019年上半年电动汽车的大批量订单持续延迟的情况下,此次在消费电子装置领域的合作证明了Manz集团在电池技术方面的丰富经验和良好的市场定位。 为移动设备生产小型锂离子电池的设备订单是在一个长期的独家合作框架下达成的,该设备用来开展该合作的目的是开发小型体积轻巧、快速反应的电池。自1970年以来,Manz集团旗下意大利子公司在微电容器的设备制造方面始终保持领先地位,能生产出微米等级的电池组件。Manz集团的专业性也为其客户提供了至关重要的竞争优势,这一点在此次合作中也崭露无疑有所体现。 Manz 集团首席执行官Martin Drasch表示:“我们的合作伙伴关系清楚地表明了Manz 集团通过高品质和创新实力为客户提供的竞争优势。这种能力使我们尤其受那些已经成为或希望成为其市场技术领导者的公司的欢迎。当然,我们也在技术创新中不断前进。这不仅适用于消费电子装置行业,电动汽车行业的客户也将从我们的专业性中受益。因此,我们相信,我们将在很大程度上参与即将到来的汽车行业投资浪潮。” 鉴于无线和紧凑型设备的整体市场发展,Manz预测在现有终端市场中小型、快速充电电池的需求将不断增长。加上对未来12个月在电子移动领域的业务增长持乐观态度,Manz对未来在储能领域的订单发展也抱有很高的期待。

    时间:2019-09-02 关键词: 电池 锂离子 manz

  • 不会着火的锂离子电池解析

    不会着火的锂离子电池解析

    什么是锂离子电池?它有什么注意事项?约翰霍普金斯应用物理实验室的一组研究人员设计了一种可弯曲的锂离子电池,它可以在极端条件下工作,包括切割、浸没和模拟弹道撞击,现在它又可以在不可燃的情况下工作了。 目前的锂离子电池很容易发生灾难性的火灾和爆炸事件——其中大多数是在没有任何可辨别的警告下到达的——因为它们是由易燃和可燃材料制成的。由于这一危险,三星Galaxy Note7手机被禁止在航空公司使用,而海军禁止在船上核潜艇上使用电子烟是对减少此类设备易燃性的直接回应。 随着这些电池逐渐成为便携式电子产品、电动汽车和电网存储的首选储能工具,这些安全方面的进步标志着锂离子电池在电子设备制造和使用方式上的重大转变。灵活的设计使用了更安全的聚合物,而不是易燃的毒素,消除了燃烧的可能性。 最近发表在《化学通讯》杂志上的研究中,由APL研究和探索开发部的Konstantinos Gerasopoulos领导的研究小组详细介绍了他们的最新发现:一种新的“盐中水”和“水中水”电解质,分别被称为WiS和WiBS——在聚合物基质中时,降低了水的活性,提高了电池的能量能力和生命周期,同时消除了目前锂离子电池中存在的易燃、毒性和高活性溶剂。研究人员说,这是一种安全、有效的替代方法。 “从手机到汽车,锂离子电池已经存在于我们的日常生活中,继续提高其安全性对进一步推进储能技术至关重要,”APL的高级研究科学家和首席研究员Gerasopoulos说。“自20世纪90年代初期锂离子电池商业化以来,其形态因素并没有发生太大的变化;我们仍然使用相同的圆柱形或棱形细胞类型。液体电解质和密封包装与此有很大关系。 “我们团队的努力主要集中在用一种可以提高安全性和形状系数的聚合物取代易燃液体。我们对今天的成绩感到兴奋。我们最近的论文表明,可以在露天建造和操作的水性柔性聚合物锂离子电池的可用性和性能都得到了改善。”此外,该团队2017年首次展示的柔性电池的损伤容限在制造锂离子电池的新方法中得到了进一步改进。 Gerasopoulos说:“第一代柔性电池在尺寸上不像我们今天生产的那样稳定。” 随着这项最新的标准达到,研究人员继续致力于这项技术的进一步发展。 “我们的团队正在不断提高柔性锂离子电池的安全性和性能,”APL材料科学项目区域经理Jeff Maranchi说。“我们已经在最近报道的工作基础上取得了进一步的发现,我们对此非常兴奋。我们希望在一年内将这项新研究转化为原型设计。”以上就是锂离子电池的相关解析。希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 三星 电池 锂离子

  • 磷酸铁锂电池工作原理

    磷酸铁锂电池工作原理

    什么是磷酸铁锂电池?它的工作原理是什么?磷酸铁锂电池其实是一种锂离子电池的正极材料,所以人们才会以它的正极材料为其命名为磷酸铁锂电池。关于磷酸铁锂电池的详解磷酸铁锂电池的全名是磷酸铁锂锂离子电池,这名字太长,简称为磷酸铁锂电池。由于它的性能特别适于作动力方面的应用,则在名称中加入“动力”两字,即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池。 工作原理 磷酸铁锂电池,是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元材料、磷酸铁锂等。其中钴酸锂是目前绝大多数锂离子电池使用的正极材料。 意义 金属交易市场,钴(Co)最贵,并且存储量不多,镍(Ni)、锰(Mn)较便宜,而铁(Fe)存储量较多。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此,采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是挺便宜的。它的另一个特点是对环境环保无污染。 作为充电电池的要求是:容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错,特别在大放电率放电(5~10C放电)、放电电压平稳上、安全上(不燃烧、不爆炸)、寿命上(循环次数)、对环境无污染上,它是最好的,是目前最好的大电流输出动力电池。 结构与工作原理 LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Li可以通过而电子e-不能通过,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。LiFePO4电池在充电时,正极中的锂离子Li通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中的锂离子Li通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。 主要性能 LiFePO4电池的标称电压是3.2V、终止充电电压是3.6V、终止放电压是2.0V。由于各个生产厂家采用的正、负极材料、电解质材料的质量及工艺不同,其性能上会有些差异。例如同一种型号(同一种封装的标准电池),其电池的容量有较大差别(10%~20%)。 这里要说明的是,不同工厂生产的磷酸铁锂动力电池在各项性能参数上会有一些差别;另外,有一些电池性能未列入,如电池内阻、自放电率、充放电温度等。磷酸铁锂动力电池的容量有较大差别,可以分成三类:小型的零点几到几毫安时、中型的几十毫安时、大型的几百毫安时。不同类型电池的同类参数也有一些差异。 过放电到零电压试验: 采用STL18650(1100mAh)的磷酸铁锂动力电池做过放电到零电压试验。试验条件:用0.5C充电率将1100mAh的STL18650电池充满,然后用1.0C放电率放电到电池电压为0C。再将放到0V的电池分两组:一组存放7天,另一组存放30天;存放到期后再用0.5C充电率充满,然后用1.0C放电。最后比较两种零电压存放期不同的差别。 试验的结果是,零电压存放7天后电池无泄漏,性能良好,容量为100%;存放30天后,无泄漏、性能良好,容量为98%;存放30天后的电池再做3次充放电循环,容量又恢复到100%。这试验说明该磷酸铁锂电池即使出现过放电(甚至到0V),并存放一定时间,电池也不泄漏、损坏。这是其他种类锂离子电池不具有的特性。 优势 1、安全性能的改善 磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固,难以分解,即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质,因此拥有良好的安全性。有报告指出,实际操作中针刺或短路实验中发现有小部分样品出现燃烧现象,但未出现一例爆炸事件,而过充实验中使用大大超出自身放电电压数倍的高电压充电,发现依然有爆炸现象。虽然如此,其过充安全性较之普通液态电解液钴酸锂电池,已大有改善。 2、寿命的改善 磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。 长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高也就500次,而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到2000次以上,标准充电(5小时率)使用,可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”,最多也就1~1.5年时间,而磷酸铁锂电池在同样条件下使用,理论寿命将达到7~8年。综合考虑,性能价格比理论上为铅酸电池的4倍以上。大电流放电可大电流2C快速充放电,在专用充电器下,1.5C充电40分钟内即可使电池充满,起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。 3、高温性能好 磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。工作温度范围宽广(-20C--75C),有耐高温特性磷酸铁锂电热峰值可达350℃-500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。 4、大容量 ∩充电池在经常处于充满不放完的条件下工作,容量会迅速低于额定容量值,这种现象叫做记忆效应。像镍氢、镍镉电池存在记忆性,而磷酸铁锂电池无此现象,电池无论处于什么状态,可随充随用,无须先放完再充电。 5、重量轻 同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3,重量是铅酸电池的1/3。 6、环保 磷酸铁锂电池一般被认为是不含任何重金属与稀有金属(镍氢电池需稀有金属),无毒(SGS认证通过),无污染,符合欧洲RoHS规定,为绝对的绿色环保电池证。所以锂电池之所以被业界看好,主要是环保考量,因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展计划,成为国家重点支持和鼓励发展的项目。随着中国加入WTO,中国电动自行车的出口量将迅速增大,而进入欧美的电动自行车已要求配备无污染电池。 但有专家表示,铅酸电池造成的环境污染,主要发生在企业不规范的生产过程和回收处理环节。同理,锂电池属于新能源行业不错,但它也不能避免重金属污染的问题。金属材料加工中有铅、砷、镉、汞、铬等都有可能会释放到灰尘和水中。电池本身就是一种化学物质,所以有可能会产生两种污染:一是生产工程中的工艺排泄物污染;二是报废以后的电池污染。 磷酸铁锂电池也有其缺点:例如低温性能差,正极材料振实密度小,等容量的磷酸铁锂电池的体积要大于钴酸锂等锂离子电池,因此在微型电池方面不具有优势。而用于动力电池时,磷酸铁锂电池和其他电池一样,需要面对电池一致性问题。 缺点 一种材料是否具有应用发展潜力,除了关注其优点外,更为关键的是该材料是否具有根本性的缺陷。 国内现在普遍选择磷酸铁锂作为动力型锂离子电池的正极材料,从政府、科研机构、企业甚至是证券公司等市场分析员都看好这一材料,将其作为动力型锂离子电池的发展方向。分析其原因,主要有下列两点:首先是受到美国研发方向的影响,美国Valence与A123公司最早采用磷酸铁锂做锂离子电池的正极材料。其次是国内一直没有制备出可供动力型锂离子电池使用的具有良好高温循环与储存性能的锰酸锂材料。但磷酸铁锂也存在不容忽视的根本性缺陷,归结起来主要有以下几点: 1、在磷酸铁锂制备时的烧结过程中,氧化铁在高温还原性气氛下存在被还原成单质铁的可能性。单质铁会引起电池的微短路,是电池中最忌讳的物质。这也是日本一直不将该材料作为动力型锂离子电池正极材料的主要原因。 2、磷酸铁锂存在一些性能上的缺陷,如振实密度与压实密度很低,导致锂离子电池的能量密度较低。低温性能较差,即使将其纳米化和碳包覆也没有解决这一问题。美国阿贡国家实验室储能系统中心主任DonHillebrand博士谈到磷酸锂铁电池低温性能的时候,他用terrible来形容,他们对磷酸铁锂型锂离子电池测试结果表明表明磷酸铁锂电池在低温下(0℃以下)无法使电动汽车行驶。尽管也有厂家宣称磷酸锂铁电池在低温下容量保持率还不错,但是那是在放电电流较小和放电截止电压很低的情况下。在这种状况下,设备根本就无法启动工作。 3、材料的制备成本与电池的制造成本较高,电池成品率低,一致性差。磷酸铁锂的纳米化和碳包覆尽管提高了材料的电化学性能,但是也带来了其它问题,如能量密度的降低、合成成本的提高、电极加工性能不良以及对环境要求苛刻等问题。尽管磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe与P很丰富,成本也较低,但是制备出的磷酸铁锂产品成本并不低,即使去掉前期的研发成本,该材料的工艺成本加上较高的制备电池的成本,会使得最终单位储能电量的成本较高。 4、产品一致性差。目前国内还没有一家磷酸铁锂材料厂能够解决这一问题。从材料制备角度来说,磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应,有固相磷酸盐、铁的氧化物以及锂盐,外加碳的前驱体以及还原性气相。在这一复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。 5、知识产权问题。目前磷酸铁锂的基础专利被美国德州大学所有,而碳包覆专利被加拿大人所申请。这两个基础性专利是无法绕过去的,如果成本中计算上专利使用费的话,那产品成本将会进一步提高。 此外,从研发和生产锂离子电池的经验来看,日本是锂离子电池最早商业化的国家,并且一直占据着高端锂离子电池市场。而美国尽管在一些基础研究上领先,但是到目前为止还没有一家大型锂离子电池生产企业。因此,日本选择改性锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料更有其道理。即使是在美国,利用磷酸铁锂和锰酸锂作为动力型锂离子电池正极材料的厂家也是各占一半,联邦政府也是同时支持这两种体系的研发。 鉴于磷酸铁锂存在的上述问题,很难作为动力型锂离子电池的正极材料在新能源汽车等领域获得广泛应用。如果能够解决锰酸锂存在的高温循环与储存性能差的难题,凭借其低成本与高倍率性能的优势,在动力型锂离子电池中的应用将有巨大的潜力。以上就是磷酸铁锂电池工作原理解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 锂离子 磷酸铁锂

  • 锂离子电池的电极材料选择方法

    锂离子电池的电极材料选择方法

    什么是锂离子电池?如何选择锂离子电池的电极材料?锂离子电池在使用的过程中,能够进行二次充电,属于一种二次可充电电池,主要工作原理为锂离子在正负极之间的反复移动,无论电池的形状如何,其主要组成部分都为电解液、正极片、负极片以及隔膜。目前,国际上锂离子电池的生产地主要集中在中国、日本和韩国,主要的锂离子应用市场为手机和电脑。随着锂离子电池的不断发展,应用领域也在逐渐的扩大,其在正极材料的使用方面已经由单一化向多元化的方向转变,其中包括:橄榄石型磷酸亚铁锂、层状钴酸锂、尖晶石型锰酸锂等等,实现多种材料的并存。 从技术发展方面能够看出,在日后的发展中还会产生更多新型的正极材料。对于动力电池的正极材料来说,其在成本费用、安全性能、循环能力以及能量密度等多个方面都具有较为严格的要求。在应用材料领域中,由于钴酸锂的费用较高、安全性较低,因此在具体的使用中通常适用于普通消费类电池,难以符合动力电池的相关要求。而上述列举的其他材料均已在目前的动力电池中得到了充分的利用。在锂离子电池材料中,负极材料属于重要的组成部分,能够对整体电池的性能产生较大影响。目前,负极材料主要被划分为两个类别,一种为商业化应用的碳材料,例如天然石墨、软碳等,另一类为正处于研发状态,但是市场前景一片大好的非碳负极材料,例如硅基材料、合金材料、锡金材料等等。 1碳负极材料:此种类型的材料无论是能量密度、循环能力,还是成本投入等方面,其都处于表现均衡的负极材料,同时也是促进锂离子电池诞生的主要材料,碳材料可以被划分为两大类别,即石墨化碳材料以及硬碳。其中,前者主要包括人造石墨以及天然石墨。人造石墨的形成过程为:在2500℃以上的温度中,将软碳材料进行石墨化处理之后得到,MCMB属于人造石墨中比较常用的一种,其结构为球形,表面质地较为光滑,直径大约为5-40μm。由于受其表面光滑程度影响,使电极表面以及电解液之间发生反应的几率降低,进而降低了不可逆容量。 同时,球形结构能够方便锂离子在任何方向进行嵌入和脱出活动,对保障结构稳定具有较大的促进作用。天然石墨也具有诸多优势,其结晶度较高、可嵌入的位置较多,并且价格较低,是较为理想的锂离子电池材料。但其也存在一定的弊端,例如在与电解液反应时,相容性较差,在进行粉碎时表面存在诸多缺陷等,这都将对其充电或放电的性能产生较大的不利影响。 此外,硬碳的形成过程为:在2500℃的状态下,难以实施石墨化的碳材料,其主要为高分子化合物的热解碳,通过高倍显微镜能够看出,其是由许多纳米小球堆积而成,整体呈现出花团簇状,具体如图1所示。在其表面具有大量纳米孔的无定形区域,在容量方面远远超过石墨的标准容量,进而对循环能力产生较大的不利影响。 2硅负极材料:由于硅物质的储存量较为丰富,且价格较为低廉,因此将其作为新型负极材料应用到锂离子电池中十分理想。但是,由于硅属于半导体,电导率较差,并且在嵌入的过程中将会使体积膨胀成以往的数倍,最高膨胀度能够达到370%,这将导致活性硅粉化和脱落,难以与电子进行充分的接触,进而使得容量迅速缩减。要想使硅在锂离子电池材料中得到良好的应用,使其在充电或者放电的过程中,能够对其体积进行有效的控制,进而使其容量和循环能力得到极大的保障,可以采用以下几种方式来实现,第一,使用纳米尺寸的硅。第二,将硅与非活性基体、活性基体、粘接剂相结合。第三,利用硅薄膜,其已经被视为是下一代最为适用的商用负极材料。 3 锂离子电池正极材料 钴酸锂作为正极材料,被应用的时间最早,并且直至目前仍然属于消费电子产品中居于主流的正极材料。钴酸锂与其他正极材料相比较能够看出,其工作过程中电压较高,充电或者放电时电压运行较为平稳,能够符合大电流的要求,具有较强的循环性能,电导效率较高,材料以及电池等工艺较为稳定。但是其也存在许多缺点,例如资源较为短缺,价格较贵,钴含有毒性,使用时具有一定的危险,并且会对环境产生不良影响。尤其是其安全性不能得到切实的保障,这将成为制约其广泛发展的重要因素。 在对其进行的研究中,以Al3+、Mg2+、Ni2+等金属阳离子掺杂最为广泛,随着科研的不断推进,目前采用Al3+与Mg2+等金属阳离子掺杂形式更是已开始投入使用。在钴酸锂的制备方面,主要包括两种方法,即固相合成法以及液相合成法。在工业中普遍使用的是高温固相合成法,它主要利用锂盐,例如Li2CO3或LiOH等,与钴盐如CoCO3等,按照1:1的比例进行融合,并且在600℃至900℃高温的状态下进行煅烧而形成。目前市场中对钴酸锂材料的应用主要为二次电池市场当中,并且也成为小型高密度锂离子电池材料的最佳选择。 三元正极材料具有较为显著的三元协同效应,其与钴酸锂相比较能够看出,在热稳定性方面存在较大的优势,并且生产成本较为低廉,能够成为钴酸锂最佳代替材料。但是其密度较低、循环性能方面也有待提高。对此,可以采用改进合成工艺以及离子掺杂等进行调整。三元材料主要应用于钢壳、铝壳等圆柱形锂离子电池当中,但在软包电池中由于受到膨胀因素影响,使其的应用受到较大限制。在未来的应用中,其发展方向主要有两个方面:第一,向着高锰方向,主要在蓝牙、手机等小型便携式设备方面发展。第二,向着高镍方向,主要在电动自行车、电动汽车等对能量密度需求较高的领域中进行应用。 磷酸亚铁锂在充电和放电方面具有良好的循环性能以及热稳定性,在使用过程中具有较强的安全保障,并且该材料绿色环保,不会对环境造成严重的损害,同时价格也较为低廉,被我国电池工业认为是进行大型电池模块生产的最佳材料。目前的主要应用领域有:电动汽车、便携式移动充电电源等,在未来发展中将会朝着储能电源、便携式电源方向深入发展。 锰酸锂在应用中具有较强的安全性以及抗过充性,由于我国锰资源较为丰富,因此价格较为低廉,对环境的污染较小,无毒无害,工业制备操作较为简便。但是其在充电或者放电过程中,由于尖晶石结构不稳定,容易产生Jahn-Teller效应,再加上高温状态下锰的溶解,容易缩减电池容量,因此其应用也受到了较大的限制。目前,锰酸锂的应用范围主要是小型电池,例如手机、数码产品等,在动力电池方面与磷酸铁锂能够互为替代,因此产生了强烈的竞争,其发展方向将会向着高能量、高密度、低成本的趋势发展。 锂离子电池产品呈现出蓬勃发展的态势,随着科学技术的发展,智能手机、电脑等产品得到广泛的应用,这将使得对锂离子电池的需求量变大,为其带来较大的发展机遇。同时,车载锂离子以及储能电源等也逐渐得到发展,为锂离子电池提供了新的增长点。由此可见,在未来的发展中,必会加强对此方面的研究力度,使锂离子电池的作用发挥到更大,这也将带动其电池材料不断得到更新换代。以上就是锂离子电池的电极材料的选择方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-04-04 关键词: 电池 锂离子 电极材料

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