沈陽蓄電池研究所主辦

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

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寧德時代Q1動力電池出口超25億

國外新能源汽車項目進入量產階段,動力電池訂單增長加快,寧德時代動力電池出口量大增。據寧德海關統計,一季度寧德時代在寧德海關申報出口動力電池貨值25.17億元,同比增長28.7倍。據悉,寧德時代產品以動力電池模組形式發往歐洲等地,為奔馳、寶馬等品牌新能源汽車提供動力電池。行業數據顯示,Q1歐洲主要的國家(德國、法國、英國、挪威、瑞典、荷蘭、意大利和西班牙)新能源汽車注冊達37.38萬,按照上述國家占歐洲市場85%推算,歐洲Q1新能源汽車注冊量為44萬,整體與去年Q4的高位持平。根據行業預測,歐洲今年新能源汽車銷量有望超過200萬輛。據悉,寧德時代目前合作的國際車企包括寶馬、豐田、戴姆勒、現代、捷豹路虎、PSA、大眾和沃爾沃等。隨著海外新能源汽車項目加速量產,市場持續放量將帶動動力電池需求激增,寧德時代將成為最大的獲益者之一。值得一提的是,今年以來,包括寶馬、奔馳、大眾、現代等國際車企都將目光投向寧德時代,或表示將加大合作。4月19日,寶馬集團大中華區總裁兼首席執行官高樂表示,在中國市場,寶馬與寧德時代一起開發電池,來契合寶馬的封裝工藝。4月16日,奔馳EQS正式發布。新車采用來自寧德時代的811配方電池,容量達108kWh,WLTP續航超過700km。雙方于去年就開始展開領先電池技術的合作。3月,大眾集團CEO赫伯特-迪斯公開表示與寧德時代將進行大量合作,加大寧德時代電池采購。2月,寧德時代成為現代E-GMP第三批電池供應商,中標規?;蛴獍賰|元。無論是配套國際車型走向海外,還是動力電池產品直接出口,海外新能源汽車市場的持續起量將成為寧德時代業績一個重要的增長級,而今年或許將是一大轉折點。

作者:沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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動力電池需要一個“善終”

雖然電動汽車是當下新能源汽車的主力,但其“綠色環?!钡拿栆恢辈⒉焕慰?。從誕生的那天起,就有人質疑它是“偽環?!?。這不光是因為電動汽車所需電能很大一部分來源于化石燃料發電,更重要的是,動力電池本身并非環境友好之物,生產它要產生污染,沒有一個“善始”,待其完成作為汽車動力的使命后,回收處理不好會破壞環境,更談不上“善終”。隨著電動汽車銷量和市場保有量不斷增大,越來越多的電動汽車開始進入更新迭代期,這讓動力電池的“善終”問題變得日益凸顯。中國汽車技術研究中心的數據顯示,2020年,我國累計退役的動力電池超過20萬噸,到2025年,動力電池累計退役量將達近80萬噸。與這樣的數據相伴的一個問題是,這些退役的動力電池都會去向哪里?據了解,目前報廢的動力電池通常有如下幾種處置方法:一是重新制造,即替換電池上的損壞零件,重新裝配給電動汽車;二是電池轉型,即改變電池的調校(控制發動機的數據),并將其裝配給其他裝置(如,用于動力和續航需求較弱的低速電動車、通信基站和儲能設備等);三是循環利用,即分解提取電池中的鋰、鈷、鎳、錳等金屬元素及其他化學材料和副產品,在原材料市場中出售或重新投入車用電池的生產。這幾種處置方法說起來簡單,但進入實際操作過程尤其是實現產業化價值卻很難。除了一些電池再利用技術尚處于試驗階段,暫時難以實現商業化之外,更大的難題還在回收環節。天眼查數據顯示,目前我國共有經營范圍含“動力電池回收”的企業240多家。這些企業中僅有27家進入工信部公布的符合《新能源汽車廢舊動力蓄電池綜合利用行業規范條件》的企業名單。名單中的企業可視為動力電池回收“正規軍”,它們在資質、渠道、技術及規模等方面具備較完善的體系和運營能力,全國也確實出現了很多由車企或梯次利用企業“官宣”的回收網點。然而,受動力電池整體數據缺失、民眾環保意識淡薄、退役動力電池回收沒有明確的定價機制等因素影響,大部分回收網點利用率仍然較低。據悉,目前市場中有接近八成的退役動力電池未流入正規渠道,它們要么還閑置在車主手中,要么就是進入了非正規渠道。市場是以利潤為導向的,動力電池回收市場也是如此??陀^上,動力電池設計制造本身就很復雜,其退役之后的回收拆解也對技術要求很高,若形成自動化拆解生產線,就需要高成本投入。就目前來看,正規回收企業由于前期投入大,需要數量足夠多、價位足夠低的回收電池來攤薄成本,但這一點很難實現。目前網上出現各種電池回收渠道,其回收價格比正規渠道要高出不少。比如,某平臺商家回收三元鋰電池的報價為1.5萬元/噸,這個價格比正規回收企業的報價高出了近50%的水平。巨大的價差必然導致退役動力電池被黑市截流。退役動力電池流向不可控的私人領域,這是很危險的事情。由于電池拆解需要很高的專業技術,而私人作坊根本達不到要求,對電池拆解很難控制,造成環境污染在所難免。有環境專家稱,一塊20克的手機電池,可污染3個標準游泳池容積的水,而一塊電動車的廢舊電池,則會污染30多公頃土地。如果汽車用動力電池被小作坊任性處理,所造成的環境污染將非??膳?。另外,通過透支環境和安全,小作坊獲得了成本優勢,這會反向推高動力電池收購價,而正規企業為了維持正常生產運轉,有時不得不向小作坊收購退役電池,這種市場狀況無疑會助長回收黑市擴張,形成惡性循環。不管是從行業發展角度還是從環境保護角度考慮,動力電池“善終”問題事關重大,馬虎不得,必須未雨綢繆,早做規劃??紤]到動力電池回收是一個技術要求高又涉及多個行業領域和眾多企業的產業,其發展需要匯聚多方合力,形成一個良性循環。這就要求政府方面要完善政策法規體系,加強監管,引導產業規范發展。一方面要細化政策,強化落實,通過財政補貼等方式鼓勵生產和銷售商參與動力電池的回收,形成合理的電池回收機制;另一方面要出臺電池技術標準,引導企業生產標準化動力電池,為后期回收再利用奠定基礎。同時,要加快動力電池回收利用管理標準體系建設,規范溯源管理、梯級產品管理、報廢及懲罰管理等制度。只有讓動力電池真正做到“善終”,電動汽車才能當得起環保之名。作者:胡立彪來源:中國質量報

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動力電池知識產權糾紛呈高發態勢

據外媒報道,韓國鋰電池供應商SK Innovation和LG化學日前達成和解,前者將向后者支付2萬億韓元(約18億美元)賠償金,其中包括一次性付款和運營特許權使用費。雙方同意在美國和韓國撤回所有法律糾紛,并達成為期10年的非糾紛條款。至此,鋰電池行業內長達2年的“世紀糾紛”告一段落。隨著動力電池行業快速發展,上述案例也給我國企業敲響了警鐘,相關企業亟需做好風險排查和專利布局。和解是多因素共同作用的結果LG化學與SK Innovation都是美國動力電池市場的重要供應商。其中,SK Innovation主要向大眾、福特及現代汽車等企業提供動力電池,LG化學則是特斯拉和通用汽車的電池供應商。兩家企業的專利糾紛要從2019年說起。當年,LG 化學向美國國際貿易委員會(ITC)發起了4次訴訟,指責SK侵犯其專利,隨后又指責SK竊取其商業機密。隨后兩年中,雙方進行了多次交鋒。今年2月,ITC做出了有利于LG化學的判決,對SK鋰離子電池實施為期10年的進口禁令。SK方面回應稱:“要退出正在建設、耗資26億美元的佐治亞州電池新工廠?!薄霸摴S將為當地創造6000個工作崗位?!睒I內人士向記者介紹,在LG化學與SK Innovation整個訴訟過程中,都有來自政府和汽車巨頭的影子。因為一旦禁售,不僅是SKI Innovation,上述主體都會遭受損失。到今年3月31日,事件發生“神反轉”,ITC裁定結果表示,SK Innovation沒有侵犯LG 化學的電池相關專利。在此需要厘清的是,商業秘密和專利侵權是兩個獨立訴訟。業內人士指出,2萬億韓元賠償針對的是商業秘密訴訟,盡管中間加入了對專利侵權的調查,但目的也是彼此施壓?!癐TC裁決的反轉,可能是提前得知雙方達成和解,早早了結專利侵權案,這樣兩家企業面子上都過得去?!北本┏仓R產權管理咨詢有限公司數據與咨詢事業部副總經理蔣濤指出,兩家企業和解幾乎是必然結果,是諸多因素共同影響的結果。從戰略層面來看,動力電池進口禁令不利于美國和韓國在國際新能源市場上的競爭。我國企業缺乏核心專利上述案例并非個例,隨著新能源汽車及動力電池產業蓬勃發展,鋰電池知識產權訴訟案件時有發生,且企業難以取證、維權較為困難?!霸谝粋€案件中,鋰電池制造商通常需公證購買至少兩個車型,每個車型至少兩輛,費用高昂,且維權周期長,整個案件全程需3年左右,相對鋰電池產品的更新換代周期嚴重滯后?!睂幍聲r代董事長曾毓群曾呼吁加強鋰電池知識產權保護。在業內人士看來,目前我國鋰電池行業已建立起完整的產業鏈,技術、工藝、原材料等環節基本實現國產化,部分達國際領先水平,但我國電池企業對知識產權的認識還有待提升,在專利布局上較為薄弱?!皢螐臄盗可峡?,我國鋰電池領域的專利申請量全球第一。我們缺少的是高價值的核心專利,這些專利要在技術上‘占得住關隘’、法律上‘經得起考驗’、市場上‘守得住利益’?!笔Y濤指出,我國鋰電領域研發起步較晚,在一些基礎技術尤其材料方面缺乏核心專利,受制于外企,這種情況在下一代鋰電池材料研發上依然存在。先進材料技術的研發往往需要長時間投入,且要承擔失敗風險,大部分企業對此都難以承受。此外,大部分研發資源集中在科研院所,而科研項目又難以與市場需求對接,導致成果與市場脫節、技術以模仿和改進為主。因此,我國企業難以產出核心技術和相應的高質量專利。既要加強管理又要持續創新已有前車之鑒,我國動力電池如何做好知識產權保護?蔣濤指出,動力電池企業應加強對技術秘密的重視和管理,并借鑒LG化學與SK Innovation案例的經驗,學會使用商業秘密訴訟來維權。反過來,企業在引進技術人才時,要考慮是否存在侵犯商業秘密的風險。企業要明確哪些內容適合技術秘密保護、哪些內容適合專利保護,通過反向工程獲知的技術,建議通過專利形式保護,將人才流動帶來的潛在損失降到最低?!捌髽I興師動眾訴訟的背后,是未來鋰電池領域巨大的市場利益。有利益就會有紛爭,未來鋰電池領域的專利、商業秘密訴訟將越來越多?!笔Y濤進一步表示,LG化學是鋰電池領域最活躍的專利申請人之一,未來也不排除其依靠自身專利優勢阻止國內企業進入海外市場的可能,尤其是那些與其具有相似技術的企業。所以,國內企業要提前做好風險排查和專利布局?!扒蓩D難為無米之炊”。在贏合科技總裁許毅看來,企業注重技術保護、寫足夠多的專利還不夠,研發是專利布局的基礎,企業要持續進行技術創新,要有危機感。蔣濤強調,企業利用好專利情報資源,可以掌握在研技術的發展動向和趨勢,加速研發進程。企業不應只滿足于專利申請,而要考慮進入“給企業經營創造風險可控的安全且自由環境”的新層次。如在研發過程中,以防御風險為目的,做好技術主題、競爭對手分析;結合現有技術檢索結果,圍繞研發項目,進行核心專利規劃和布局;適當進行海外專利申請;提高技術人員專利信息應用能力,建立高水平知識產權團隊等。

作者:盧奇秀 詳情

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億緯鋰能去年鋰離子電池營收66.70億,營收占比81.73%

4月19日,億緯鋰能發布2020年年度報告,公司去年持續夯實主營業務發展,實現營業總收入81.62億元,與上年同期相比增長27.3%;基于參股公司思摩爾國際非經常性和非現金項目計提的影響,歸屬于母公司股東的凈利潤為16.52億元,比上年同期增長8.54%;如不考慮上述計提的假設條件下,則歸屬于母公司股東的凈利潤為21.91億元,比上年同期增長43.93%。公開資料顯示,億緯鋰能主要業務是消費電池(包括鋰原電池、小型鋰離子電池、三元圓柱電池)和動力電池(包括新能源汽車電池及其電池系統、儲能電池)的研發、生產和銷售。其中,報告期內,消費電池業務實現營業收入40.98億元,與上年同期相比下降4.85%,主要原因是:2019 年,基于政策驅動,應用于ETC行業的鋰原電池銷售集中,實現快速增長;2020年,此部分市場需求趨于平穩;且受外部環境影響,傳統應用領域的部分訂單延遲交付。在鋰原電池方面,繼續在智能表計、智能安防、智能交通、共享經濟等市場領域發揮全球領先優勢,進一步搶占市場空間。在小型鋰離子電池方面,通過推進技術升級、工藝優化及自動化產線建設等工作,產品的生產效率和盈利能力得到明顯提升。尤其是豆式電池,完成了以無人化操作為基礎的全自動化產線建設。在報告期內,主要應用于TWS的豆式電池出貨規模增長明顯;同時市場開發工作取得重大成果,與國內外知名品牌大客戶形成穩固的合作關系。在三元圓柱電池應用領域,電動工具、兩輪電動車等下游市場需求旺盛,實現了較高幅度的增長,對公司的業績增長做出了重要貢獻。報告期內,公司在工具及小型動力領域均進入國際和國內一流客戶體系,形成穩定批量交貨,進一步鞏固了在工具市場和兩輪電動市場的行業領先地位。報告期內,動力電池業務共實現營業收入40.64億元,與上年同期相比增長93.08%,主要原因是軟包三元電池海外銷售快速增長。報告期內,公司的軟包三元電池進入產能釋放期,產能利用率處于較高水平。在穩定向國際大客戶進行批量交付的同時,新產能建設工作快速推進;截至年底部分新產能已開始投入運營,以滿足客戶的需求;此外,公司立足全球市場繼續開拓國內外知名車企,市場地位穩步提升。在磷酸鐵鋰電池方面,除了繼續深耕商用車領域外,經過前期的布局及投入,公司在工程動力市場和儲能領域取得了良好成績,聚焦大客戶的策略效果明顯,特別在5G通信儲能和風光儲能領域,成功獲得了多個大客戶的重點項目,與大客戶的合作進一步鞏固。在方形三元電池方面,經過多年的研發和驗證,公司自主開發的方形三元電池正式推出市場,獲得國際一流客戶的多個項目定點,建立了合作關系,為后續業務持續增長打下良好基礎。另外,依托三元和磷酸鐵鋰兩大體系,公司經過多年研發的電池集成系統取得了重大成果,即將向市場推出全系列的高、低壓xHEV電池系統產品,協助推進傳統燃油車的電動化進程。報告期內,億緯鋰能采用增發方式向特定對象發行股份,實際募集資金凈額24.77億元用于“面向TWS應用的豆式鋰離子電池項目”“面向胎壓測試和物聯網應用的高溫鋰錳電池項目”“三元方形動力電池量產研究及測試中心項目”和補充流動資金。從業務結構來看,億緯鋰能去年鋰離子電池實現營收66.70億,營收占比81.73%,毛利率26.1%,是公司營收的主要來源。業績增長源于億緯鋰能長期以來對技術創新的高度重視,去年公司用于研發的投入資金達到7.23億元,占營業收入的8.86%,研發人員也不斷增加至1751人。截至去年年底,公司已申請了2369項國家專利,其中授權專利1097項。在未來,億緯鋰能將以“打造最具創造力的鋰電池龍頭企業”為新愿景,進一步加強鋰電池新產品和新技術的研究和開發,進一步提高產品的綜合性能,進一步推進現有產品的工藝優化和性能升級,進一步加強產品制造過程的管控,提升公司綜合競爭力。公司將進一步加強在消費電池、動力電池兩大主要業務的全面布局。按照規劃,逐步完成豆式電池新產能建設,保障下游客戶快速增長的市場需求;另外,按新標準完成小型鋰離子電池高水平工廠的建設,進一步增加高端產品的產能,鞏固公司在消費電池行業領先地位。動力電池方面,繼續加強新能源汽車和儲能業務的布局,一方面繼續加大三元軟包疊片電池和磷酸鐵鋰電池的產能建設;另外一方面,在依托于公司的技術、質量、規模和市場的綜合優勢,加大國內外大客戶的開發,特別是乘用車市場,推動公司業績的快速增長。在擴大生產規模、提高交付能力的同時,爭取在研發和供應鏈管理等方面釋放協同效應。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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?一季度我國鋰電池相關企業新增1028家

4月19日,鋰電池板塊持續走強,拓邦股份、中礦資源、天際股份、多氟多等多股漲停,豪森股份、億緯鋰能、長信科技等漲逾11%。企查查數據顯示,目前我國共有3.76萬家鋰電池相關企業,廣東省以1.64萬家企業高居第一,江蘇、山東分列二三名。2020年,鋰電池相關企業注冊量為5821家,同比下降25.2%,今年一季度新注冊1028家,同比下降3.11%。此外,全行業40%的企業注冊資本高于500萬。2020年注冊量同比下降25.2%,今年一季度新增1028家從近十年來鋰電池相關企業年注冊量變化來看,企查查數據顯示,2018年之前均處于逐年上升趨勢,2018年達到最高的8248家,2018-2020年呈逐年下降趨勢,2020年全年新注冊企業5821家,同比下降25.2%。企查查數據顯示,今年一季度新注冊鋰電池相關企業1028家,同比下降3.11%。其中1月份注冊量為326家,同比下降18.7%,2月份注冊量為160家,同比增長36.8%,3月份注冊量為542家,與去年同期基本持平。廣東以1.64萬家高居全國首位,全行業四成企業注冊資本高于500萬從地區分布來看,企查查數據顯示,目前廣東省以1.64萬家鋰電池相關企業數量高居全國第一,江蘇、山東分別以4339家、1917家企業位列二三名。此外,安徽、河南、浙江、湖南等省份同樣躋身前十。從注冊資本來看,企查查數據顯示,共有25%的鋰電池相關企業注冊資本低于100萬,100-500萬之間的企業占比35%,而注冊資本高于500萬的企業占比達到40%。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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亞洲最大鋰電巨頭—— 天齊鋰業扭虧乏力

4月14日晚間,亞洲最大鋰電生產商天齊鋰業發布了2020年度業績快報和2021年第一季度業績預告。報告顯示,天齊鋰業2020年歸母凈利潤為-18億元,今年一季度歸母凈利潤預計為-1.9至-2.8億元。盡管兩期虧損額均較大,但相較于上年同期的分別虧損約60億元、5億元,虧損幅度有了大幅縮小。而受益于碳酸鋰價上漲,4月14日,包括天齊鋰業、贛鋒鋰業在內的多家上市公司股價出現漲停,4月15日,天齊鋰業股價繼續上漲近5%。然而上漲行情下,天齊鋰業發展仍存隱憂。存在被實施退市警示風險根據天齊鋰業發布的2020年度業績快報,2020年共實現總營業收入32.4億元,同比降低33%,實現歸屬于上市公司股東的凈利潤-18億元,同比增長69.9%。天齊鋰業稱,營收下降主要系鋰化工品的價格在2020年前三季度持續走低,疊加海外新冠疫情擴大因素導致出口份額降低。雖然鋰化工品市場在2020年第四季度有所反彈,但綜合來看,公司2020年度產品銷售均價和銷量較2019年度均有一定程度下降。此外,受聯營公司智利化工礦業公司(SQM)股票價格、Libor利率波動等因素影響,2020年天齊鋰業持有的SQM 2.1%B股領式期權業務與套期保值業務產生的公允價值變動收益較2019年度下降約8.9億元人民幣。雖然上述因素均對天齊鋰業利潤產生不利影響,其虧損額卻大幅收窄。對此,天齊鋰業稱主要是因為2019年度計提了大額長期股權投資減值準備53.53億元,同時2020年公司財務費用較減少約7億元。今年一季度,天齊鋰業仍未能改變虧損態勢,預計歸屬于上市公司股東的凈利潤為虧損1.9—2.8億元。據透露,天齊鋰業2020年第一季度,澳元兌美元匯率下降幅度較大,故上年同期財務費用匯兌損失金額較大,今年一季度澳元兌美元匯率相對平穩。另外,一季度,持有的SQM 2.1% B股領式期權業務與套期保值業務產生的公允價值變動收益較上年同期大幅下降約2.4億元。值得注意的是,天齊鋰業在2020年三季度報中曾指出,如公司最近兩個會計年度經審計的凈利潤連續為負值,深圳證券交易所有權對公司股票交易實施退市風險警示,在公司股票簡稱前冠以“*ST”字樣?!坝捎诠?019年凈利潤為負,如果公司2020年經營業績無法出現大幅提升,實現扭虧為盈,在公司披露經審計的《2020年年度報告》后存在被深交所實施退市風險警示的可能性?!笨毓晒蓶|減持“續命”除了業績外,當前天齊鋰業還面臨較大的資金壓力。2020年業績快報顯示,報告期末公司總資產為418.75億元,較期初數減少 10.13%,歸屬于上市公司股東的所有者權益為52.38億元,較期初數減少 24.78%。截至2020年9月30日,天齊鋰業短期借款、一年內到期的非流動負債、長期借款、應付債券等各類借款余額分別為31.21億元、133.05、130.26億元、20.26億元,合計達314.78億元。天齊鋰業此前因收購SQM股權與中信銀行牽頭的并購貸款銀團簽署的貸款協議,貸款本金共計30.84億美元,其中的18.84億美元(約合人民幣124億元)已于2020年11月底到期,占公司最近一期經審計凈資產的179.35%。此后,天齊鋰業通過引入戰略為這筆貸款贏得了一年的展期,展期至2021年11月26日,附條件自動再次展期至2022年11月25日。債務壓力下,天齊鋰業控股股東多次通過減持公司股票“續命”。去年5月,天齊鋰業發布《關于控股股東減持股份的預披露公告》,稱控股股東天齊集團計劃自2020年7月3日起的6個月內通過集中競價和大宗交易的方式減持不超過8862.6萬股,占公司總股本比例6%,減持系償還股票質押融資。去年底,上述減持實施完畢,天齊集團持股比例由36.04%降為30.05%。根據天齊鋰業披露的減持均價和減持股數信息粗略計算,上述減持共計套現超20億元。今年1月7日,天齊鋰業再次發布《關于控股股東及其一致行動人減持股份的預披露公告》,控股股東及一致行動人擬自1月29日的6個月內,通過集中競價和大宗交易的方式合計減持約不超過5908.4萬股,占公司總股本4%,減持目的為向天齊鋰業提供財務資助及其他資金需求。2月3日—3月22日期間,該減持已實施1%,而減持期間天齊鋰業的股價在38元/股—57元/股,即使按照天齊鋰業4月15日收盤價39.14元/股來算,這些股份能夠回流現金超20億元。鋰價上漲能否扭虧為盈?記者注意到,盡管業績已持續兩年巨額虧損,且存在較大債務壓力,但天齊鋰業在二級市場上卻受到較多青睞,股價也保持高位。作為亞洲最大鋰電生產商,天齊鋰業主要從事鋰產品的研發、生產和銷售,是鋰電新能源核心材料供應商。公司通過控股泰利森實現了鋰精礦的自給自足,完全覆蓋公司生產鋰化工產品所需的所有鋰原料,同時以四川甘孜州的礦產資源作為戰略儲備,并參股SQM實現了對世界上最大儲量和最高品位的鹽湖鹵水型鋰礦的戰略布局。近幾年新能源汽車快速發展,去年底國務院辦公廳正式印發《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,重點強調了鼓勵企業提高鋰、鎳、鈷、鉑等關鍵資源保障能力,新能源汽車相關產業鏈發展前景廣闊。天齊鋰業股價從去年4月底最低15.18元/股,最高漲至今年1月底的70.13元/股,雖然此后有所回落,但總體仍在30元/股以上,在近日公告2020年和今年一季度持續虧損的情況下,天齊鋰業股價甚至出現了漲停。截至4月15日收盤,其股價為39.14元/股,漲幅約5%。2021年以來,碳酸鋰價格持續上漲,區間漲幅超過40%。市場數據顯示,電池級碳酸鋰價格從今年1月份的6.3萬元/噸,已上漲至4月份的9萬元/噸;工業級碳酸鋰價格從約5.9萬元/噸,拉升至8.6元/噸左右。在新能源汽車發展勢頭強勁、鋰電產品價格走高背景下,市場對天齊鋰業2021年扭虧為盈報有不小的期望。興業證券研報指出,新能源汽車滲透率正快速提升,全年磷酸鐵鋰對應碳酸鋰需求及高鎳三元材料對應氫氧化鋰需求增量迅猛,鋰價有望受到“成本+需求”雙驅動維持高位,鋰鹽業務的量價齊增有望助推天齊鋰業未來業績發生逆轉。西部證券更是在研報預計2021年、2022年天齊鋰業將分別實現歸母凈利潤9900萬元、3.81億元。未來,天齊鋰業能否真的能如市場所愿,其真實業績又將表現如何?本報將持續關注。

作者: 李玲 詳情
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鋰離子電池安全事故:安全性問題,還是可靠性問題

摘 要: 近年來鋰離子電池相關的安全性事故頻發,使得鋰離子電池的安全性成為研究熱點。本文分析認為,大多數鋰離子電池安全性事故的根源是電池產品的可靠性問題??煽啃允钱a品在一定時間內、在一定條件下無故障地執行指定功能的能力或可能性,以概率來度量。鋰離子電池安全性事故發生的情況符合可靠性的定義特征。本文闡述了現行安全性測試標準不能杜絕電池安全性事故的原因,從可靠性的角度分析了鋰離子電池安全失效的各種誘因及其測試方法,以期降低電池安全失效幾率,并設計出能夠避免或減少安全失效后損害的措施。本文呼吁從業者在大力研發鋰離子電池安全技術的同時,重視鋰離子電池的可靠性研究。關鍵詞: 鋰離子電池;安全事故;可靠性;熱失控;安全失效近年來鋰離子電池、尤其是車用動力電池安全事故頻發,威脅著人身安全、商業推廣和社會效益。目前鋰離子電池的安全性研究已經成為電池領域的研究熱點。鋰離子電池安全事故大多以熱失控方式發生,其基本特征是:事故由最初的“熱引發”大多數情況是內短路產生熱量,由于電池的導熱性較差,熱量積累推高電池的溫度,當溫度升高至引發電池內部的鏈式化學反應時,電池溫升將逐漸加速,直至電池內化學反應放熱量極大,任何散熱手段都無法阻止電池溫升,即電池發生熱失控。此過程可以用絕熱加速量熱儀(ARC)進行量化表征。研究表明,通過正極材料包覆和隔膜和電解液改進]等方法提高電池材料熱穩定性,可以提升電池的安全性。同時,通過改善電池設計和模組設計也可以大幅度提升電池的安全性。通過從材料、電池到模組的持續改進,電池的安全性得到了大幅度的提升。但是,鑒于目前科學家和工程師們還無法有效評估或預測鋰離子電池的安全性失效,因此即使鋰離子電池體系與設計均通過了安全標準認證,進入市場的鋰離子電池均是合格品,但鋰離子電池的安全性事故,尤其是電動車的安全性事故,還是高頻率地出現在公眾的視野中。那么,為何現行安全標準無法保障電池產品的安全性?鋰離子電池的安全失效是否可控?本文將就以上問題進行深入剖析,試圖為解決鋰離子電池的安全失效尋找到科學的途徑和研究方向。1 為什么電池安全標準不能保證電池安全現行鋰離子電池的安全性標準主要基于濫用(abuse)場景對電池進行測試,評估其熱失控(thermal runaway)的概率、現象和破壞力,包括機械濫用(擠壓、穿刺、跌落、撞擊、振動等)、電濫用(外短路、過充電、過放電等)、熱濫用(熱箱、模擬火燒、熱沖擊等)及特殊環境(鹽霧、浸水等)等。因此,這類檢測通常被稱為“濫用熱失控(安全性)”(abuse thermal runaway)。但仔細分析鋰離子電池安全性事故,會發現如下特征:①發生安全事故的鋰離子電池體系和設計,之前均通過安全標準認證;②事故電池制造完成時均是合格品;③按單體電池計算,安全性事故的發生概率,例如對于Tesla所使用的松下18650型電池,其事故概率約為六百萬分之一;④安全事故中電池的表現多為無征兆的自燃,大多經歷數次噴燃,劇烈者甚至引起局部爆炸,而且火勢較為迅猛,消防滅火手段大多數情況下無效;⑤安全性事故發生場景相對集中,除涉水、碰撞等意外事故引起的電池安全失效,目前國內報道的大多數電動汽車安全事故中,電池均處于較高荷電狀態,而發生的季節以夏季為主。對于國際上較為轟動的幾次電池自燃事件,事后的事故分析表明電池中均呈現出不同程度的內短路現象,而在事故之前的電池狀態檢測中并未檢測出此類內短路。上述特征表明,大多數鋰離子電池發生事故時并未處于濫用場景,而是“自引發熱失控(安全性)”(field failure,self-triggered thermal runaway)。由大量工程經驗和事故分析結果可知,此類安全失效大多數是由制造瑕疵(manufacturing defects,例如連接松動、隔膜損害、粉塵污染等)或是老化引起的缺陷(aging defects)偶然引發的內短路,導致電池熱失控,這個稱為“濫用熱失控和自引發熱失控”,顯然具有完全不同的特征。因為導致熱失控的外部誘因明確且可以量化,所以濫用熱失控的特征為:①熱失控的發生和結果可以預測并測量;②對所有電池有效;③具有較好的重現性,可以通過建立測試標準來進行安全性評估;④可以通過保護措施緩和或者移除外部誘因,從而改善或者避免電池的濫用熱失控。自引發熱失控主要由瑕疵或者缺陷導致,這些瑕疵或缺陷的本身并沒有引起明顯的外部信號(電、熱、力等信號)特征,這使得自引發熱失控具有如下特征:①熱失控的誘因多樣、無可探測的外部信號,因此自引發熱失控尚無預測方法;②大多數電池不發生,熱失控的發生是隨機小概率事件;③瑕疵及缺陷形成的位置、時間和形成的過程有較大的隨機性,無可復制、且不引起外部信號變化,因此無法通過測試進行評估,尚無明確的質量管理手段來完全消除;④一旦有顯性的外部信號(例如電池表面溫度升高、電壓異常等)變化,熱失控隨即發生,過程很突然、很快;⑤目前所有的安全性措施,均無法消除自引發熱失控的誘因。從以上分析可以看出,現行安全性測試的依據是“濫用條件”,而實際發生的鋰離子電池安全性事故是無濫用條件下的“自引發熱失控”,兩者描述的電池安全失效場景是互補、而非因果關系,因此,鋰離子電池安全性標準測試不能保證鋰離子電池的安全性。自引發熱失控對鋰離子電池應用的影響更為重要,基于其誘因的生成和演化過程,我們認為,從可靠性方向來認識鋰離子電池安全事故更為科學。2 鋰離子電池安全可靠性問題根據國家標準GB—6583的定義,可靠性是指產品在規定的條件下、在規定的時間內無故障完成規定功能的能力。對產品而言,可靠性越高就越好,產品的可靠性越高,產品可以無故障工作的時間就越長。因此,鋰離子電池不發生熱失控可以被認為是鋰離子電池安全的可靠性問題。狹義的產品質量關注產品的功能性,具有如下特征:①描述產品的工作能力;②質量管理使用的是樣本均值管理;③產品質量可以測試評估。產品可靠性實際上是以時間的方式來描述產品的質量,其經典定義是“在規定的條件下和規定的時間內滿意地完成規定功能的概率”,其具有如下特征:①描述產品將會正常工作多長時間;②可靠性主要應用概率論和數理統計來管理;③產品失效個案是隨機概率事件,用失效率來衡量產品可靠性??煽啃灾幸粋€重要的指標是故障(失效)率,其定義為工作到某時刻尚未發生故障(失效)的產品,在該時刻后單位時間內發生故障(失效)的概率,稱之為產品的故障(失效)率。鋰離子電池的安全性事故發生概率可以看作為“鋰離子電池的安全性失效率”。因此,自引發熱失控是可靠性問題。鋰離子電池作為一個高密度的能量存儲裝置,能量主要以化學能的方式存儲于電極材料。因此,奢求材料間的化學穩定性極高而獲得安全電池的愿望是行不通的。但是作為一個產品,其安全設計可以盡可能的拓展應用邊界。從上述分析可以看出,鋰離子電池安全性標準是對鋰離子電池產品的安全設計進行檢測,而這種安全設計是否在每個產品的生產中得到有效實現、并在產品應用中被有效保持,則是可靠性的研究范疇。目前,該領域的研究工作寥寥無幾。如圖1所示,把鋰離子電池的安全性失效誘因分為“安全設計問題”和“可靠性問題”。安全設計問題是解決“每一個電池是否安全”,而可靠性問題是解決“鋰離子電池安全失效的概率是多少”,指向的是安全設計被實現的概率。圖1   鋰離子電池的安全性問題因此,正如汽油易燃、但汽油可以被安全使用一樣,鋰離子電池的安全性不能簡單地用電池的熱穩定性來衡量,作為一個產品,其安全性主要取決于安全設計的有效性和持久性,即可靠性??煽啃愿拍畹囊?,為認識鋰離子電池的安全性研究打開了新的視角,也有望開辟相關研究的處女地。3 鋰離子電池潛在的安全失效的原因分析鋰離子電池發生安全事故的原因很多,且發生事故后電池被燒毀很難還原事故原因,因此只能根據推理找出鋰離子電池安全性失效的可能原因。如圖2所示,作者總結了6個方面的主要原因:熱穩定性、負極析鋰、正極金屬異物、隔膜瑕疵、設計/制造缺陷和極片變形等。圖2   鋰離子電池發生安全性事故的主要原因鋰離子電池的熱穩定性可用ARC進行測試評估,是衡量鋰離子電池安全性的重要手段。熱穩定性好,鋰離子電池的熱失控發生過程就長,或者熱失控的破壞性較低,甚至不發生熱失控。鑒于熱失控的本質是電池內部各種材料間的化學反應,因此,通過改進電池材料的熱穩定性,例如正極材料包覆,可以提升鋰離子電池的安全性,降低安全性事故的破壞性。負極析鋰也被認為是引發鋰離子電池安全性的可能原因。在大倍率充電、低溫充電,或者是電池制造中的涂布偏差等均可能導致負極中析出金屬鋰,由于金屬鋰反應活性強、容易反應產熱,使得電池內化學反應發生的條件閾值降低,即電池安全性降低。正極材料中的金屬異物,在充電過程中會發生電解,變成離子遷移到負極,并在負極被還原形成枝晶或者反應活性較高的納米沉積,使得電池發生內短路概率升高或者產生放熱反應的條件閾值降低,最終導致電池熱失控的概率變高。因此,從電池材料的制造到電池的制造均需要非常謹慎地處理可能的異物問題,以減少電池事故的發生。隔膜瑕疵是過去被常常忽略的問題。隔膜微孔的均勻性是很難通過產品質量確認的,大部分均通過電池企業的電池成品率來確認。例如:一個微孔被堵是很難被檢測出來的,但是局部隔膜孔被“堵”(也可以是局部阻抗增大)可能導致局部鋰金屬析出,引發安全事故。設計/制造過程中引入的缺陷或瑕疵比較多,例如:切片產生的毛刺可能導致內短路,由于涂布誤差導致正負極局部容量配備失衡引起的鋰析出,由于卷繞電芯的掉粉導致的內短路,由于制造偏差導致的極片邊緣正負極短路,由于極耳焊接導致隔膜局部收縮引發內短路等,這些問題均可以通過過程檢測在生產制造過程發現,是可以被消除的安全隱患。在模組制造方面,常見的安全隱患是接線柱松動導致發熱,異物顆粒刺破方殼電池外殼絕緣保護層,模組局部過熱等,上述問題均可以通過在線檢測及時發現。老化引起的缺陷也是電池安全事故的重要原因。對于卷繞電芯,尤其是圓柱電芯,電極在充放電過程中的體積變化使得正負極片發生相對位移,導致隔膜有被刺破的可能,進而引發內短路。在高比容量圓柱電芯中,由于極片卷繞應力非常大,更容易引發極片變形,導致內短路,最終產生嚴重的電池安全性事故。4 鋰離子電池安全失效的測試和電池安全可靠性評估目前對鋰離子電池安全失效的測試方法還處于初期探索階段,但由于安全事故頻發,如何測試一款電池的安全失效概率是一個非常值得研究的課題?;谧髡叩慕涷?,本文基于如下四大類鋰離子電池安全失效的潛在誘因,提出可行的安全性測試評估方法。(1)內短路。一般可以通過精密測試充放電效率和自放電率進行測試。(2)熱穩定性。通過ARC等熱測試及分析中得到的關鍵溫度和時間,解析電池熱穩定性變化原因和變化程度。(3)鋰析出。測試低溫和常溫倍率的鋰析出邊界條件。(4)極片異常。利用CT掃描測試新電芯和循環老化電芯。通常的測試需要多樣品(例如64)平行測試,進行統計分析。設定每種測試的評分標準,加權計算出測試樣品的失效率,依此對電芯按可靠性進行評估。由于測試數據與電池的事故率之間很難建立聯系,建議可以采取相對測試評估的方法。利用知名品牌的新電芯的測試結果為基準,把測試評分結果進行相對比較,就可以把不同電芯的安全可靠性進行排序。5 降低電池安全事故風險和減少事故損害在電池安全性事故不能完全消除的情況下,可以在模組和系統層面上采取一定措施,盡量減少安全事故的發生和減少事故的損害。例如模組設計進行很好的熱均衡,避免局部過熱,用高導熱的石墨烯導熱膜對電芯進行導熱,延緩電芯溫度上升,可以在一定程度上減少熱失控的發生。通過電芯間加納米纖維隔熱膜,延緩電芯之間的熱失控蔓延,降低系統熱失控的烈度,可以很大程度上減少熱失控對系統的損害,或者給熱失控的處置(人員撤離)贏得足夠時間。通過散熱設計及滅火系統,將電池噴射物的出口溫度降低至低于閃點,或者阻止外部助燃氣體(空氣)與電池噴射物的接觸,也可以顯著降低系統熱失控的破壞性。6 結 語鋰離子電池的自引發熱失控是電動車安全事故的主要原因之一。提高電池的安全性,除了關注電池材料本征熱穩定性和系統被動防護技術外,更應該加大鋰離子電池安全可靠性的研究力度?;阡囯x子電池安全失效的潛在誘因,可以通過改善電池材料及制造工藝改進降低電池熱失控事故概率;通過模組/系統防護設計可以降低安全事故的損害。以高品質的電芯產品為基準,通過電芯性能、熱特性、一致性等方面的綜合對比,可以相對地評估電芯的安全可靠性。致謝感謝中美清潔能源中心(CERC-CVC)的支持。引用本文: 王莉,謝樂瓊,田光宇等.鋰離子電池安全事故:安全性問題,還是可靠性問題[J].儲能科學與技術,2021,10(01):1-6.WANG Li,XIE Leqiong,TIAN Guangyu,et al.Safety accidents of Li-ion batteries:Reliability issues or safety issues[J].Energy Storage Science and Technology,2021,10(01):1-6.第一作者:王莉(1977—),女,博士,副研究員,研究方向為能源材料,E-mail:wang-l@tsinghua.edu.cn;通信作者:何向明,研究員,研究方向為先進二次電池及材料化學,E-mail:hexm@tsinghua.edu.cn。

作者: 王莉 何向明等 詳情
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3月動力電池裝機量環漲61.3% 磷酸鐵鋰電池增速

近期中國汽車動力電池產業創新聯盟發布2021年3月數據。數據顯示,我國3月動力電池裝車量為9.0GWH,同比上升224.8%, 環比上升61.3%,裝機量整體同環比均呈現大幅上漲的趨勢,市場回暖明顯。而從材料類型劃分來看,3月我國動力電池市場三元電池仍然占據主導地位,三元電池共計裝車5.1GWH,同比上漲129%,環比上升53.1%。而磷酸鐵鋰電池裝車3.9GWH,同比上升627.9%,環比上升73.7%。從趨勢上而言,磷酸鐵鋰電池裝機量在2020年12月達到了頂峰,月度裝機量提升至6.3GWH并反超三元電池。主因去年12月因政策刺激及需求帶動,商用車需求放出巨量當月裝機3.4GWH,有效提升磷酸鐵鋰電池整體市場份額。不過該類型電池在今年的1,2月份經歷了連續兩個月的大幅下跌,時至二月僅余12月裝機量的三分之一,2.24GWH左右。主因比亞迪漢等車型因即將發布新車型導致需求推遲及春節假期抑制購車需求,導致主打中低端的A00級車型銷量大幅下滑。三元電池走勢類似,不過無論漲跌趨勢均更加緩和。而本月磷酸鐵鋰電池整體市場份額小幅回升,較上月的市場占比40.2%提升了3個百分點,至43.2%,這也是磷酸鐵鋰電池市場份額占比連續第二個月上升。而從累計方面看,第一季度中國動力電池裝機量達到了23.24GWH,同比增長308%,其中三元電池裝機量達到13.82GWH,同比增長220%,磷酸鐵鋰達到9.39GWH,同比漲幅更是達到了603%。動力電池市場整體增幅明顯,而隨著我國新能源汽車市場后續的持續放量,新能源新一輪下鄉活動的開展,國內廣大中小城市的中短途需求被進一步挖掘,搭載鐵鋰電池的A00級車型需求或迎來進一步的增長,同時疊加比亞迪等車企因為成本或工藝更多選擇鐵鋰電池,其市場份額或進一步擴大。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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Li-Cycle公司計劃在亞利桑那州建商業化鋰離子電池回收工廠

據外媒報道,總部位于加拿大的鋰離子電池回收商Li-Cycle公司計劃在美國亞利桑那州建立其第三家電池處理和回收工廠。該公司已經在加拿大安大略省和紐約州各運營一家電池回收工廠。Li-Cycle公司在一份新聞稿中表示,將建立一座商業化運營的電池回收工廠,該工廠將能夠處理亞利桑那州吉爾伯特市的1萬噸報廢電池和電池制造商生產廢料。該公司已開發出一種機械還原和濕法冶金“兩步過程”工藝,可以在現有設施中將任何類型的廢鋰離子電池轉化成“黑團(black mass)”,這是一種含有電池不同金屬材料的混合物。然后將其從休斯敦、安大略、羅切斯特、紐約和吉爾伯特的加工廠輸送到該公司所謂的“樞紐”處理設施再次加工成電池材料。Li Cycle的首個樞紐設施將于2022年在紐約州北部的羅切斯特建成。Li-Cycle公司聯合創始人兼執行董事長Tim Johnston說:“我們在亞利桑那州回收工廠將建設兩條每年處理能力5000噸生產線,將使我們在北美地區的總回收能力翻一番。隨著我們繼續執行全球增長計劃,并擴展可持續、安全和創新技術,樞紐設施的建成將標志著另一個重要的里程碑?!眮喞D侵葜蓍LDoug Ducey對Li-Cycle公司的投資計劃表示歡迎,他表示,Li-Cycle公司是亞利桑那州的科技生態系統中一個很受歡迎的新成員。亞利桑那州商業管理局首席執行官兼總裁Sandra Watson聲稱該州是Li Cycle公司在美國西部建設電池回收設施的理想的地點。Watson說:“Li-Cycle公司的先進技術滿足了不斷增長的電池供應鏈需求,同時提供了一種環保的電池回收解決方案?!盠i-Cycle公司聲稱其工藝技術可以實現電池材料的95%回收率。該公司目前正通過與特殊目的收購公司(SPAC)Peridot acquisition公司合并,在紐約證券交易所上市,以幫助其擴大業務規模,包括籌集約1.75億美元為紐約“樞紐”設施的建設提供資金。根據計劃上市的職責,Li-Cycle公司于3月下旬向美國證券交易委員會(SEC)提交了F-4表格,其中列出了其財務狀況和未來發展計劃。這份材料詳細說明了該公司知識產權以及早日進入商業鋰電池回收領域的地位,從而使其在未來幾年內將變得極具競爭力的電池回收市場中處于有利地位。ABTC公司表示,其計劃在內華達州芬利建設的工廠建設現場的巖土工工程勘察工作已于今年3月在向地方當局提交許可計劃之前進行。競爭對手獲得資金在內華達州建設年產2萬噸內華達試點工廠據報道,Li-Cycle公司競爭對手之一ABTC公司日前表示已獲得融資,用于建設一個年產2萬噸的鋰離子電池回收試點設施。該公司已于去年8月在內華達州芬利市開工建設其試點工廠。ABTC在該州還擁有開采鋰資源權利,該公司的擴展戰略包括三個關鍵要素,即電池回收、提取技術和開采鋰資源。該公司希望在美國建立無害環境和循環的價值鏈,致力回收電動汽車、固定的儲能系統、消費電子產品的廢舊電池。該公司日前表示已與現有股東達成了普通股購買協議和注冊權協議。該公司首席財務官David Corsaut說,“這筆投資對我們來說是重大的一步,使我們能夠完成2021年的所有目標”。該公司首席技術官Ryan Melsert說:“這對我們公司來說是一個重要的里程碑,因為我們將在未來幾個月內完成鋰離子電池回收試驗工廠的建設和調試。在這一過程中,我們將面臨很多挑戰,但是,由于這項股權投資協議能夠完全滿足我們對這個試點工廠的所有資本需求,從生產設施建設和基礎設施建設到購買設備,再到集成和運營?!?

作者: 劉伯洵 詳情
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鉛酸蓄電池采用哪種方式充電

鉛酸蓄電池常見的充電方式有恒流充電、恒壓充電、浮充電、過充電等幾種。充電時一般分為兩個階段進行;第一個階段看鉛酸蓄電池容量設定,容量大一些的充電電流可以選擇大一點的,例如60~100Ah蓄電池可以選擇充電電流為夏季一般用10A充電電流;其他季節用15A充電電流,充電6~10h左右。當鉛酸蓄電池電壓升到最大值(即6V蓄電池升至7.5V,12V蓄電池升至15V,24V蓄電池升至為30V)時,第一階段充電結束。第二階段以第一階段充電電流的1/2繼續充電3~5h,使蓄電池升至(6V升至7.8V,12V電壓升至15.5V,24V電壓升至為30V)即可。當蓄電池充足電時,蓄電池電壓上升至額定值,電解液密度不再變化,極板周圍有劇烈的氣泡冒出。蓄電池充電注意事項如下a.嚴格按規范要求操作。b.當電解液溫度超過40℃時,應降低充電電流;當溫度上升至50℃時應停止充電,并采取人工冷卻。c.充電時一定要將加液蓋打開,充電后要過一段時間再蓋蓋,以剩于氣體從蓄電池中逸出。d.充電電路中各接頭要接牢。正確放電。當蓄電池充足電時,即可放電。正確掌握放電深度是保證蓄電池良好工作狀態、延長使用壽命的關鍵。因此,在放電過程中,應定時檢查放電電壓、電流,電解液密度、液溫等數據,分析和確定放電深度,并適時充電。蓄電池的放電容量隨著放電電流的增大而急劇減少。若在10h放電率時蓄電池的容量為100%,則在3h放電率時蓄電池的容量減少為75%。因此,不同用途的蓄電池使用不同的放電率(放電電流)。當蓄電池整體電壓降至2.1V,電解液密度降至1.18g/cm時,應停止放電,以防蓄電池深度放電造成損壞。再者,當發現蓄電池出現以下情況時,應對蓄電池進行過充電,以使其恢復正常使用:a.24V蓄電池放電至電壓為21V以下;b.放電終了后停放1~2晝夜未及時充電;c.電解液混有雜質;d.極板硫化。過充電的方法是,正常充電終了后,改用10h放電率的一半電流繼續充電,在電壓和電解液密度均為最大值時,每小時觀察一次電壓和電解液密度。若連續觀察4次均無變化,而極板周圍冒氣泡劇烈,即可停止過充電。在正常情況下,鉛酸蓄電池的維護、保存比鎘鎳蓄電池簡單得多,鉛酸蓄電池的使用壽命為8~10年,若使用維護不當,其壽命大打折扣。鉛酸蓄電池的正常參數為:電解液的密度為1.285g /cm 3(20℃),單個單格電壓為2.1V。使用和維護鉛酸蓄電池充要注意以下事項①接線應正確,連接要牢靠。為了防止扳手萬一搭鐵而造成蓄電池損壞,安裝時應先接負極,再接兩蓄電池間的連接線,最后接搭鐵線。拆下蓄電池時,則按相反順序進行。②每周檢查一次蓄電池各參數。電解液液面要始終高于極板10~15mm。發現電解液液面下降,要及時補充蒸餾水,切勿使被板露出液面,否則將損壞極板。電解液不夠時,只能加蒸餾水,嚴禁使用河水、井水、自來水,嚴禁加濃硫酸,否則會因電解液密度過大而損壞蓄電池。③要根據地區和氣溫變化,及時調整電解液密度。在氣溫較高的地區采用密度較小的電解液;寒冷地區則電解液密度宜大些,以防結冰。④平時應經常觀察蓄電池外殼是否破裂,安裝是否牢靠,接線是否緊固。及時清除蓄電池表面的污垢、油漬,擦去蓄電池蓋上的電解液,清除極樁和導線接頭上的氧化層,保持蓄電池表面清潔干燥。蓄電池表面太臟,會造成極間緩慢放電,損壞蓄電池。蓄電池極樁處應涂凡士林油保護,防止氧化及生銹。應擰緊加液孔蓋并疏通蓋上的通氣孔。⑤當單個蓄電池電壓低于1.8V或電解液密度低于1.15g/cm3時,不要再繼續使用,應及時充電。每次充電必須充足,防止欠充電。使用中應盡量增多充電機會,經常保持蓄電池在電量充足的狀態下工作。完全放電的蓄電池應在24h內充好電。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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2021年中國鉛酸蓄電池行業發展現狀與供需情況分析

自2003年開始在鉛酸蓄電池行業實施工業產品生產許可證制度以來,國家對于鉛酸蓄電池行業制造及回收出臺了一系列的環保政策、標準,環保和行業準入等政策的嚴格執行有利于鉛酸蓄電池行業集中和產業升級。目前隨著我國經濟增長方式的轉變,國家對鉛酸蓄電池行業的環保要求將日益提高。近年來,我國鉛酸蓄電池產量較為穩定,但隨著5G網絡建設的加速推進,鉛酸蓄電池劣勢逐漸顯現,在通信領域的需求將有所下降。多項政策頒布規范行業發展近年來,我國相繼頒布多項政策規范鉛酸蓄電池行業的發展,調整產業結構,淘汰落后產能企業,提高行業的準入門檻,加強對行業污染的整治力度。2017年以來,國家對中國鉛酸蓄電池行業政策制定,主要有兩條主線。一條主線針對廢鉛酸蓄電池的回收利用稅收政策的制定,制定的原因在于,傳統再生鉛企業稅收均在11%左右,而民間鉛回收企業稅收僅為2%-4%左右,甚至有個別企業,將新電池發票當做銷售舊電池的進項做了抵扣。上述現象不僅讓國家損失了稅收,還讓鉛酸蓄行業出現了“劣幣驅良幣”的現象。在這條主線下,《危險廢物經營許可證管理辦法(修訂草案》明確了,采用3%低稅率扶持政策,從稅收的角度合理控制國家廢鉛酸蓄電池回收稅源的規定,2019年1月所頒發的《鉛蓄電池生產企業集中收集和跨區域轉運制度試點工作方案》則進一步規范了鉛酸蓄電池的回收流程。另一條主線,是技術主線,體現在國家對鉛酸蓄電池標準的制定上—。2018年,主管部門發布《電池新國標》,明確了鉛酸蓄電池行業“輕量高能”技改方向,并將此作為推動電動自行車新國標的一個輔助管理手段。隨后,《電動助力車用閥控式鉛酸蓄電池》發布,明確了鉛酸蓄電池行業“輕量高能”技改方向,并將此作為推動電動自行車新國標的一個輔助管理手段。行業發展形勢嚴峻,而且從目前部分前線電動自行車經銷商的反饋可以預知,未來的相關管控將更為嚴格,行業環境也將更為嚴酷。近年來鉛酸蓄電池產量較為穩定近年來,我國鉛酸蓄電池產量較為穩定,均維持在20000萬千伏安時以上。根據中國輕工業信息中心公布的數據顯示,2019年我國鉛酸蓄電池產量為202489萬千伏安時,同比增長4%,2020年,我國鉛酸蓄電池產量為22736萬千伏安時,同比增長12.28%。從結構上看,國內鉛酸蓄電池產量主要集中于浙江、湖北和河北,這三個地方的鉛酸蓄電池產量約占全國總產量的55%;此外,江蘇、安徽、廣東三地的鉛酸蓄電池產量占比均超過5%,其余地區鉛酸蓄電池產量均小于5%。國內鉛酸蓄電池產量最高的省份是浙江省,占全國鉛酸蓄電池總產量的30%;其次是湖北省,占比為13%;河北省的產量位居第三,占比為12%。通信領域鉛酸蓄電池需求將下降通信領域用鉛酸蓄電池是通信網絡中的關鍵基礎設施,主要用于通信交換局、基站供電的直流系統等。2019年被認為是5G發展元年,主流運營商紛紛加速5G網絡部署。2020年以來,我國政府密集部署5G等新基建項目,國內將領先全球,迅速推進5G網絡建設,2020年1月26日,工信部發布數據,2020年全年我國新開通5G基站超60萬個。同時,這也對基站用電池提出更高要求,鉛酸蓄電池劣勢逐步顯現,各運營商開始紛紛轉向鋰電池。與4G基站采用的鉛酸蓄電池相較,磷酸鐵鋰電池在安全性、循環壽命、快速充放等方面具備明顯優勢,可減少對市電增容改造的依賴,降低網絡建設和運營成本,是目前最適合國內5G基站儲能電池的技術路線。業內人士指出,通信基站后備電源電池由磷酸鐵鋰電池逐步替代鉛酸蓄電池是大勢所趨。從技術層面分析,磷酸鐵鋰電池循環壽命長、充放電速度快、耐高溫性能強,能為5G基站降低運行成本、提升運行效率。一般鉛酸蓄電池循環壽命為3-5年,充放電次數為500-600次,而磷酸鐵鋰電池循環壽命達10年以上,充放電次數為3000次以上,也就是說,在基站全生命周期內,如使用鉛酸蓄電池,需要更換電池,而磷酸鐵鋰電池則無需拆換。雖然現階段磷酸鐵鋰電池成本費用比鉛酸蓄電池高1-2倍,但在5000次循環系統使用壽命下,磷酸鐵鋰電池成本費用僅為鉛酸蓄電池的1/3。從長期運行經濟效益來看,磷酸鐵鋰電池使用成本更低。由于國家政策的大力支持,例如新國標引發電池“輕量化”,直接減少對鉛的用量。而鋰電梯次電池逐漸替代鉛蓄電池,2020年中國鐵塔將完全不使用鉛蓄電池。較早之前,中國移動通信集團有限公司也發布公告,計劃采購不超過25.08億元的通信用磷酸鐵鋰電池共計6.102億Ah(規格3.2V)。公開資料顯示,2020年,新建及改造的5G基站磷酸鐵鋰需求量約10GWh,未來磷酸鐵鋰電池市場需求仍將持續增加,鉛蓄電池需求量將繼續下降。一般國內通信基站電池的使用壽命為5年,按照一個基站配備2組48V400Ah鉛酸蓄電池計算,每個基站的需求為38.4Kvah。因此,前瞻測算,2020年,我國通信領域新增基站用鉛酸蓄電池需求規模進一步下降至2304萬千伏安時。注:由于統計局及相關行業協會僅統計每年鉛酸蓄電池的產量,前瞻根據國家統計局提供的鉛酸蓄電池的產量數據以及通信行業發展趨勢,對通信領域新增基站用鉛酸蓄電池的需求規模進行測算,此為測算數據。但是,盡管磷酸鐵鋰電池已在5G基站中廣泛應用,其應用技術也已達到現有5G基站備用電池標準,但想要實現磷酸鐵鋰電池在基站中的規?;瘧眠€有待時日?,F有鉛酸蓄電池還沒有全部退役,磷酸鐵鋰電池想要全部替換鉛酸蓄電池至少還需5-8年時間。此外,磷酸鐵鋰電池的回收技術門檻高、回收流程復雜、回收價值有限等問題也限制了磷酸鐵鋰電池的規?;l展,鉛酸蓄電池回收工藝成熟,且其回收流程簡單,具備一定的經濟性。所以,整體來看,鋰電化會在部分應用場景中成為趨勢,但在用電量大、安全性要求高的場合,鉛蓄電池仍有著不可替代的優勢,但隨著鋰電池技術、安全性的不斷提高,鋰電池對鉛酸蓄電池的替代將越來越明顯。整體來看,在通信領域,我國基站用鉛酸蓄電池需求規模將逐步下降,但要實現鋰電池對鉛酸蓄電池的完全替代,還需要一定的時間。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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美國能源部發布的“儲能大挑戰”報告(三):鋰離子電池和鉛蓄電池

中國儲能網訊:二.鋰離子電池技術鋰離子電池廣泛應用于固定儲能市場和交通運輸市場,它們也是消費電子產品中的主要電源。多家琛分析機構預計,鋰離子電池在未來10年內仍將占據儲能部署的大部分市場份額。儲能技術正在從鉛酸電池過渡到具有更長的循環壽命和工作壽命的電池,例如鋰離子電池。但是,鋰離子電池的易燃性是需要在系統工程設計進行改進的問題。而普魯士藍類鈉離子電池是另一種提供高功率和極長循環壽命的新型電池,可以滿足苛刻的直流應用性能要求。美國能源部為此為開發和生產這種電池的一家初創公司提供了資助。1.鋰離子電池市場鋰離子電池市場是增長最快的可充電電池市場。從2013年至2018年,鋰離子電池在所有市場的全球銷售額增長了一倍以上。交通運輸行業在鋰離子電池市場上占主導地位,也是增長最快的行業,各種汽車采用了60%的鋰離子電池。根據Avicenne公司發布的調查報告,全球鋰離子電池市場規模在2018年為400億美元,如圖9所示,這相當于在全球部署172GWh的電池儲能系統,到2019年增至195GWh。幾家分析機構預測未來十年的鋰離子市場發展趨勢。其基本假設以及分析中包括的市場取決于具體的來源。本節概述了這些分析和假設。圖9.全球鋰離子電池在未來10年在各種市場的應用圖10. 彭博社新能源財經公司對鋰離子電池在全球各地市場的部署預測圖11. Avicenne公司對鋰離子電池在全球各地市場的部署預測彭博社新能源財經公司(BNEF)和Avicenne公司預測了2030年全球所有市場的鋰離子電池部署情況,分別如圖10和11所示。彭博社新能源財經公司預測,鋰離子電池在全球消費類電子產品、固定儲能市場和運輸領域的應用將超過2TWh。Avicenne公司的預測涵蓋了以下兩種情況的市場以及其他市場(例如醫療設備和電動工具),而兩項研究中,都認為交通運輸行業將采用90%以上的鋰離子電池。彭博社新能源財經公司(BNEF)預計到2030年運輸行業采用的鋰離子電池容量將達到1.8TWh,而Avicenne公司預計到2030年運輸行業采用的鋰離子電池容量將達到0.7~1.0TWh。國際能源署(IEA)發布的《2020年全球電動汽車展望》報告只評估了交通運輸行業,并按國家和地區預測了混合動力和插電式混合動力電動汽車(xEV)的銷量。評估的第一種情況是“既定政策,并基于當前的目標、計劃和政策措施。此方案包括各國實現的混合動力和插電式混合動力電動汽車(xEV)部署目標、燃油車輛淘汰計劃、購買激勵措施,以及針對全球七個主要市場(美國、歐盟、中國、日本、加拿大、智利、印度)。還考慮了原始設備制造商發布的有關擴大混合動力和插電式混合動力電動汽車(xEV)車型范圍的計劃以及擴大其產量的計劃的公告。根據國際能源署(IEA)發布的STEPS方案,到2030年,全球車輛所需的鋰離子電池容量為1.6TWh,這與彭博社新能源財經公司(BNEF)估計的1.8TWh相似。圖12和圖13分別按移動性細分和區域詳細說明了國際能源署(IEA)的STEPS方案。如圖12所示,輕型車輛是采用移動式鋰離子電池的最大類別。而中國擁有最大的移動鋰離子電池市場,如圖13所示。圖12.根據國際能源署(IEA)STEPS情景下預計的全球鋰離子電池部署量(按車輛類別:電動客車、輕型車輛、中型和重型車輛)圖13.根據國際能源署(IEA)STEPS情景下預計的全球鋰離子電池部署量(按地區)鋰離子電池容量是根據全球汽車銷售量(按類別)以及每種汽車的典型車載電池尺寸估算得出的。國際能源署(IEA)還評估了第二種方案“可持續發展方案”,該方案假設混合動力和插電式混合動力電動汽車(xEV)占據了全球輕、中、重型車輛和公共汽車的30%的汽車銷售份額。在這種情況下,到2030年可以增加多達3TWh的鋰離子電池容量。圖14比較了國際能源署(IEA)的這兩種情況。圖14. 根據國際能源署(IEA)STEPS情景下,在xEV行業中預計的全球年度鋰離子電池部署量盡管有許多其他預測,但歐洲電動汽車市場規模在2020年首次超過了中國,預計2020年將超過100萬輛電動汽車。這種增長與歐洲的持續政策和補貼有關,而中國則減少了其電動汽車補貼。例如,德國已設定了到2030年生產710萬輛電動汽車的目標,并為每輛新型電動汽車和混合動力汽車提供最高9000歐元的補貼。德國還將在電池的研究和生產上投資超過15億歐元,計劃到2025年開始擴大生產規模。為了支持電動汽車市場的快速擴展,許多廠商都在投資電動汽車充電基礎設施。全球電動汽車充電端口目前超過了100萬個,這是過去三年總和的兩倍。歐洲是電動汽車市場擴張的領頭羊,其電動汽車充電基礎設施在2017年至2020年之間增長了五倍。在同一時期,中國增長了158%,美國的增長了65%。而在氫燃料電池汽車方面進行了大量投資的日本只增長了30%。與交通運輸行業的增長相比,固定儲能增長比較平緩。這通常是因為可再生能源通常是成本最低的發電來源,但是需要存儲其電力以減緩可變性。而美國是全球固定儲能部署的領導者。例如,在太陽能發電設施替代裝機容量為9GW的天然氣發電設施之后,加州電網估計需要部署裝機容量為12GW的儲能系統進行平衡。到目前為止,加州公用事業委員會已批準了裝機容量總計為5.1GW的電池儲能系統,計劃到2022年完成部署。2.鋰離子電池的制造圖15.全球鋰離子電池生產區域如圖15所示,全球鋰離子電池制造的大部分都在中國、美國、亞洲其他國家和歐洲各國。如今,中國以將近全球電池產能80%(電池容量為525GWh)占據市場主導地位。此外,到2025年電池產能將達到1400GWh,其市場占有率超過60%(圖16)。相比之下,美國落基山研究所預計2023年全球鋰離子電池的生產能力為1300GWh,其中一半在中國。圖16.  計劃建設(藍色)或在建(紅色)的鋰離子電池制造工廠生產能力美國是全球第二大電池生產國,其電池生產能力為當前全球電池生產容量的8%,這主要歸功于內華達州運營的特斯拉和機松下公司合資的電池工廠。而如今美國正在建設更多的電池生產工廠,而憑借積極的新法規和政府支持的融資,歐洲的電池制造業有望顯著增長。盡管當今中國在電池制造業中已經確立主導地位,但由交通運輸行業推動的增長可能會改變未來的全球足跡。歐洲為在本地和區域性增長制定了強有力的政策和激勵措施。歐洲電池聯盟預測,到2025年,歐洲的電池制造行業規??赡苓_到2500億歐元。目前,計劃在法國的杜文市和德國的凱撒斯勞滕建設兩個大型生產工廠,這些工廠可以為100萬輛電動汽車生產電池。法國和德國在電池生產的投資分別為15億歐元和35億歐元。圖17和圖18總結了鋰離子電池的四個主要部分的整體制造能力:陽極、陰極、電解質鹽和電解質溶液。目前,鋰離子陽極主要由石墨組成,并主要由五個國家生產:中國、日本、美國、韓國和印度,分別占到全球產量的76%、13%、6%、4%和1%。鋰離子陰極在9個國家和地區生產,其組成隨著新的低鈷化學技術的發展而變化。超過一半(58%)在中國制造,其次是日本和韓國,它們分別占近17%。美國生產的陰極不到全球的1%。中國制造占多數。圖17.全球鋰離子電池組件制造分布電池和原料(例如金屬)的供應和精煉以及各種鋰離子化學物質的分配是鋰離子市場上的重要考慮因素,但不在本文檔的范圍之內。3.鋰離子電池研發美國能源部車輛技術辦公室已經確定了xEV電池(以及12V起停動力電池)的商業化所面臨的主要挑戰:成本、性能、壽命、耐受性、回收利用和可持續性。針對這些改進的關鍵研究領域包括:?快速充電能力?硅陽極?高能的低鈷陰極?高壓陰極?高壓電解液?鋰金屬陽極?固態電池?電池回收。圖18提供了xEV鋰離子電池的成本和技術發展趨勢。圖19概述了候選電池技術及其滿足美國能源部(DOE)成本目標的可能能力。由于不同電池技術的差異很大,電池研究還包括多個活動的重點是解決整個電池供應鏈中的高成本領域。圖18.電動汽車鋰離子電池的成本和技術趨勢圖19.未來各種電池技術成本降低的潛力三、鉛酸電池鉛酸電池如今已經廣泛應用在交通運輸和固定儲能市場用,主要為所有類型的公路和越野車輛提供SLI服務。此外,鉛酸電池大量應用在工業部門,其中包括電信行業備份電源、UPS和數據中心以及叉車。如今,用于電網相關儲能系統的應用量相對較少。1.鉛酸電池市場2013~2018年,全球鉛酸電池年銷售額增長了20%以上,達到370億美元。目前,鉛酸電池占到所有可充電電池市場的70%以上;鉛酸電池銷售額的75%來自汽車SLI領域。江森自控公司以233億美元的銷售在汽車行業占主導地位。而Enersys公司以142億美元的銷售額在工業行業中領先。圖20和圖21分別以應用場合和行業銷售額(10億美元)與儲能容量(GWh)的比例展現當前的全球鉛酸電池市場情況。圖20.按應用劃分的2018年全球鉛酸電池部署量(%GWh)圖21.按公司劃分的2018年鉛酸電池銷售量Pillot 公司預測,到2030年,鉛酸電池需求將以5%的年增長率增長(如圖22所示)。盡管鉛酸電池目前是固定和運輸應用(對于SLI)中最常見的電池,但預計到2025年它們的儲能容量(GWh)仍將領先,但可能會滯后于銷售額。希望在2020年及以后,輕度混合動力和啟?;旌蟿恿ζ噷⒊蔀楦呒夈U酸電池的增長領域。圖22.預計全球所有市場的鉛酸蓄電池需求預計到2025年,新車的銷售量將使鉛酸電池需求可能小幅增長,屆時其增長將趨于平穩(如圖23所示)。由于更換電池的時間比較頻繁(最短的工作壽命為3年),盡管中型和重型車輛的電池規模更大,但由于它們在總銷量中的顯著優勢,所有SLI應用(GWh)中有70%以上都來自輕型車輛(如圖24所示)。圖23.彭博社新能源財經公司預計各地汽車銷量中鉛酸電池產能的增長圖24.按類別劃分的汽車銷量預計鉛酸電池產能增加量用于混合動力汽車起停(12V)的鉛酸電池是鉛酸電池市場潛在的增長領域。微型混合動力汽車比傳統汽車節省5%的燃料,其價格比全混合動力電動汽車便宜10倍。如圖25和26所示,2017年是固定儲能市場鉛酸電池快速增長的元年。圖25表明,其增長主要是由中國的強勁市場需求推動的,歐洲也有一些增長,而美國的增長則很少。圖26詳細說明了應用領域細分情況。在2017年之前,固定市場主要是與電網相關的應用,此外工業用途也推動了爆炸性增長。鉛酸電池行業廠商認為,基于技術進步和市場發展,鉛酸電池在未來的固定式儲能市場中仍然具有巨大的商機,其中包括:·投資于電池雙極設計以增加能量密度,并降低成本?!び脩魝葍δ芎推渌麑Π踩陵P重要的應用?!る娦判袠I將在發展中國家發展,并用于5G技術的部署。圖25全球鉛酸電池市場增長主要是由中國的強勁需求推動(2008年~2020年)圖26  鉛酸電池在各種領域的應用(2008年~2020年)2.鉛酸電池在美國的生產在美國,鉛酸電池行業的年產值為263億美元。它們在美國國內生產,并且99%被回收。鉛酸電池在美國18個州生產。此外,美國有10個州有電池回收設施,有9個州擁有技術開發設施,還有10個州的公司為鉛酸工業提供原材料(例如石墨)或設備。鉛酸電池行業已經在美國38個州創造了近25,000個工作崗位(制造?;厥?、運輸、分配和采礦)。圖27和28分別顯示了美國電池制造設施分布和創造的就業機會。圖27.美國鉛酸電池行業及相關產業分布圖28美國各州與鉛酸電池行業相關的工作分布

作者: 劉伯洵編譯 詳情
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圣陽電源相繼中標中國移動、中國電信兩大運營商鉛蓄電池集中采購項目

2020年12月3日,中國移動公示了2020至2021年度Ⅰ類鉛酸蓄電池產品集中采購項目中標結果,圣陽電源順利中標,獲得約33.8萬KVAh份額。12月17日,中國電信公布了普通型閥控式密封鉛酸蓄電池(2020年)集中采購項目中標結果,圣陽電源再次順利中標,獲得約30萬KVAh份額。至此,2020年兩大通信運營商鉛蓄電池重要收關招標項目中,圣陽電源均獲得客戶高度認可,成功中標。圣陽電源將持續為客戶提供優質產品和滿意的服務,不斷提升運營商服務質量,保持客戶持續滿意。圣陽電源作為國內通信市場備用電源領域的主流供應商,是國內成立時間最早的專業電源制造企業之一,有幸見證并深入參與了國內通信行業的快速發展,并隨著國內通信行業及運營商的發展而不斷壯大。近年來針對運營商不同工況的不同備電需求,公司依托于30年的行業經驗與技術積累,以國家級企業技術中心、博士后科研工作站、CNAS實驗室等技術平臺為支撐,持續推進技術創新和產品進步,為客戶提供更適合實際需求的一體化電源產品解決方案。公司具備覆蓋全國的、優良的銷售服務網絡,持續提供優質的售前、售中、售后等全過程、全方位的7*24小時的技術服務支持。公司以最具性價比的產品和優質的服務踐行“關鍵時刻、值得信賴”的企業理念,本次集采結果也是運營商客戶對圣陽電源的又一次高度認可!圣陽電源作為國內領先的綠色能源供應商,秉承“以客戶為中心、為客戶創造價值”的經營宗旨,以變革創新為動力,面向海內外市場,向客戶提供儲能、備用、動力、系統集成電源產品和定制化解決方案,是行業內唯一榮獲 “中國出口質量安全示范企業”稱號的企業。即將到來的十四五,在“新基建”背景下,圣陽電源以專業化、智能化為方向,夯實產業能力,為通信運營商提供更加安全可靠的產品和電源解決方案,助力新基建建設,為建設數字中國貢獻力量!

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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南都電源預中標中國電信鉛酸蓄電池集采項目

今日,中國電信發布普通型閥控式密封鉛酸蓄電池(2020年)集中采購項目中標候選人公示,南都電源為第一中標候選人,投標報價(價稅合計)9.46億元,公示期為2020年12月18日至21日。(證券時報)

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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寶馬摩托車全球推薦使用猛獅科技(DYNAVOLT)啟動電池

近日,在寶馬集團(https://www.press.bmwgroup.com/global/registration)的網站,刊登了題為BMW MOTORRAD WORLD TEAM RECOMMENDS DYNAVOLT BATTERIES的文章,文中,寶馬車隊經理肖恩?繆爾和馬克?邦格斯都對猛獅表示了由衷感謝。肖恩表示,在新冠肆掠的2020,如果沒有猛獅的支持,車隊幾乎無法參加今年的WSBK,猛獅在寶馬車隊中扮演著極其重要的角色,他和他的團隊都非常感激猛獅在2020賽季給予的贊助和支持,也期待來年更加深入和密切的合作。馬克說,在世界級的摩托賽事上,每一個細節都是成功與否的關鍵。猛獅提供了可靠、高端的產品,是賽車電池領域的完美伙伴,而想要取得成功,這樣強大可靠的合作伙伴必不可少。我們欣賞并贊賞這種合作,并借此機會表示感謝。感謝猛獅!期待擴大我們在賽車和產品方面的合作。熟悉WSBK的人都知道,寶馬在2012年曾一度退出WSBK,去年才重回賽道,也是在去年,猛獅開始與寶馬車隊的合作,并與寶馬車隊攜手走過了兩個賽季。在接下來的2021,猛獅也會繼續保持對車隊的支持,強強合作,定能碰撞出最精彩的火花。比賽用車 BMW S1000 RR賽場精彩瞬間作為國內最早一批做摩托車起動電池的企業,高端電池制造一直是猛獅的核心業務之一。從初入摩托車電池行業,到成為國內摩托車蓄電池出口量最大的領軍企業,猛獅科技以獨到的眼光在電池制造業創造出屬于自己的一片天地,并將“中國制造”推向了國際市場。目前,猛獅科技的摩托車電池產品主要分為三種產品類別,第一類是膠體電池,第二類是具有干荷性能的免維護電池,第三類是普通干荷電池。在行業內,猛獅的摩托車電池產品在性能上具有明顯優勢,從制造技術和質量管控上都具有世界一流水準。本賽季寶馬車隊搭載的正是猛獅科技諸多電池產品中的一款——MG52113。這是一款適應于BMWK1600GT、R1200RT、R1100RS、R1150等高端車型的起動膠體電池,對應業內的型號是51913(20HR@19Ah),為保證這款高端產品能獲得更高的性能,猛獅設計此款產品為(20HR@21Ah),-18℃CCA 高達310A,遠超同業競品各項性能指標。2021年WSBK賽季即將拉開帷幕,我們也將為大家持續帶來賽事精彩報道。WSBK簡介世界超級摩托車錦標賽World Superbike Championship,也簡稱為WSBK,始于上世紀70年代的美國。作為摩托車頂級賽事之一,其迷人之處就在于它所使用的賽車,都是市場上能買到的超級跑車,稍微進行改裝就可參賽,普通車迷即使不參賽也可到賽場領略駕駛的樂趣;另外這種比賽的廣告效應十分強烈,各大廠家不惜血本進行投入和宣傳,這樣WSBK越來越受到車迷和觀眾的喜愛,不斷發展壯大。WSBK的賽制采用一場二節制,中間有休息時間,可對賽車修理和調校。比賽后用兩節時間相加排出名次,并累計積分,全年積分最高者為年度總冠軍,積分最高的車隊為年度冠軍車隊。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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億緯鋰能去年鋰離子電池營收66.70億,營收占比81.73%

4月19日,億緯鋰能發布2020年年度報告,公司去年持續夯實主營業務發展,實現營業總收入81.62億元,與上年同期相比增長27.3%;基于參股公司思摩爾國際非經常性和非現金項目計提的影響,歸屬于母公司股東的凈利潤為16.52億元,比上年同期增長8.54%;如不考慮上述計提的假設條件下,則歸屬于母公司股東的凈利潤為21.91億元,比上年同期增長43.93%。公開資料顯示,億緯鋰能主要業務是消費電池(包括鋰原電池、小型鋰離子電池、三元圓柱電池)和動力電池(包括新能源汽車電池及其電池系統、儲能電池)的研發、生產和銷售。其中,報告期內,消費電池業務實現營業收入40.98億元,與上年同期相比下降4.85%,主要原因是:2019 年,基于政策驅動,應用于ETC行業的鋰原電池銷售集中,實現快速增長;2020年,此部分市場需求趨于平穩;且受外部環境影響,傳統應用領域的部分訂單延遲交付。在鋰原電池方面,繼續在智能表計、智能安防、智能交通、共享經濟等市場領域發揮全球領先優勢,進一步搶占市場空間。在小型鋰離子電池方面,通過推進技術升級、工藝優化及自動化產線建設等工作,產品的生產效率和盈利能力得到明顯提升。尤其是豆式電池,完成了以無人化操作為基礎的全自動化產線建設。在報告期內,主要應用于TWS的豆式電池出貨規模增長明顯;同時市場開發工作取得重大成果,與國內外知名品牌大客戶形成穩固的合作關系。在三元圓柱電池應用領域,電動工具、兩輪電動車等下游市場需求旺盛,實現了較高幅度的增長,對公司的業績增長做出了重要貢獻。報告期內,公司在工具及小型動力領域均進入國際和國內一流客戶體系,形成穩定批量交貨,進一步鞏固了在工具市場和兩輪電動市場的行業領先地位。報告期內,動力電池業務共實現營業收入40.64億元,與上年同期相比增長93.08%,主要原因是軟包三元電池海外銷售快速增長。報告期內,公司的軟包三元電池進入產能釋放期,產能利用率處于較高水平。在穩定向國際大客戶進行批量交付的同時,新產能建設工作快速推進;截至年底部分新產能已開始投入運營,以滿足客戶的需求;此外,公司立足全球市場繼續開拓國內外知名車企,市場地位穩步提升。在磷酸鐵鋰電池方面,除了繼續深耕商用車領域外,經過前期的布局及投入,公司在工程動力市場和儲能領域取得了良好成績,聚焦大客戶的策略效果明顯,特別在5G通信儲能和風光儲能領域,成功獲得了多個大客戶的重點項目,與大客戶的合作進一步鞏固。在方形三元電池方面,經過多年的研發和驗證,公司自主開發的方形三元電池正式推出市場,獲得國際一流客戶的多個項目定點,建立了合作關系,為后續業務持續增長打下良好基礎。另外,依托三元和磷酸鐵鋰兩大體系,公司經過多年研發的電池集成系統取得了重大成果,即將向市場推出全系列的高、低壓xHEV電池系統產品,協助推進傳統燃油車的電動化進程。報告期內,億緯鋰能采用增發方式向特定對象發行股份,實際募集資金凈額24.77億元用于“面向TWS應用的豆式鋰離子電池項目”“面向胎壓測試和物聯網應用的高溫鋰錳電池項目”“三元方形動力電池量產研究及測試中心項目”和補充流動資金。從業務結構來看,億緯鋰能去年鋰離子電池實現營收66.70億,營收占比81.73%,毛利率26.1%,是公司營收的主要來源。業績增長源于億緯鋰能長期以來對技術創新的高度重視,去年公司用于研發的投入資金達到7.23億元,占營業收入的8.86%,研發人員也不斷增加至1751人。截至去年年底,公司已申請了2369項國家專利,其中授權專利1097項。在未來,億緯鋰能將以“打造最具創造力的鋰電池龍頭企業”為新愿景,進一步加強鋰電池新產品和新技術的研究和開發,進一步提高產品的綜合性能,進一步推進現有產品的工藝優化和性能升級,進一步加強產品制造過程的管控,提升公司綜合競爭力。公司將進一步加強在消費電池、動力電池兩大主要業務的全面布局。按照規劃,逐步完成豆式電池新產能建設,保障下游客戶快速增長的市場需求;另外,按新標準完成小型鋰離子電池高水平工廠的建設,進一步增加高端產品的產能,鞏固公司在消費電池行業領先地位。動力電池方面,繼續加強新能源汽車和儲能業務的布局,一方面繼續加大三元軟包疊片電池和磷酸鐵鋰電池的產能建設;另外一方面,在依托于公司的技術、質量、規模和市場的綜合優勢,加大國內外大客戶的開發,特別是乘用車市場,推動公司業績的快速增長。在擴大生產規模、提高交付能力的同時,爭取在研發和供應鏈管理等方面釋放協同效應。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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?一季度我國鋰電池相關企業新增1028家

4月19日,鋰電池板塊持續走強,拓邦股份、中礦資源、天際股份、多氟多等多股漲停,豪森股份、億緯鋰能、長信科技等漲逾11%。企查查數據顯示,目前我國共有3.76萬家鋰電池相關企業,廣東省以1.64萬家企業高居第一,江蘇、山東分列二三名。2020年,鋰電池相關企業注冊量為5821家,同比下降25.2%,今年一季度新注冊1028家,同比下降3.11%。此外,全行業40%的企業注冊資本高于500萬。2020年注冊量同比下降25.2%,今年一季度新增1028家從近十年來鋰電池相關企業年注冊量變化來看,企查查數據顯示,2018年之前均處于逐年上升趨勢,2018年達到最高的8248家,2018-2020年呈逐年下降趨勢,2020年全年新注冊企業5821家,同比下降25.2%。企查查數據顯示,今年一季度新注冊鋰電池相關企業1028家,同比下降3.11%。其中1月份注冊量為326家,同比下降18.7%,2月份注冊量為160家,同比增長36.8%,3月份注冊量為542家,與去年同期基本持平。廣東以1.64萬家高居全國首位,全行業四成企業注冊資本高于500萬從地區分布來看,企查查數據顯示,目前廣東省以1.64萬家鋰電池相關企業數量高居全國第一,江蘇、山東分別以4339家、1917家企業位列二三名。此外,安徽、河南、浙江、湖南等省份同樣躋身前十。從注冊資本來看,企查查數據顯示,共有25%的鋰電池相關企業注冊資本低于100萬,100-500萬之間的企業占比35%,而注冊資本高于500萬的企業占比達到40%。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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亞洲最大鋰電巨頭—— 天齊鋰業扭虧乏力

4月14日晚間,亞洲最大鋰電生產商天齊鋰業發布了2020年度業績快報和2021年第一季度業績預告。報告顯示,天齊鋰業2020年歸母凈利潤為-18億元,今年一季度歸母凈利潤預計為-1.9至-2.8億元。盡管兩期虧損額均較大,但相較于上年同期的分別虧損約60億元、5億元,虧損幅度有了大幅縮小。而受益于碳酸鋰價上漲,4月14日,包括天齊鋰業、贛鋒鋰業在內的多家上市公司股價出現漲停,4月15日,天齊鋰業股價繼續上漲近5%。然而上漲行情下,天齊鋰業發展仍存隱憂。存在被實施退市警示風險根據天齊鋰業發布的2020年度業績快報,2020年共實現總營業收入32.4億元,同比降低33%,實現歸屬于上市公司股東的凈利潤-18億元,同比增長69.9%。天齊鋰業稱,營收下降主要系鋰化工品的價格在2020年前三季度持續走低,疊加海外新冠疫情擴大因素導致出口份額降低。雖然鋰化工品市場在2020年第四季度有所反彈,但綜合來看,公司2020年度產品銷售均價和銷量較2019年度均有一定程度下降。此外,受聯營公司智利化工礦業公司(SQM)股票價格、Libor利率波動等因素影響,2020年天齊鋰業持有的SQM 2.1%B股領式期權業務與套期保值業務產生的公允價值變動收益較2019年度下降約8.9億元人民幣。雖然上述因素均對天齊鋰業利潤產生不利影響,其虧損額卻大幅收窄。對此,天齊鋰業稱主要是因為2019年度計提了大額長期股權投資減值準備53.53億元,同時2020年公司財務費用較減少約7億元。今年一季度,天齊鋰業仍未能改變虧損態勢,預計歸屬于上市公司股東的凈利潤為虧損1.9—2.8億元。據透露,天齊鋰業2020年第一季度,澳元兌美元匯率下降幅度較大,故上年同期財務費用匯兌損失金額較大,今年一季度澳元兌美元匯率相對平穩。另外,一季度,持有的SQM 2.1% B股領式期權業務與套期保值業務產生的公允價值變動收益較上年同期大幅下降約2.4億元。值得注意的是,天齊鋰業在2020年三季度報中曾指出,如公司最近兩個會計年度經審計的凈利潤連續為負值,深圳證券交易所有權對公司股票交易實施退市風險警示,在公司股票簡稱前冠以“*ST”字樣?!坝捎诠?019年凈利潤為負,如果公司2020年經營業績無法出現大幅提升,實現扭虧為盈,在公司披露經審計的《2020年年度報告》后存在被深交所實施退市風險警示的可能性?!笨毓晒蓶|減持“續命”除了業績外,當前天齊鋰業還面臨較大的資金壓力。2020年業績快報顯示,報告期末公司總資產為418.75億元,較期初數減少 10.13%,歸屬于上市公司股東的所有者權益為52.38億元,較期初數減少 24.78%。截至2020年9月30日,天齊鋰業短期借款、一年內到期的非流動負債、長期借款、應付債券等各類借款余額分別為31.21億元、133.05、130.26億元、20.26億元,合計達314.78億元。天齊鋰業此前因收購SQM股權與中信銀行牽頭的并購貸款銀團簽署的貸款協議,貸款本金共計30.84億美元,其中的18.84億美元(約合人民幣124億元)已于2020年11月底到期,占公司最近一期經審計凈資產的179.35%。此后,天齊鋰業通過引入戰略為這筆貸款贏得了一年的展期,展期至2021年11月26日,附條件自動再次展期至2022年11月25日。債務壓力下,天齊鋰業控股股東多次通過減持公司股票“續命”。去年5月,天齊鋰業發布《關于控股股東減持股份的預披露公告》,稱控股股東天齊集團計劃自2020年7月3日起的6個月內通過集中競價和大宗交易的方式減持不超過8862.6萬股,占公司總股本比例6%,減持系償還股票質押融資。去年底,上述減持實施完畢,天齊集團持股比例由36.04%降為30.05%。根據天齊鋰業披露的減持均價和減持股數信息粗略計算,上述減持共計套現超20億元。今年1月7日,天齊鋰業再次發布《關于控股股東及其一致行動人減持股份的預披露公告》,控股股東及一致行動人擬自1月29日的6個月內,通過集中競價和大宗交易的方式合計減持約不超過5908.4萬股,占公司總股本4%,減持目的為向天齊鋰業提供財務資助及其他資金需求。2月3日—3月22日期間,該減持已實施1%,而減持期間天齊鋰業的股價在38元/股—57元/股,即使按照天齊鋰業4月15日收盤價39.14元/股來算,這些股份能夠回流現金超20億元。鋰價上漲能否扭虧為盈?記者注意到,盡管業績已持續兩年巨額虧損,且存在較大債務壓力,但天齊鋰業在二級市場上卻受到較多青睞,股價也保持高位。作為亞洲最大鋰電生產商,天齊鋰業主要從事鋰產品的研發、生產和銷售,是鋰電新能源核心材料供應商。公司通過控股泰利森實現了鋰精礦的自給自足,完全覆蓋公司生產鋰化工產品所需的所有鋰原料,同時以四川甘孜州的礦產資源作為戰略儲備,并參股SQM實現了對世界上最大儲量和最高品位的鹽湖鹵水型鋰礦的戰略布局。近幾年新能源汽車快速發展,去年底國務院辦公廳正式印發《新能源汽車產業發展規劃(2021-2035年)》,重點強調了鼓勵企業提高鋰、鎳、鈷、鉑等關鍵資源保障能力,新能源汽車相關產業鏈發展前景廣闊。天齊鋰業股價從去年4月底最低15.18元/股,最高漲至今年1月底的70.13元/股,雖然此后有所回落,但總體仍在30元/股以上,在近日公告2020年和今年一季度持續虧損的情況下,天齊鋰業股價甚至出現了漲停。截至4月15日收盤,其股價為39.14元/股,漲幅約5%。2021年以來,碳酸鋰價格持續上漲,區間漲幅超過40%。市場數據顯示,電池級碳酸鋰價格從今年1月份的6.3萬元/噸,已上漲至4月份的9萬元/噸;工業級碳酸鋰價格從約5.9萬元/噸,拉升至8.6元/噸左右。在新能源汽車發展勢頭強勁、鋰電產品價格走高背景下,市場對天齊鋰業2021年扭虧為盈報有不小的期望。興業證券研報指出,新能源汽車滲透率正快速提升,全年磷酸鐵鋰對應碳酸鋰需求及高鎳三元材料對應氫氧化鋰需求增量迅猛,鋰價有望受到“成本+需求”雙驅動維持高位,鋰鹽業務的量價齊增有望助推天齊鋰業未來業績發生逆轉。西部證券更是在研報預計2021年、2022年天齊鋰業將分別實現歸母凈利潤9900萬元、3.81億元。未來,天齊鋰業能否真的能如市場所愿,其真實業績又將表現如何?本報將持續關注。

作者: 李玲 詳情
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鋰離子電池安全事故:安全性問題,還是可靠性問題

摘 要: 近年來鋰離子電池相關的安全性事故頻發,使得鋰離子電池的安全性成為研究熱點。本文分析認為,大多數鋰離子電池安全性事故的根源是電池產品的可靠性問題??煽啃允钱a品在一定時間內、在一定條件下無故障地執行指定功能的能力或可能性,以概率來度量。鋰離子電池安全性事故發生的情況符合可靠性的定義特征。本文闡述了現行安全性測試標準不能杜絕電池安全性事故的原因,從可靠性的角度分析了鋰離子電池安全失效的各種誘因及其測試方法,以期降低電池安全失效幾率,并設計出能夠避免或減少安全失效后損害的措施。本文呼吁從業者在大力研發鋰離子電池安全技術的同時,重視鋰離子電池的可靠性研究。關鍵詞: 鋰離子電池;安全事故;可靠性;熱失控;安全失效近年來鋰離子電池、尤其是車用動力電池安全事故頻發,威脅著人身安全、商業推廣和社會效益。目前鋰離子電池的安全性研究已經成為電池領域的研究熱點。鋰離子電池安全事故大多以熱失控方式發生,其基本特征是:事故由最初的“熱引發”大多數情況是內短路產生熱量,由于電池的導熱性較差,熱量積累推高電池的溫度,當溫度升高至引發電池內部的鏈式化學反應時,電池溫升將逐漸加速,直至電池內化學反應放熱量極大,任何散熱手段都無法阻止電池溫升,即電池發生熱失控。此過程可以用絕熱加速量熱儀(ARC)進行量化表征。研究表明,通過正極材料包覆和隔膜和電解液改進]等方法提高電池材料熱穩定性,可以提升電池的安全性。同時,通過改善電池設計和模組設計也可以大幅度提升電池的安全性。通過從材料、電池到模組的持續改進,電池的安全性得到了大幅度的提升。但是,鑒于目前科學家和工程師們還無法有效評估或預測鋰離子電池的安全性失效,因此即使鋰離子電池體系與設計均通過了安全標準認證,進入市場的鋰離子電池均是合格品,但鋰離子電池的安全性事故,尤其是電動車的安全性事故,還是高頻率地出現在公眾的視野中。那么,為何現行安全標準無法保障電池產品的安全性?鋰離子電池的安全失效是否可控?本文將就以上問題進行深入剖析,試圖為解決鋰離子電池的安全失效尋找到科學的途徑和研究方向。1 為什么電池安全標準不能保證電池安全現行鋰離子電池的安全性標準主要基于濫用(abuse)場景對電池進行測試,評估其熱失控(thermal runaway)的概率、現象和破壞力,包括機械濫用(擠壓、穿刺、跌落、撞擊、振動等)、電濫用(外短路、過充電、過放電等)、熱濫用(熱箱、模擬火燒、熱沖擊等)及特殊環境(鹽霧、浸水等)等。因此,這類檢測通常被稱為“濫用熱失控(安全性)”(abuse thermal runaway)。但仔細分析鋰離子電池安全性事故,會發現如下特征:①發生安全事故的鋰離子電池體系和設計,之前均通過安全標準認證;②事故電池制造完成時均是合格品;③按單體電池計算,安全性事故的發生概率,例如對于Tesla所使用的松下18650型電池,其事故概率約為六百萬分之一;④安全事故中電池的表現多為無征兆的自燃,大多經歷數次噴燃,劇烈者甚至引起局部爆炸,而且火勢較為迅猛,消防滅火手段大多數情況下無效;⑤安全性事故發生場景相對集中,除涉水、碰撞等意外事故引起的電池安全失效,目前國內報道的大多數電動汽車安全事故中,電池均處于較高荷電狀態,而發生的季節以夏季為主。對于國際上較為轟動的幾次電池自燃事件,事后的事故分析表明電池中均呈現出不同程度的內短路現象,而在事故之前的電池狀態檢測中并未檢測出此類內短路。上述特征表明,大多數鋰離子電池發生事故時并未處于濫用場景,而是“自引發熱失控(安全性)”(field failure,self-triggered thermal runaway)。由大量工程經驗和事故分析結果可知,此類安全失效大多數是由制造瑕疵(manufacturing defects,例如連接松動、隔膜損害、粉塵污染等)或是老化引起的缺陷(aging defects)偶然引發的內短路,導致電池熱失控,這個稱為“濫用熱失控和自引發熱失控”,顯然具有完全不同的特征。因為導致熱失控的外部誘因明確且可以量化,所以濫用熱失控的特征為:①熱失控的發生和結果可以預測并測量;②對所有電池有效;③具有較好的重現性,可以通過建立測試標準來進行安全性評估;④可以通過保護措施緩和或者移除外部誘因,從而改善或者避免電池的濫用熱失控。自引發熱失控主要由瑕疵或者缺陷導致,這些瑕疵或缺陷的本身并沒有引起明顯的外部信號(電、熱、力等信號)特征,這使得自引發熱失控具有如下特征:①熱失控的誘因多樣、無可探測的外部信號,因此自引發熱失控尚無預測方法;②大多數電池不發生,熱失控的發生是隨機小概率事件;③瑕疵及缺陷形成的位置、時間和形成的過程有較大的隨機性,無可復制、且不引起外部信號變化,因此無法通過測試進行評估,尚無明確的質量管理手段來完全消除;④一旦有顯性的外部信號(例如電池表面溫度升高、電壓異常等)變化,熱失控隨即發生,過程很突然、很快;⑤目前所有的安全性措施,均無法消除自引發熱失控的誘因。從以上分析可以看出,現行安全性測試的依據是“濫用條件”,而實際發生的鋰離子電池安全性事故是無濫用條件下的“自引發熱失控”,兩者描述的電池安全失效場景是互補、而非因果關系,因此,鋰離子電池安全性標準測試不能保證鋰離子電池的安全性。自引發熱失控對鋰離子電池應用的影響更為重要,基于其誘因的生成和演化過程,我們認為,從可靠性方向來認識鋰離子電池安全事故更為科學。2 鋰離子電池安全可靠性問題根據國家標準GB—6583的定義,可靠性是指產品在規定的條件下、在規定的時間內無故障完成規定功能的能力。對產品而言,可靠性越高就越好,產品的可靠性越高,產品可以無故障工作的時間就越長。因此,鋰離子電池不發生熱失控可以被認為是鋰離子電池安全的可靠性問題。狹義的產品質量關注產品的功能性,具有如下特征:①描述產品的工作能力;②質量管理使用的是樣本均值管理;③產品質量可以測試評估。產品可靠性實際上是以時間的方式來描述產品的質量,其經典定義是“在規定的條件下和規定的時間內滿意地完成規定功能的概率”,其具有如下特征:①描述產品將會正常工作多長時間;②可靠性主要應用概率論和數理統計來管理;③產品失效個案是隨機概率事件,用失效率來衡量產品可靠性??煽啃灾幸粋€重要的指標是故障(失效)率,其定義為工作到某時刻尚未發生故障(失效)的產品,在該時刻后單位時間內發生故障(失效)的概率,稱之為產品的故障(失效)率。鋰離子電池的安全性事故發生概率可以看作為“鋰離子電池的安全性失效率”。因此,自引發熱失控是可靠性問題。鋰離子電池作為一個高密度的能量存儲裝置,能量主要以化學能的方式存儲于電極材料。因此,奢求材料間的化學穩定性極高而獲得安全電池的愿望是行不通的。但是作為一個產品,其安全設計可以盡可能的拓展應用邊界。從上述分析可以看出,鋰離子電池安全性標準是對鋰離子電池產品的安全設計進行檢測,而這種安全設計是否在每個產品的生產中得到有效實現、并在產品應用中被有效保持,則是可靠性的研究范疇。目前,該領域的研究工作寥寥無幾。如圖1所示,把鋰離子電池的安全性失效誘因分為“安全設計問題”和“可靠性問題”。安全設計問題是解決“每一個電池是否安全”,而可靠性問題是解決“鋰離子電池安全失效的概率是多少”,指向的是安全設計被實現的概率。圖1   鋰離子電池的安全性問題因此,正如汽油易燃、但汽油可以被安全使用一樣,鋰離子電池的安全性不能簡單地用電池的熱穩定性來衡量,作為一個產品,其安全性主要取決于安全設計的有效性和持久性,即可靠性??煽啃愿拍畹囊?,為認識鋰離子電池的安全性研究打開了新的視角,也有望開辟相關研究的處女地。3 鋰離子電池潛在的安全失效的原因分析鋰離子電池發生安全事故的原因很多,且發生事故后電池被燒毀很難還原事故原因,因此只能根據推理找出鋰離子電池安全性失效的可能原因。如圖2所示,作者總結了6個方面的主要原因:熱穩定性、負極析鋰、正極金屬異物、隔膜瑕疵、設計/制造缺陷和極片變形等。圖2   鋰離子電池發生安全性事故的主要原因鋰離子電池的熱穩定性可用ARC進行測試評估,是衡量鋰離子電池安全性的重要手段。熱穩定性好,鋰離子電池的熱失控發生過程就長,或者熱失控的破壞性較低,甚至不發生熱失控。鑒于熱失控的本質是電池內部各種材料間的化學反應,因此,通過改進電池材料的熱穩定性,例如正極材料包覆,可以提升鋰離子電池的安全性,降低安全性事故的破壞性。負極析鋰也被認為是引發鋰離子電池安全性的可能原因。在大倍率充電、低溫充電,或者是電池制造中的涂布偏差等均可能導致負極中析出金屬鋰,由于金屬鋰反應活性強、容易反應產熱,使得電池內化學反應發生的條件閾值降低,即電池安全性降低。正極材料中的金屬異物,在充電過程中會發生電解,變成離子遷移到負極,并在負極被還原形成枝晶或者反應活性較高的納米沉積,使得電池發生內短路概率升高或者產生放熱反應的條件閾值降低,最終導致電池熱失控的概率變高。因此,從電池材料的制造到電池的制造均需要非常謹慎地處理可能的異物問題,以減少電池事故的發生。隔膜瑕疵是過去被常常忽略的問題。隔膜微孔的均勻性是很難通過產品質量確認的,大部分均通過電池企業的電池成品率來確認。例如:一個微孔被堵是很難被檢測出來的,但是局部隔膜孔被“堵”(也可以是局部阻抗增大)可能導致局部鋰金屬析出,引發安全事故。設計/制造過程中引入的缺陷或瑕疵比較多,例如:切片產生的毛刺可能導致內短路,由于涂布誤差導致正負極局部容量配備失衡引起的鋰析出,由于卷繞電芯的掉粉導致的內短路,由于制造偏差導致的極片邊緣正負極短路,由于極耳焊接導致隔膜局部收縮引發內短路等,這些問題均可以通過過程檢測在生產制造過程發現,是可以被消除的安全隱患。在模組制造方面,常見的安全隱患是接線柱松動導致發熱,異物顆粒刺破方殼電池外殼絕緣保護層,模組局部過熱等,上述問題均可以通過在線檢測及時發現。老化引起的缺陷也是電池安全事故的重要原因。對于卷繞電芯,尤其是圓柱電芯,電極在充放電過程中的體積變化使得正負極片發生相對位移,導致隔膜有被刺破的可能,進而引發內短路。在高比容量圓柱電芯中,由于極片卷繞應力非常大,更容易引發極片變形,導致內短路,最終產生嚴重的電池安全性事故。4 鋰離子電池安全失效的測試和電池安全可靠性評估目前對鋰離子電池安全失效的測試方法還處于初期探索階段,但由于安全事故頻發,如何測試一款電池的安全失效概率是一個非常值得研究的課題?;谧髡叩慕涷?,本文基于如下四大類鋰離子電池安全失效的潛在誘因,提出可行的安全性測試評估方法。(1)內短路。一般可以通過精密測試充放電效率和自放電率進行測試。(2)熱穩定性。通過ARC等熱測試及分析中得到的關鍵溫度和時間,解析電池熱穩定性變化原因和變化程度。(3)鋰析出。測試低溫和常溫倍率的鋰析出邊界條件。(4)極片異常。利用CT掃描測試新電芯和循環老化電芯。通常的測試需要多樣品(例如64)平行測試,進行統計分析。設定每種測試的評分標準,加權計算出測試樣品的失效率,依此對電芯按可靠性進行評估。由于測試數據與電池的事故率之間很難建立聯系,建議可以采取相對測試評估的方法。利用知名品牌的新電芯的測試結果為基準,把測試評分結果進行相對比較,就可以把不同電芯的安全可靠性進行排序。5 降低電池安全事故風險和減少事故損害在電池安全性事故不能完全消除的情況下,可以在模組和系統層面上采取一定措施,盡量減少安全事故的發生和減少事故的損害。例如模組設計進行很好的熱均衡,避免局部過熱,用高導熱的石墨烯導熱膜對電芯進行導熱,延緩電芯溫度上升,可以在一定程度上減少熱失控的發生。通過電芯間加納米纖維隔熱膜,延緩電芯之間的熱失控蔓延,降低系統熱失控的烈度,可以很大程度上減少熱失控對系統的損害,或者給熱失控的處置(人員撤離)贏得足夠時間。通過散熱設計及滅火系統,將電池噴射物的出口溫度降低至低于閃點,或者阻止外部助燃氣體(空氣)與電池噴射物的接觸,也可以顯著降低系統熱失控的破壞性。6 結 語鋰離子電池的自引發熱失控是電動車安全事故的主要原因之一。提高電池的安全性,除了關注電池材料本征熱穩定性和系統被動防護技術外,更應該加大鋰離子電池安全可靠性的研究力度?;阡囯x子電池安全失效的潛在誘因,可以通過改善電池材料及制造工藝改進降低電池熱失控事故概率;通過模組/系統防護設計可以降低安全事故的損害。以高品質的電芯產品為基準,通過電芯性能、熱特性、一致性等方面的綜合對比,可以相對地評估電芯的安全可靠性。致謝感謝中美清潔能源中心(CERC-CVC)的支持。引用本文: 王莉,謝樂瓊,田光宇等.鋰離子電池安全事故:安全性問題,還是可靠性問題[J].儲能科學與技術,2021,10(01):1-6.WANG Li,XIE Leqiong,TIAN Guangyu,et al.Safety accidents of Li-ion batteries:Reliability issues or safety issues[J].Energy Storage Science and Technology,2021,10(01):1-6.第一作者:王莉(1977—),女,博士,副研究員,研究方向為能源材料,E-mail:wang-l@tsinghua.edu.cn;通信作者:何向明,研究員,研究方向為先進二次電池及材料化學,E-mail:hexm@tsinghua.edu.cn。

作者: 王莉 何向明等 詳情
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3月動力電池裝機量環漲61.3% 磷酸鐵鋰電池增速

近期中國汽車動力電池產業創新聯盟發布2021年3月數據。數據顯示,我國3月動力電池裝車量為9.0GWH,同比上升224.8%, 環比上升61.3%,裝機量整體同環比均呈現大幅上漲的趨勢,市場回暖明顯。而從材料類型劃分來看,3月我國動力電池市場三元電池仍然占據主導地位,三元電池共計裝車5.1GWH,同比上漲129%,環比上升53.1%。而磷酸鐵鋰電池裝車3.9GWH,同比上升627.9%,環比上升73.7%。從趨勢上而言,磷酸鐵鋰電池裝機量在2020年12月達到了頂峰,月度裝機量提升至6.3GWH并反超三元電池。主因去年12月因政策刺激及需求帶動,商用車需求放出巨量當月裝機3.4GWH,有效提升磷酸鐵鋰電池整體市場份額。不過該類型電池在今年的1,2月份經歷了連續兩個月的大幅下跌,時至二月僅余12月裝機量的三分之一,2.24GWH左右。主因比亞迪漢等車型因即將發布新車型導致需求推遲及春節假期抑制購車需求,導致主打中低端的A00級車型銷量大幅下滑。三元電池走勢類似,不過無論漲跌趨勢均更加緩和。而本月磷酸鐵鋰電池整體市場份額小幅回升,較上月的市場占比40.2%提升了3個百分點,至43.2%,這也是磷酸鐵鋰電池市場份額占比連續第二個月上升。而從累計方面看,第一季度中國動力電池裝機量達到了23.24GWH,同比增長308%,其中三元電池裝機量達到13.82GWH,同比增長220%,磷酸鐵鋰達到9.39GWH,同比漲幅更是達到了603%。動力電池市場整體增幅明顯,而隨著我國新能源汽車市場后續的持續放量,新能源新一輪下鄉活動的開展,國內廣大中小城市的中短途需求被進一步挖掘,搭載鐵鋰電池的A00級車型需求或迎來進一步的增長,同時疊加比亞迪等車企因為成本或工藝更多選擇鐵鋰電池,其市場份額或進一步擴大。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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Li-Cycle公司計劃在亞利桑那州建商業化鋰離子電池回收工廠

據外媒報道,總部位于加拿大的鋰離子電池回收商Li-Cycle公司計劃在美國亞利桑那州建立其第三家電池處理和回收工廠。該公司已經在加拿大安大略省和紐約州各運營一家電池回收工廠。Li-Cycle公司在一份新聞稿中表示,將建立一座商業化運營的電池回收工廠,該工廠將能夠處理亞利桑那州吉爾伯特市的1萬噸報廢電池和電池制造商生產廢料。該公司已開發出一種機械還原和濕法冶金“兩步過程”工藝,可以在現有設施中將任何類型的廢鋰離子電池轉化成“黑團(black mass)”,這是一種含有電池不同金屬材料的混合物。然后將其從休斯敦、安大略、羅切斯特、紐約和吉爾伯特的加工廠輸送到該公司所謂的“樞紐”處理設施再次加工成電池材料。Li Cycle的首個樞紐設施將于2022年在紐約州北部的羅切斯特建成。Li-Cycle公司聯合創始人兼執行董事長Tim Johnston說:“我們在亞利桑那州回收工廠將建設兩條每年處理能力5000噸生產線,將使我們在北美地區的總回收能力翻一番。隨著我們繼續執行全球增長計劃,并擴展可持續、安全和創新技術,樞紐設施的建成將標志著另一個重要的里程碑?!眮喞D侵葜蓍LDoug Ducey對Li-Cycle公司的投資計劃表示歡迎,他表示,Li-Cycle公司是亞利桑那州的科技生態系統中一個很受歡迎的新成員。亞利桑那州商業管理局首席執行官兼總裁Sandra Watson聲稱該州是Li Cycle公司在美國西部建設電池回收設施的理想的地點。Watson說:“Li-Cycle公司的先進技術滿足了不斷增長的電池供應鏈需求,同時提供了一種環保的電池回收解決方案?!盠i-Cycle公司聲稱其工藝技術可以實現電池材料的95%回收率。該公司目前正通過與特殊目的收購公司(SPAC)Peridot acquisition公司合并,在紐約證券交易所上市,以幫助其擴大業務規模,包括籌集約1.75億美元為紐約“樞紐”設施的建設提供資金。根據計劃上市的職責,Li-Cycle公司于3月下旬向美國證券交易委員會(SEC)提交了F-4表格,其中列出了其財務狀況和未來發展計劃。這份材料詳細說明了該公司知識產權以及早日進入商業鋰電池回收領域的地位,從而使其在未來幾年內將變得極具競爭力的電池回收市場中處于有利地位。ABTC公司表示,其計劃在內華達州芬利建設的工廠建設現場的巖土工工程勘察工作已于今年3月在向地方當局提交許可計劃之前進行。競爭對手獲得資金在內華達州建設年產2萬噸內華達試點工廠據報道,Li-Cycle公司競爭對手之一ABTC公司日前表示已獲得融資,用于建設一個年產2萬噸的鋰離子電池回收試點設施。該公司已于去年8月在內華達州芬利市開工建設其試點工廠。ABTC在該州還擁有開采鋰資源權利,該公司的擴展戰略包括三個關鍵要素,即電池回收、提取技術和開采鋰資源。該公司希望在美國建立無害環境和循環的價值鏈,致力回收電動汽車、固定的儲能系統、消費電子產品的廢舊電池。該公司日前表示已與現有股東達成了普通股購買協議和注冊權協議。該公司首席財務官David Corsaut說,“這筆投資對我們來說是重大的一步,使我們能夠完成2021年的所有目標”。該公司首席技術官Ryan Melsert說:“這對我們公司來說是一個重要的里程碑,因為我們將在未來幾個月內完成鋰離子電池回收試驗工廠的建設和調試。在這一過程中,我們將面臨很多挑戰,但是,由于這項股權投資協議能夠完全滿足我們對這個試點工廠的所有資本需求,從生產設施建設和基礎設施建設到購買設備,再到集成和運營?!?

作者: 劉伯洵 詳情
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鈉離子電池能取代鋰離子電池嗎?

鈉離子電池是鋰電池的潛在替代品,但鋰離子電池的陽極卻不能為鈉離子電池提供同樣的性能。對于鈉離子電池來說,缺乏結晶結構的無定形碳被認為是一種有用的陽極,因為它有缺陷和空隙,可以用來儲存鈉離子。氮/磷摻雜的碳也具有不錯的電性能。在《Applied Physics Reviews》中,來自浙江大學、寧波大學和東莞理工大學的研究人員描述了他們如何應用原子尺度的基本物理概念來構建鈉離子電池的高性能陽極。摻雜的非晶碳,特別是富電子元素摻雜的非晶碳,是一個很好的儲鈉陽極,但對于鈉存儲的工作原理或摻雜碳的摻雜效果,還沒有獲得一致的解釋。為了尋求答案,研究人員使用能級軌道的概念來解釋吡咯氮和一個磷氧鍵的親和力、它們的原子相互作用、電子分布和電子云配置。為了更近距離地了解獨特的存儲行為,他們應用了第一原理計算,這是一種利用基本物理量來計算物理性質的方法。它基于電子密度函數,這是量子力學的一個概念,可以揭示晶體的分子結構。當他們分析了嵌入在改性碳材料內的鈉離子的電子分布、體系化學參數和吸附能量時,他們發現吡咯氮和磷氧鍵顯示出真正的鈉存儲潛力。研究人員設計了一種水熱處理方法來構建磷-氧結構的前體,然后在碳陽極上摻入雙電子豐富的元素,顯示出增強電池的循環壽命和容量的電化學性能。他們的陽極實現了5000次循環壽命,容量增強到220毫安時/克,并減少了容量損失(0.003%/循環)。論文標題為《Sodium storage behavior of electron-rich element-doped amorphous carbon》。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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胡勇勝團隊:鈉離子電池標準制定的必要性

摘 要 :鈉離子電池具有資源豐富、成本低廉、能量轉換效率高、循環壽命長、維護費用低、安全性好等諸多獨特的優勢,能夠滿足新能源電池領域高性價比和高安全性等應用的要求。然而鈉離子電池作為一種全新的化學電源體系,在當前產業化和推向市場之際,國內外無任何可供使用的產品標準或規范,這將會嚴重制約鈉離子電池技術和產業的發展,迫切需要制定相關的國家和行業標準,實現鈉離子電池產品的檢驗規范化和質量標準化,規范市場秩序和推動技術進步。本文首先介紹了全球范圍內鋰資源和鈉資源的形勢;其次,對鈉離子電池所具有的特性和優勢、國內外的技術及產業化發展現狀、存在的問題和未來的發展趨勢進行了詳細說明,并分析了目前全球范圍內鈉離子電池標準的現狀及可供其參考的其他電池體系已有的標準或規范,指出了鈉離子電池標準制定的必要性。最后概括了鋰離子電池標準化工作的發展歷程及借鑒意義,提出了在制定鈉離子電池的標準時可結合其產品特點并借鑒鋰離子電池標準化建設工作的具體建議。關鍵詞: 鈉離子電池;標準;產業化鋰離子電池已經被證明是目前市場上最有影響力的電池產品,被廣泛應用于便攜式電子產品、電動工具和電動汽車等。近年來,隨著這些行業的飛速發展,國內外鋰離子電池的生產制造規模達到了空前高度,并且各大鋰離子電池生產商還在不斷擴大其產能,這必然導致鋰資源的大量消耗和價格上漲,2015年碳酸鋰價格就一度達到了14~16萬元/噸。但是鋰并不是一種豐富的資源,在地殼中的豐度僅約為17 ppm(1 ppm=10-6,余同)(圖1),且分布極不均勻。據美國地質調查局(USGS)2019年最新報告顯示,全球鋰資源儲量約6200萬噸,其中南美洲國家阿根廷占比23.87%、玻利維亞占比14.52%、智利占比13.71%,分別位居全球鋰資源儲量前三,被稱為南美洲地區的“鋰三角”(圖2)。這種鋰資源分布的不均勻性勢必又將導致全球范圍內新一輪的“資源戰爭”,而且按照鋰離子電池現在的發展速度,若不考慮回收,其應用將在幾十年后受到鋰資源的嚴重限制,如果再將鋰離子電池應用到大規模儲能市場,勢必將加速這一過程。圖1   地殼中部分化學元素的豐度圖片圖2   世界主要鋰資源國家的探明儲量和產量占比眾所周知,元素周期表中鈉與鋰是處于同一主族且具有相似物理化學性質的金屬元素,地球上鈉資源儲量非常豐富,元素含量約為23000 ppm,豐度位于第6位(圖1),且鈉分布于全球各地,可完全不受資源和地域的限制,所以在資源方面,鈉離子電池比鋰離子電池具有更大的優勢。此外,鈉離子與鋰離子在電池體系中具有類似的脫/嵌機制(圖3),對鈉離子電池的研究與開發可緩解由鋰資源短缺引發的新能源電池發展受限的問題。雖然在能量密度等方面與目前的鋰離子電池相比還存在差距,然而在低速電動車和儲能應用中成本和壽命是比能量密度更重要的指標,由此可以判斷,鈉離子電池將在低速電動車、大規模電力儲能、5G通信基站、數據中心等應用領域擁有比鋰離子電池更大的市場競爭優勢。圖3   鈉離子電池的工作原理1 鈉離子電池特性盡管鈉是周期表中僅次于鋰的堿金屬元素,但兩者在物理化學性質上的差異(表1)勢必會造成相應電極材料在電化學性能上的差異。較重的鈉離子質量和較大的鈉離子半徑致使鈉離子電池的重量和體積能量密度無法完全與鋰離子電池相媲美,而鈉離子較大的離子半徑也會引起電極材料在離子輸運、體相結構演變和界面性質等方面的差異。因此,為了發揮鈉離子電池自身的特性和優勢,必須探尋不同于鋰離子電池的新的材料體系。表1   鋰與鈉的物理化學性質對比注:1 ?=0.1 nm。然而,鈉與鋰物理化學性質上的差異所帶來的影響不一定都是負面的,在某些方面具體其獨特的優勢:①由于鈉離子與過渡金屬元素離子的半徑差異較大,在高溫下更容易與過渡金屬分離形成層狀結構,使其層狀氧化物的堆積方式具有多樣化。含鋰層狀氧化物多為O型結構,而含鈉層狀氧化物具有豐富的O型和P型材料種類;②很多在含鋰層狀氧化物正極中沒有電化學活性的過渡金屬元素在含鈉層狀氧化物中具有活性。目前僅發現Mn、Co、Ni三個元素組成的含鋰層狀氧化物可以可逆充放電,而具有活性的含鈉層狀氧化物種類相對較多,Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等元素均具有活性且表現出多種性質;③鈉離子在電極材料中的擴散速率并非一定低于鋰離子,擴散速率的快慢與電極材料的晶體結構密切相關;④在充放電過程中,相同構型的電極材料由于傳輸離子的差異會產生不同的相變,特別是鈉離子與空位的有序無序分布將產生重要影響;⑤較大的鈉離子半徑不一定會導致電極材料的體積發生巨大形變;⑥在極性溶劑中鈉離子具有更低的溶劑化能,從而在電解液中具有更快的動力學,具有更高的電導率。另一方面鈉離子的Stokes半徑比鋰離子的小,相同濃度的電解液具有比鋰鹽電解液更高的離子電導率,或者更低濃度電解液可以達到同樣離子電導率;⑦鈉離子電池在電池充放電過程中鈉不會與鋁產生電化學合金化反應,因此負極也可以采用鋁箔作為集流體(鋁箔價格約為銅箔的1/3),既有利于電池的安全(避免過放引起的集流體氧化且可以過放電至零伏),又達到了進一步降低電池成本的目的。此外,鈉離子電池電極極片制作時,在鋁箔集流體兩面分別涂覆正極材料和負極材料,并將極片進行周期性的疊片,還可以做成雙極性(bi-polar)電池。這在單體電池中實現了高電壓,可大量節約其他非活性材料,進一步提升電池的能量密度。而且由于鈉離子電池與鋰離子電池相似的結構,在規?;a中可借鑒鋰離子電池的生產檢測設備、工藝技術和制造方法等,可加快鈉離子電池的產業化速度。鈉離子電池在其他方面性能如高低溫性能、安全性能等方面是否存在其自身特點及獨特優勢,仍需進一步挖掘。2 鈉離子電池產業化現狀及發展趨勢2.1 產業化現狀2010年以來,鈉離子電池受到國內外學術界和產業界的廣泛關注。目前,鈉離子電池已逐步開始了從實驗室走向實用化應用的階段,國內外已有超過二十家企業正在進行鈉離子電池產業化的相關布局,并取得了重要進展,主要包括英國FARADION公司、法國NAIADES計劃團體、美國Natron Energy公司、日本岸田化學、豐田、松下、三菱化學,以及我國的北京中科海鈉科技有限公司、浙江鈉創新能源有限公司、遼寧星空鈉電電池有限公司等(圖4)。不同企業所采用電化學體系各有不同,其中正極材料體系主要包括層狀氧化物(如銅鐵錳和鎳鐵錳三元材料)、聚陰離子型化合物(如氟磷酸釩鈉)和普魯士藍類等,負極材料體系主要包括軟碳、硬碳以及軟硬復合無定形碳等。圖4   全球鈉離子電池產業化布局英國FARADION公司較早開展鈉離子電池技術的開發及產業化工作,其正極材料為Ni、Mn、Ti基O3/P2型層狀氧化物,負極材料采用硬碳?,F已研制出10 A·h軟包電池樣品,能量密度達到140 W·h/kg,電池平均工作電壓3.2 V,在80%DOD下的循環壽命預測可超過1000次。美國Natron Energy公司采用普魯士藍材料開發的高倍率水系鈉離子電池,2 C倍率下的循環壽命達到了10000次。但普魯士藍(白)類正極材料壓實密度較低,生產制作工藝也較復雜,其體積能量密度僅為50 W·h/L。由CNRS、CEA、VDE、SAFT、Energy RS2E等多家單位共同參與成立的法國NAIADES組織開發出了基于氟磷酸釩鈉/硬碳體系的1 A·h鈉離子18650電池原型,其工作電壓達到3.7 V,能量密度90 W·h/kg,1 C倍率下的循環壽命達到了4000次。但是釩有毒性且原料成本較高。同時氟磷酸釩鈉電子電導率偏低,需進行碳包覆及納米化,且壓實密度低。此外,豐田公司電池研究部在2015年5月召開的日本電氣化學會的電池技術委員會上也宣布開發出了新的鈉離子電池正極材料體系。三菱化學也與東京理科大學一直在開展關于鈉離子電池方面的合作研究。國內鈉離子電池技術研究也一直處于前列,其中浙江鈉創新能源有限公司制備NaNi1/3Fe1/3Mn1/3O2三元層狀氧化物正極/硬碳負極體系的鈉離子軟包電芯能量密度為100~120 W·h/kg,循環1000次后容量保持率超過92%。依托中國科學院物理研究所技術的中科海鈉公司已經研制出能量密度超過135 W·h/kg的鈉離子電池,電池平均工作電壓3.2 V,在3 C/3 C、100%DOD循環1000次后容量保持率91%?,F已實現正、負極材料的百噸級制備及小批量供貨,鈉離子電芯也具備了MW·h級制造能力,并率先完成了在低速電動車和30 kW/100 kW·h儲能電站的示范應用。2.2 存在的問題及發展趨勢鈉離子電池技術和產業的發展一定程度上可以借鑒鋰離子電池,可謂是“站在了巨人的肩膀上”。然而也要意識到目前在鈉離子電池產品研發和實現其產業化的過程中依然面臨著一些挑戰[]:①目前鈉離子電池處于多種材料體系并行發展的狀態,而其中一些正、負極材料體系加工性能等還有待進一步提高。其中負極無定形碳材料還有首周庫侖效率偏低、儲鈉機理尚未明確等問題。此外,與正負極材料相匹配的電解液體系的開發也不足;②雖然目前鈉離子電池的大部分非活性物質(集流體、黏結劑、導電劑、隔膜、外殼等)可借鑒鋰離子電池成熟的產業鏈,但是對于核心的正負極材料和電解液等活性材料的規?;酪廊蝗笔?,其來料穩定性無法保證,進而影響生產工藝過程和產品質量的穩定性;③相比于鋰離子電池,現有的鈉離子電池體系能量密度還較低,單位能量密度下的非活性物質用量和成本占比會有一定的增加,致使其活性材料的成本優勢無法完全發揮出來;④鈉離子電池可參照鋰離子電池設計及生產工藝技術,但卻無法完全照搬,如鈉離子電池負極使用鋁箔集流體帶來的產品設計、電極制作及裝配工藝等的變化,化成老化工藝區別等;⑤由于鈉離子電池工作電壓上下限與其他成熟電池體系的差異以及較強的過放電忍耐能力等,現有的電池管理系統無法完全滿足鈉離子電池組的使用要求,需要重新設計開發;⑥目前暫無任何正式的有關鈉離子電池的標準和規范發布,影響鈉離子電池制造工藝的規范化及產品質量的一致性,也會導致不同企業之間的產品難以統一和標準化,不利于產品的市場推廣和成本降低。接下來,鈉離子電池的發展將會更加注重于解決產業發展過程中的工程技術問題和開發符合目標市場需求的產品,其相關技術和產業的發展趨勢可以從以下幾個方面來進行考慮。①進一步提高正負極材料體系的綜合性能,并優化改性其生產制備工藝,提高材料穩定性。優化電解液體系,構筑更加穩定的正極|電解質和負極|電解質界面等。②根據不同應用場景逐漸形成對應的主流鈉離子電池體系。同時優化電池設計及生產制造工藝,降低非活性物質的用量,繼續提高電池能量密度、循環壽命以及安全性能。③結合鈉離子電池特點針對性發展并優化適用于鈉離子電池的相關技術體系,包括電芯設計、極片制作、電解液/隔膜選型、化成老化以及電芯評測等技術。④根據鈉離子電池的特性針對性開發相應的電池管理系統,以進一步提升電池組整體壽命以及安全性。同時優化鈉離子電池成組技術,如開發鈉離子電池的無模組電池包(CTP)技術、雙極性電池技術等。⑤聯合更多的科研單位及企業共同攻關,打通鈉離子電池上下游供應鏈,盡早完成針對鈉離子電池的相關必要標準的制定。⑥調整生產規模,優化銷售環節,降低鈉離子電池的單位成本,提高市場的接受程度(尤為重要)。根據現有的鈉離子電池技術成熟度和制造規模水平,將首先從各類低速電動車應用領域切入市場,然后隨著鈉離子電池產品技術的日趨成熟以及產業的進一步規范化、標準化,其產業和應用將迎來快速發展期,并逐步切入到各類儲能應用場景,如可再生能源(如風能、太陽能)的存儲、數據中心、5G通訊基站、家庭和電網規模儲能等領域。3 鈉離子電池標準現狀國際標準包括各類國際標準組織制定的世界范圍內適用的標準、發達國家的國家標準、區域性組織的標準、國際上權威的團體標準和企業標準中的先進標準等。我國的標準一般有國家標準、行業標準、地方標準和企業標準四級。國際上涉及電池相關標準的機構,主要有國際電工委員會(IEC),國際標準化組織(ISO)、聯合國危險貨物運輸委員會(UN/CETDG)等,我國相關機構主要有國家標準化管理委員會、中國電子技術標準化研究院和全國信息技術標準化技術委員會等。通過這些機構所提供的公開系統進行查詢發現,截至目前,未查詢到有專門針對鈉離子電池有關的國際標準、國家標準、行業及地方標準等。這主要是由于全球范圍內鈉離子電池還處于產業化的初級階段,上下游產業鏈還不是十分成熟,導致目前暫無正式的標準或規范推出,但相關企業和從業人員已經逐漸開始關注鈉離子電池標準的布局工作。鈉離子電池與鋰離子電池有相似的工作原理和電池結構等,可以沿用和借鑒現有已成熟的鋰離子電池生產工藝和產業鏈。因此,鈉離子電池作為類似產品在一定程度上可以參照鋰離子電池已發布或引用的相關標準及規范。鋰離子電池經過二十多年的發展,其各類國家、行業和地方標準或規范的覆蓋面已經十分廣泛,全面涉及到了電池的術語和定義、命名規則、產品設計要求、試驗方法、質量評定程序、安全及環境適應性能,標志、包裝、運輸和貯存等方面的內容?,F階段鈉離子電池企業也主要是參照或借鑒這些標準或規范的相關內容(表2),并結合鈉離子電池自身的特性和產業發展情況來制定各自的企業標準或產品規范,以此規范產品設計及制造工藝、確保產品質量的一致性,但這也會導致不同企業之間的產品難以統一和標準化,性能和技術水平參差不齊。表2   可供鈉離子電池參考的相關標準當然,鈉離子電池具有其獨特的性質,完全參考鋰離子電池已發布或引用的標準及規范存在較大的局限性。鈉元素的自然屬性決定了鈉離子電池特性與鋰離子電池不同,主要體現在:①Na+/Na電對的標準電極電位比Li+/Li高約0.3 V,表現在鈉離子電池工作電壓范圍與鋰離子電池的差異,所有參照標準或規范中與此相關的各項參數指標無法通用,需要進行調整;②鈉離子在電池材料中嵌入與脫出動力學性能與鋰離子不完全相同,各類標準中涉及到產品性能檢驗部分的內容需要變更;③鈉離子電池可以采用鋁箔作為負極集流體,不存在過放電的問題,還可在放空電后甚至是零電壓下運輸,因此一些安全測試標準、產品運輸及儲存規范等也不能通用。綜上所述,專門制定適用于鈉離子電池的標準對于其技術和產業的發展意義重大。4 鋰離子電池標準化工作的發展及借鑒意義4.1 鋰離子電池標準發展歷程1991年,日本SONY公司首次推出了18650這種標準型的電池型號,開啟了鋰離子電池的商業化應用,并應用于筆記本電腦、手機、數碼相機等便攜式電子產品。在我國早期的鋰離子電池應用過程中,其產品標準主要參照各生產制造企業的企業標準,后隨著我國鋰離子電池產業規模不斷擴大、產品性能不斷提高,亟需制定統一的鋰離子電池行業或國家標準。1998年,我國電子工業部發布了行業標準《SJ/T 11169—1998鋰電池標準》,首次提到了對鋰離子電池的相關技術要求,但沒有嚴格區分鋰電池(原電池)和鋰離子電池。1999年,我國信息產業部發布了第一個專門針對鋰離子電池的行業標準《YD/T?998.2—1999移動通信手持機用鋰離子電源及充電器充電器》。隨后在2000年,中國電子技術標準化研究院牽頭主導了國家標準《GB/T18287—2000蜂窩電話用鋰離子電池總規范》的制定,這是全球首部關于鋰離子電池的國家標準,對推動我國鋰離子電池的產業和技術發展起到了非常重要的作用。至此,鋰離子電池標準化發展首次經歷了從企業標準到行業標準再到國家標準的過程。近年來,隨著鋰離子電池應用從傳統的便攜式電子設備發展到新能源電動車、儲能系統等領域,單一化的標準體系模式已難以適應。以綜合標準化為原則,鋰離子電池全產業鏈、全生命周期(包括產品回收)、全應用領域標準的制定工作等正在逐步推進。同時,2018年12月,為適應產業發展需求,有關單位提出了籌建全國鋰離子電池及類似產品標準化技術委員會的申請,其中類似產品包括了正在研制開發的鈉離子電池、鎂離子電池、鋰金屬蓄電池和鋰離子固態電池等。綜上所述,根據鋰離子電池標準的發展歷程,作為其類似產品的鈉離子電池的各項標準化建設工作是有跡可循的。4.2 鈉離子電池標準技術體系框架2016年11月,工信部正式發布了《鋰離子電池綜合標準化技術體系》,首次將鋰離子電池及類似產品的標準化工作納入了統一的宏觀規劃。該技術體系將鋰離子電池及類似產品的標準分為了5種:基礎通用、材料與部件、設計與制程、制造與檢測設備以及電池產品。而作為鋰離子電池的類似產品,鈉離子電池在其標準化建設時也可借鑒鋰離子電池的方式建立對應的標準技術體系框架(圖5),完善其標準體系布局。圖5   鈉離子電池綜合標準化技術體系框架綜上所述,雖然現有的鋰離子電池標準或規范不能在鈉離子電池上通用,但鋰離子電池的標準化工作的發展歷程、標準體系的編制原則和構成、發展現狀等對后續鈉離子電池的標準化工作建設具有非常重要的借鑒和指導意義。5 對鈉離子電池標準發展必要性和建議標準的制定和統一,可規范專業用語,起到較好的行業引領作用,帶來規?;越档统杀?,搶占標準化制高點,并有助于服務企業,滿足市場需求。同時電池產品的標準,尤其安全標準是約束產品質量的重要依據,也是規范市場秩序和推動技術進步的重要手段。近年來,低速電動車以及各類儲能應用等領域呈現高速發展的態勢,鈉離子電池憑借獨有的優勢,其研究及產業化迎來了前所未有的機遇。目前已陸續成功在各目標領域開展了示范應用,相關產品也在逐步面向市場推開,與鈉離子電池關聯的產業蓄勢待發,這對制定鈉離子電池相關標準的需求日益迫切。首先,在無鈉離子電池產品相關國家標準、行業標準和地方標準的情況下,當鈉離子電池產品開始進入市場推廣應用時,應由相關企業根據產品特點并結合低速電動車和儲能等目標應用領域的使用要求制定鈉離子電池產品的企業標準,并上報有關行政主管部門審核、備案,以此作為企業組織產品生產、判定產品質量以及銷售的依據??蓮膶I術語、產品開發設計、生產制造、性能指標及檢驗方法、使用方法和注意事項以及貯存運輸等環節入手,并參照和借鑒鋰離子電池的相關標準的情況開展鈉離子電池產品企業標準的制定工作。其次,隨著鈉離子電池產業進入快速發展期,建議各級有關部門將鈉離子電池的標準研究列入科技計劃,給予科研經費支持,引導鈉離子電池領先企業投入人力、物力進行前瞻性研究和布局。同時成立專項小組,由領先企業牽頭起草,在條件成熟適時推出具備科學性、適用性和可執行性的鈉離子電池相關國家、行業和地方標準,統一并規范鈉離子電池產品的技術要求并作為行業準入門檻。同時,在國家提出的“中國標準走出去”戰略指導下,積極向國際有關標準機構提交鈉離子電池國際標準的制修訂項目提案,主導或參與制定鈉離子電池相關國際標準。并爭取國內鈉離子電池標準或者標準中的技術內容被國外標準采納或直接轉化為國際標準,進而提高我國鈉離子電池產業的競爭力,促進整個鈉離子電池產業鏈的健康、可持續發展。最后,根據產業和技術的進一步發展,逐步細分并詳細制定鈉離子電池的各類標準,覆蓋其產業鏈和生命周期(圖6)。從鈉離子電池產業鏈的角度,可以分為原輔材料、電芯、電池管理系統、電池組、檢測及生產設備、工廠設計等標準;從鈉離子電池生命周期角度,可以分為設計、生產、運輸、貯存、使用、回收等標準。與此同時,還應該意識到標準是對一定時期的總結歸納,用以指導產品技術和產業的發展方向。但是由于鈉離子電池技術和產業的不斷發展,相關新技術等的不斷出現,原有的標準可能不能完全適應,進而對產業技術的發展起到反作用,此時需要根據鈉離子電池的技術發展狀態與時俱進,適時開展相應標準的制修訂工作。圖片離子電池標準分類此外,制定鈉離子電池相關標準不僅要基于各階段降成本驅動抑或是大規模標準化生產等的需求,也要為將來電池回收利用及環保等方面進行考慮;同時加強標準數據庫及共享體系的建設,成立公開、透明、關聯的標準共享平臺,并適時推進鈉離子電池標準的國際化,爭取在全球鈉離子電池產業中掌握優先權和主動權。6 結 語鈉離子電池應用技術兼具高性價比和高安全的優勢,當面對即將到來的大規模儲能國家戰略需求以及崛起的智能電網覆蓋下的家庭儲能市場時,可緩解因鋰資源短缺引發的新能源電池發展受限的問題,同時可實現在新型儲能應用中的無鉛化,產業化前景相當樂觀。從競爭格局來看,我國鈉離子電池無論從技術水平還是產業化推進速度在國際上都處于前列,且擁有鈉離子電池核心技術和自主知識產權,自主創新也是標準的靈魂。產業發展,標準先行,事實證明,標準意味著市場認可的新技術與新規范,主導標準者才能占據市場競爭和行業的制高點。在這方面,我國已具備較大優勢,應力爭獲得全球鈉離子電池標準制定的主導權,引領鈉離子電池技術與應用的發展趨勢?,F階段,優先支持部分性能優異的鈉離子電池產品進入國家或地方電池類產品目錄,可盡快推動鈉離子電池的市場化應用,為促進我國新能源電池行業的發展做出貢獻。而標準則可作為鈉離子電池產品進入國家或地方產品目錄的檢驗依據和準入門檻。因此,制定鈉離子電池相關標準刻不容緩。引用本文: 周權,戚興國,陸雅翔等.鈉離子電池標準制定的必要性[J].儲能科學與技術,2020,09(05):1225-1233.ZHOU Quan,QI Xingguo,LU Yaxiang,et al.The necessity of establishing Na-ion battery standards[J].Energy Storage Science and Technology,2020,09(05):1225-1233.

作者: 周權 胡勇勝等 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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為儲能電池“加料” 我國科學家研制出新型釩液流電池電極材料

記者從長沙理工大學獲悉,該校丁美、賈傳坤教授團隊,聯合重慶大學教授孫立東、中科院北京納米能源與系統研究所研究員孫其君,及中科院金屬研究所等多個科研團隊,利用電沉積和氧化還原靶向催化交叉結合技術,共同開發出了一種大規模儲能釩液流電池用的普魯士藍復合電極材料,可顯著提高釩液流電池功率密度和能量效率。這種新型電極材料,有望助推釩液流電池“提質降本”,為其進一步商業化應用提供了新思路。目前,成果進入應用孵化階段,這一研究成果也于日前發布于全球工程技術與材料類著名期刊《SMALL》上??稍偕茉撮_發和利用的迫切性,眾所周知??稍偕茉吹目焖侔l展,則有賴于高安全、低成本、長壽命的大規模儲能新技術。電化學儲能,是儲能技術的一個重要分支。其中,釩液流電池因具有循環壽命長、安全可靠、功率與容量獨立等優點,是目前最有應用前景的大規模儲能技術之一。不過,要將這類電池產業化,則“受制”于電池性能和成本。電極材料是決定釩液流電池功率成本和效率的關鍵材料之一。目前,最常用的電極材料為碳氈或石墨氈,這類電極材料對釩離子的催化活性低,比表面積也低,成為釩液流電池“提質降本”,進入商業化應用的瓶頸。尋找到高活性、低成本的電極材料,是業內專家研究的熱點和重點。研究團隊歷時3年,開發了該種普魯士藍復合電極,有效提升了釩離子反應活性,從而顯著提高了釩液流電池功率密度和能量效率?!坝眠@個復合電極組裝的釩液流電池,功率密度較碳氈電極提升了50%以上。在100毫安每平方厘米的電流密度下,能量效率甚至超過88%?!倍∶勒f。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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釩電池能否挑戰鋰電池地位?業內專家:前者更適合規模儲能環節

鋰電池產業已經十分成熟,資本市場也已經孕育了寧德時代(300750,SZ)等優質龍頭。新能源電池的路線這么多,這一產業未來是否還會有黑馬殺出?釩電池成為被看好的其中一條路線。今日(7月31日),由四川省釩鈦鋼鐵產業協會和中國鐵合金在線聯合主辦的第十屆中國釩業發展論壇在成都召開。會上,釩電池技術路線成為業內熱議問題。多位業內專家表示,隨著風能、太陽能等清潔能源的發展,儲能環節將為釩電池帶來巨大的需求。相較鋰電池,釩電池的安全性、儲能容量都有優勢。不過,釩電池要完成成熟的商業化進程,還需要解決高成本等制約條件。中國科學院金屬研究所研究員嚴川偉表示,大規模儲能環節適合釩電池。圖片來源:每經記者 胥帥 攝釩電池需求在規模電力儲能在第十屆中國釩業發展論壇上,釩資源的發展等成為熱議問題?!凹涌炫嘤澜缂夆C鈦鋼鐵現代產業集群?!彼拇ㄊ〗洕托畔⒒瘡d黨組成員、副廳長翟剛在論壇上表示,四川釩資源儲量約占全國總儲量的63%,大部分集中在四川攀西地區。其中,攀鋼集團釩產業國內第一,目前也是世界排位第一。在四川省“5+1”現代產業體系中,提出加快建設釩鈦鋼鐵稀土等先進材料產業。釩電池,曾經在2018年火過一陣。伴隨釩電池概念的興起,2018年的攀鋼釩鈦因掌握上游資源被資金熱炒。當年9月到10月間,攀鋼釩鈦(000629,SZ)股價上漲超過了50%。不過釩電池的商業應用遲遲未有突破,炒作幅度自然無法與成熟的鋰電池板塊相比擬。從規???,截至2019年底,中國已投運儲能項目累計裝機規模32.4GW,其中電化學儲能的累計裝機規模位列第二。這當中,鋰離子電池的累計裝機規模最大,為1378.3MW,占比80.6%;釩電池為代表的液流電池裝機規模僅有20.52MW,占比1.2%。不過釩電池的裝機量正在逐步增長,據國際釩技術委員會統計,全球在運行的釩電池項目達到113個,總裝機為39.664MW,總容量為209.8MWh。四川星明能源環??萍加邢薰靖笨偣こ處煆堉以1硎?,2020年上半年,國內外釩電池生產和應用市場已逐漸活躍?!扳C電池現在處于商業化前期,它主要應用于新能源儲能環節?!睆堉以8嬖V《每日經濟新聞》記者,儲能是釩電池的最大優勢,特別適用風力發電、光伏發電的儲能環節,“像光伏發電主要在白天作業,晚上沒有陽光怎么辦?”中國科學院金屬研究所研究員嚴川偉表示,新能源產業鏈的儲能需求,對釩電池這類液流電池來說是剛性需求?!皟δ鼙仨氉龅侥茉窗踩?,要求電池具備穩定性。大規模儲能環節,釩電池安全的穩定性就很高?!眹来▊Α睹咳战洕侣劇酚浾弑硎?,根據《關于促進儲能技術與產業發展的指導意見》,以10%為配比,2020年光伏發電儲能達到6GW,儲能金額為300億元。不只是光伏,電網削峰填谷同樣存在巨大的儲能需求。商業化突破需降低成本通常來說,釩電池都會被用來與鋰電池比,但嚴川偉認為這樣的比較并不科學。嚴川偉表示,鋰電池和釩電池的應用場景不一樣,比較優勢不一樣,缺點也是各不相同。更為關鍵的是,鋰電池已經進入成熟的商業化運作,釩電池距離這一市場水平還有一段路要走?!颁囯姵氐睦碚摵蛻煤艹墒?,能量密度很高,這是優勢。但釩電池是用于規模電力的用途?!眹来▊フf,這涉及到不同的產業環節,釩電池適合大容量儲能應用,鋰電池則涉及小容量?;诓煌膽脠鼍?,兩種電池展現的技術優勢也各不一樣。釩電池充放電不涉及固相反應,電解液使用的損耗非常小?;谶@一優勢,釩電池用于大規模電力儲能時,會減少傳輸階段的電力損耗。張忠裕說,況且釩電池體量比鋰電池大,這決定它很難直接用于新能源汽車。但需要注意的是,釩電池雖然展示了在儲能領域的技術優勢,可商業化進程為何沒有大的突破?“主要還是成本太大?!睆堉以Uf,他此次在論壇的報告主題就是降低釩電池成本,“10kW/40kWh釩電池儲能系統為例,儲能系統成本占比最大為釩電解液成本,占總成本的41%,電堆成本達到37%,兩者總和達到78%。降低釩電池價格最有效的辦法就是降低釩電解液及電堆的生產成本?!眹来▊ケ硎?,降電堆成本就是要開發低成本材料、提高電流密度,降電解液成本就是要有低成本的釩源、低成本技術路線。張忠裕說,釩電池的材料成本高,“主要是沒有大規模商業化,缺乏產業配套的企業。產業成熟,規模經濟起來了,單位成本就會降低?!绷硪环矫?,張忠裕認為,釩電池產業環節具有較高的門檻,即初始的投資要求較高,“雖然拉長時間周期,整體成本和鋰電池差不多。但它的初始投入資金就高出很多?!彼?,嚴川偉也建議企業要進入釩電池領域,需要明確在產業鏈的定位。嚴川偉和張忠裕均表示,釩電池解決了經濟性問題,那么產業化和商業化的那天就能很快到來。但也有業內人士表示,釩電池是釩需求潛在增長點,但不確定性很大,“有一定前景,仍需要通過示范工程驗證”。不過總體來看,釩電池的未來還是被廣為看好,釩礦資源也會有需求。

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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