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锂离子电池电化学性能机理分析——内阻分解

时间:2018-09-23 07:09来源:未知 作者:秒速赛车 点击:
学术界和产业界一直努力追求实现锂离子电池优异的倍率、高低温充放电、循环寿命等电化学性能。但是,从成熟产品的角度去看,总是面临着跷跷板问题,即锂离子电池某些性能的提

  学术界和产业界一直努力追求实现锂离子电池优异的倍率、高低温充放电、循环寿命等电化学性能。但是,从成熟产品的角度去看,总是面临着“跷跷板”问题,即锂离子电池某些性能的提升会伴随着其它性能的降低,如何找到平衡点?让我们先从锂离子电池的基本电化学特性谈起。

  锂离子电池工作时,同时发生电子传导和离子迁移的过程,图1所示为锂离子电池充电过程中的工作示意图。

  在充放电过程中,锂离子电池正极发生氧化反应,电子经过导电剂等导电网络传递到集流体并到达负极;锂离子则从正极材料晶格中脱嵌出来,和电解液中溶剂分子结合,形成溶剂化的锂离子,在电场和离子浓度差异的驱动下,穿过隔离膜到达负极,得到电子发生还原反应,嵌入负极材料中。

  放电过程则与之相反,电子在活性物质、导电剂、集流体等传递过程中,以及锂离子在固相中的扩散、在溶液中的迁移过程中,都会形成阻抗,导致电池的电压下降。表现为电化学极化、浓差极化及内阻损失。工作电压的公式可表达为图2所示。

  锂离子电池的阻抗由离子阻抗、电子阻抗、界面阻抗三大部分构成,可以进一步细分为以下部分:

  从材料的角度来看,以正极材料为例(表1),扩散系数和电导率与晶体结构相关,钴酸锂等2D层状结构的扩散系数高,电导率好。而1D单向隧道结构的磷酸铁锂材料扩散系数低,电导率差。同比之下,前者的倍率性能优良,放电平台较高。

  值得一提的是减少颗粒尺寸的方法在负极材料中并不可行,是因为负极比表面积随颗粒尺寸减少而增大,导致更多的Li消耗形成SEI层。

  锂离子在液相中的迁移能力与电解液的溶剂和锂盐类型息息相关。电解液最重要的参数为介电常数和粘度。前者反映形成溶剂化锂离子的能力,后者则反映离子迁移的阻力。通过电解液溶剂种类和添加剂的优化,提高离子电导率。

  对于正极,负极和电解液,锂离子在其中的固相扩散或液相扩散,受环境温度的影响较大,符合Arrhenius方程。针对不同温度区间应用的锂离子电池可以对材料进行优化配组。

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  而且,2018年行业内就像宁德时代这样的一线企业,通过技术、品质和规模优势逐渐蚕食市场份额,而二三线企业的低端产能面临被淘汰的危机。目前新能源汽车和动力电池领域外商投资条件已经开放,2020年补贴完全取消后,国内动力电池企业将面临来自国内外企业的全方位竞争,全球化竞争更将加剧。

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  研发人员461多。其中硕博人数占50%以上。研发投入为营收的5%左右。

  上榜理由:作为被日韩动力电池企业对标的国内的唯一一家竞争对手,CATL在动力电池领域的综合竞争力在国内当属领先,虽然动力电池规模上目前还不能排名行业老大,但是其电池技术和品质首先得到了国际豪华品牌宝马的认可,也算是国内第一家也是唯一一家给国际车厂配套的动力电池企业。另外,CATL在产业链的布局也相当完善,从材料(东莞凯欣、江西紫宸、TNS)到电池组(电芯、BMS、电池系统)再到回收应用(广东邦普),甚至在锂电设备领域也有所涉足。与ATL的低调不同的是,CATL在企业推广和宣传方面也是不遗余力,且其即将推行的一系列资本运作也将是未来中国锂电产业界的大事情。

  BYD(高能量电池) BYD 比亚迪股份有限公司(以下简称“比亚迪”)创立于 1995 年,是一家香港上市的高新技术民营企业,现拥有IT 和汽车两大产业群。目前比亚迪占据了世界9.8%的锂离子电池市场份额,为国内最大的锂离子电池生产企业,主要生产高能量电池,出货量约为300 万节/月,该公司目前正在加紧开发高功率电池。

  顺便纠正一个大家广泛接受的错误说法:聚合物锂电池并不代表更轻薄。轻薄或者厚重从来都是与能量密度密切相关的,无论电池是圆柱体或者是方形,在同一时期,相同容量的聚合物锂电池与18650锂电池的体积重量是没有显著区别的。

  内饰设计采用多种不同配色方案,以满足更多消费者需求。尽管欧拉iQ的中控屏尺寸并不算太大,不过操作系统从UI设计到系统流畅度表现都很好,并集成了车载蓝牙,收音机,倒车影像以及CarLife功能。

  微宏动力是Microvast公司的子公司,生产基地位于浙江省湖州市。微宏动力以快充钛酸锂动力电池为主。目前总体产能1.5Gwh左右,在建二期产能4Gwh,主要客户为北汽福田、南车时代、陆地方舟、南京金龙、厦门金龙、中通客车、重庆恒通等。2015年上半年,微宏动力动力电池业务产值约为4.5亿元。秒速赛车软件:

  锂电池也分成两大类:不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池,它只能将化学能一次性地转化为电能,不能将电能还原回化学能(或者还原性能极差)。而可充电的电池称为二次性电池(也称为蓄电池)。它能将电能转变成化学能储存起来,在使用时,再将化学能转换成电能,它是可逆的,如电能化学能锂电池的主要特点

  该参考设计用于TMS3DMS335/DM355数字信号处理器(DSP),并用于电压、电流和排序要求。

  上榜理由:2015年算是力神发展史上极其重要的一年,大股东中海油退出,而中国电子科技集团(CECT)重新成为力神的控股股东。易主后的力神电池仍没有摆脱央企的机制,相对于竞争对手而言,力神总是会慢一步。但是作为锂离子电池的龙头企业,力神在技术和产品上还是具备相当竞争力的,2015年又通过华霆动力开始大规模给江淮供应圆柱18650三元电芯,近期又传闻力神在进行一系列的资本运作,唯有从机制上进行改革,力神才能进一步提升其竞争力。

  从结构上看,PO4四面体位于FeO6层之间,这在一定程度上阻碍了锂离子的扩散运动。此外,共顶点的FeO6八面体具有相对较低的电子传导率。这使得磷酸铁锂只能在小的放电倍率下充放电,而在大倍率放电条件下,内部的锂离子来不及迁出,电化学极化就会很大。

  通过优化现有材料,老式锂离子电池已能实现每年5%左右的性能提升。提高电池容量的最直接方法是增加在任一电极中存储的锂离子数量。到目前为止,电池寿命的大部分改进都是通过阴极的镍、锰和钴的某些组合实现。当这些金属结合在一起时,其晶体结构可更有效地储存锂离子,还使离子通过阴极移动到阳极比其他材料更容易。但阳极基本上都是用同一材料--石墨制成。

  在新能源领域这一块,车企需要通过工信部的审核才能够拥有新能源汽车产品的生产资格权,这也侧面放映了国家在这一领域的审查力度之大。而最近值得一说的是,工信部点名30家新能源车企一年内未生产任何新能源车型,这一点触及了《工信部39号令》的要求,也因此获得工信部予以特别公示,以及再次生产必须获得工信部的重新审核。

  国轩高科总部在安徽合肥,在昆山、南京和武汉也在建设新的生产基地。产业链涵盖了磷酸铁锂正极材料、电芯生产、BMS和PACK等环节。国轩高科目前的有效产能1.5Gwh,主要为方形和圆柱形动力电池电芯。国轩高科的主要客户包括南京金龙、江淮汽车、安凯客车、中联重科、上海申沃、东风汽车、河北御捷等。2015年上半年,国轩高科动力电池营业收入约7.5亿元左右。

  图3. 钛酸锂水合物前驱体在加热脱水过程中的X射线衍射分析(a-b)以及电化学性能对比图(c-d)。

(责任编辑:秒速赛车)
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