登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
出于保护环境的目的,国家正在加速推动锂离子电池取代传统的铅酸电池,采用锂离子电池替代铅酸电池作为汽车启停电源需要锂离子电池具有非常高的倍率放电能力,通常需要达到20-30C的放电倍率,但是我们目前对高倍率电池的体系设计和寿命衰降机理还缺少系统的研究。
(来源:微信公众号“新能源Leader”作者:凭栏眺)
近日,德国卡尔斯鲁厄理工学院的Alexander Scht(第一作者)和Anna Smith(通讯作者)等对不同体系(LCO/LFP)电池的高倍率放电性能和在大倍率放电(最大45C)循环中的衰降机理进行了分析和研究,分析表明LCO/石墨体系的倍率性能要优于LFP/石墨体系,衰降机理研究则表明大倍率放电下的容量衰降加速主要源于高倍率放电导致的高温。
实验过程中采用的电池如下表所示,大部分电池的正极材料为LCO,部分电池采用LFP,9款电池中有8款都采用了软包电池结构,一款采用了圆柱形结构(LFP2),电池的最大倍率放电能力如下表所示,大多数电池在最高倍率下的容量保持率都能够>50%(相对于1C容量),只有LCO2电池倍率放电能力较差,在45C下容量保持率仅为7.7%,65C仅为2.1%,100C时还不到0.1%,倍率放电能力最好的为LCO5(65C容量保持率93.4%)和LCO7HV(65C容量保持率为60.1%)。
上述的9种电池中软包电池结构都为Z字型叠片(如下图A所示),圆柱形电池的为26650结构,电芯采用卷绕结构,正负极分别引出4个极耳(如下图B所示)。
几种电池的倍率负极从形貌上可以分为四类:其中下图a为破碎的小片状石墨,大部分粒径在1-5um,部分大颗粒尺寸可达10-15um,石墨颗粒表面光滑,电池LCO1和LCO2(来自厂家A)采用该类型石墨;下图b为大尺寸的片状石墨,大部分颗粒的粒径可达5-10um,部分大尺寸的颗粒可达20-25um,石墨颗粒表面粗糙,电池LCO3、LCO4和LFP1(来自厂家B)采用该石墨。下图c为第三类负极,负极呈现直径为10um左右的球形颗粒,表面比较粗糙,电池LCO5、LCO6HV和LCO7HV(来自厂家B)采用该类型石墨。下图d展示了第四种石墨材料,该石墨具有与第二类石墨类似的颗粒形貌,但是颗粒表面要更加光滑,只有电池LFP2采用该负极。
从下图E和F能够看到,相比于球形石墨,片状石墨能够获得更高的压实密度,从更大的倍率图片中能够看到几乎所有的负极都采用炭黑作为导电剂,仅有LFP2电池还在负极中添加了气相生长碳纤维(VGCF)。
正极形貌如下图所示,根据形貌LCO正极可以分为三类:其中第一类如下图A所示,LCO颗粒的直径在1um左右,部分大颗粒能够达到2-3um,LCO颗粒之间分布大量的导电剂团簇(电池LCO1、LCO3和LCO5位该类型);第二类如下图b所示,该类型LCO颗粒与第一种比较类似,但是导电剂要少的多(电池LCO2和LCO4为该类型);第三类如下图c所示,LCO颗粒直径为5-6um,这主要是出于降低颗粒比表面积,减少高电压下的副反应(电池LCO6HV和LCO7HV为该类型)。下图d为LFP正极,呈现出典型的纳米LFP材料形貌。
提高锂离子电池功率密度最为有效的办法是降低正负极的厚度,例如LCO3和LCO6HV电池的正极和负极厚度分别为42-55um和58-59um,而其他电池正极和负极厚度则为20-35um和26-42um,因此LCO3和LCO6HV的功率密度仅为1770-2000W/kg,远低于其他电池(>3700W/kg)。提高功率密度的另外一个方法就是提高导电剂的含量,例如LCO4和LCO2电池的碳含量为3.2-3.8%,其功率密度为3700-4100W/kg,而碳含量达到5.4-5.5%的其他电池的功率密度可达5400W/kg以上(这里的碳不仅仅来自导电剂,还有粘结剂中的碳元素)。影响锂离子电池的功率密度的另外一大因素就是活性物质的形貌,LCO颗粒较大的LCO7HV电池功率密度为5400W/kg,而采用小颗粒LCO的LCO5电池的功率密度可达7600W/kg。
下图为几种不同体系的锂离子电池的在1C充电和不同倍率放电的循环曲线,可以看到不同的电池在循环性能上存在明显的差距,采用高压LCO材料的电池LCO6HV和LCO7HV电池在前10次循环中容量损失就超过了10%,这可能与高电压下正极表面形成一层钝化膜有关系。其次,放电倍率对于电池的衰降速度也有显著的影响,对于LCO5和LCO7HV将放电倍率从25C提高到45C则循环次数会降低到原来的1/2和2/3,如果将放电倍率降低到1C,则电池的循环寿命还将大幅提升,大多数的电池的循环寿命都能够超过1500次,LCO1、LCO2、LCO7HV和LFP2电池在循环1500次后容量保持率仍然能够达到90%以上,而LCO5和LFP1可达85%以上。
为了分析在高倍率下循环后锂离子电池循环寿命的衰降原因,作者将经过高倍率放电循环后的电池进行了解剖,下图为几种电池负极的SEM照片,从图中能够看到除了LFP2电池,其他几种电池的负极循环后惰性层的厚度都大幅增加,特别是对于球形负极而言(LCO5、LCO6HV和LCO7HV电池负极),惰性层生长尤为严重,原本负极颗粒的形貌几乎无法辨认。
下图为正极在循环后的形貌,从图中能够看到正极在循环后,LCO颗粒的表面也出现了惰性层(图中的亮色部分),但是相比于负极惰性层的厚度明显要更薄,而LFP正极在经过循环后形貌没有发生明显的变化,表明LFP材料良好的稳定性。
下图为LCO2、LCO7HV和LFP1电池在循环前后的交流阻抗图谱,从图中能够看到EIS曲线主要由高频区电感、高频区的半圆、中频区半圆和低频区的扩散曲线构成,采用下图中的等效电路进行拟合,其中R1位欧姆阻抗,R2位SEI膜阻抗,R3为电荷交换阻抗,不同倍率循环后不同电池的R1、R2和R3电阻的变化如下表所示,可以看到对于电池LCO1、LCO2、LCO4和LCO5在高倍率循环后R1和R2增加要明显快于低倍率循环,这可能是因为高倍率循环中这几款电池的温度更高,因此导致电解液在负极的分解更加剧烈,导致SEI增厚,因此R2增加,同时电解液大量分解导致欧姆阻抗R1也出现了显著的增加。而电池LCO3无论是在低倍率,还是在高倍率下衰降都很快。而两种采用LFP正极的电池表现也很不相同,对于LFP1电池,无论是高低倍率,还是循环次数长短,其R3都增加了将近十倍,而LFP2电池在循环过程中阻抗值几乎没有发生改变,这表明即便是相同体系的电池的衰降机理也可能并不相同。
从功率密度的角度来看,LCO/石墨体系(7600W/kg)要好于LFP/石墨体系(2100W/kg),这主要是由于LCO材料优异的电子电导率(特别是在高SoC状态下)所致。总的来看高倍率电池的设计应遵循三个点:1)更薄的电极;2)更多的导电剂;3)更小的颗粒。机理分析也表明锂离子电池在高倍率下循环衰降加速的主要原因是来自于大倍率放电产生的高温,在高温下电解液在负极表面大量分解,从而导致SEI膜增厚,使得电池内阻增加,甚至可能导致循环过程中负极析锂,从而加速锂离子电池的衰降。
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
据长沙工信消息,4月18日,位于宁乡高新区的湖南阿斯米新材料有限公司自主研发的万吨级锂离子电池负极前驱体生产线正式启动,这是全球首台套万吨级锂离子电池负极前驱体连续自动化生产线。据了解,阿斯米公司投资30亿元建设锂离子电池石墨负极材料生产及相关设备制造基地项目,一期投资8亿元,设计年产
北极星储能网获悉,据延安招商局消息,4月22日,延安市首个锂离子电池储能项目在黄陵县举行签约仪式。该项目由上海润雅鸿真能源有限公司全资建设,总公司为天津润雅科技股份有限公司。本次签约项目位于黄陵县高新区技术产业园,总建设用地面积60亩,配置容量为300MW/600MWh的磷酸铁锂储能系统,配套一
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国小软包锂离子电池行业发展白皮书(2024年)》。白皮书数据显示,2023年全球小软包锂离子电池出货量54.8亿只,同比下滑2.6%,已经连续两年同比下滑。EVTank表示,全球小软包电池出货量的下滑叠加价格的下跌导致整个行业的市场规模在2023年同比下
日前,合康新能在在互动平台上表示,公司目前没有研发储能锂离子电池。
天力锂能4月16日在投资者互动平台表示,公司2023年研发投入占比接近往年水平,暂未研发锂硫电池。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
得益于电池技术不断提升,以及中高端新能源乘用车车型增多,新能源汽车电池包容量越做越大正成为趋势。电池中国观察到,近段时间,国内多款热门中高端新车均搭载了70kWh-150kWh带电量的“大”电池包,纯电续航里程超600公里,甚至1000公里。这意味着“大”电池包已成为中高端新车标配,(超)长续航也成
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
4月9日,宁德时代德国图林根工厂获得了大众汽车集团模组测试实验室及电芯测试实验室双认证,成为全球首家获得大众集团模组认证、欧洲首家获得大众集团电芯认证的电池制造商(全球首家获得大众集团电芯认证的电池制造商为宁德时代集团总部)。此次认证,是国际一流车企对宁德时代测试验证能力,以及技术
在全球绿色能源和技术的发展浪潮下,我国电源结构持续优化,可再生能源发电装机规模屡创新高。目前,我国已建成了世界上最大的清洁电力供应体系,在全球清洁能源技术价值链中发挥着核心作用。不同于传统能源的是,可再生能源存在着供应不稳定的特点。不同地区、气候下的能源供需存在巨大的差异,在传统
2024年4月7日,为做好电动自行车废锂离子电池回收处置工作,提升电动自行车全链条管理水平,工业和信息化部节能与综合利用司组织召开电动自行车废锂离子电池回收体系建设座谈会,部分地方工业和信息化主管部门、自行车协会及电动自行车生产企业有关人员参加会议。会上,地方工信部门介绍了本地区在推动
北极星储能网获悉,据湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。公司将于拿到相关审批后,开始为期15个月的项目建设,资金来源为自有及自筹资
4月19日,湖南裕能公告称,为满足海外市场需求,提升公司市场地位,公司拟在新加坡设立投资公司,并由投资公司在西班牙设立项目公司,计划投资建设年产5万吨锂电池正极材料项目,总投资金额约为人民币9.82亿元。湖南裕能表示,公司本次对外投资,顺应了全球新能源行业发展趋势,是实施全球化发展战略的
4月22日,惠云钛业公告,拟终止投资建设年产10万吨新能源材料磷酸铁项目,该项目已取得项目备案证、建设用地规划许可证,并已依法取得项目用地的土地使用权。截至目前,该项目已投入资金3031万元。关于终止项目建设的原因,惠云钛业表示,鉴于该项目推进过程中,我国新能源材料市场环境、新能源电池上
当升科技4月19日在互动平台表示,公司已针对电动汽车市场开发出固态电池用关键正极材料,产品已成功导入辉能、清陶、卫蓝新能源、赣锋锂电等固态电池客户,并实现批量销售。
近年来,贵州新能源动力电池及材料产业规模快速增长,发展动能持续增强,供给能力大幅提升,目前已形成动力电池产能37GWh。磷酸铁锂正极材料产能45万吨、磷酸铁产能93万吨、三元正极材料产能10.8万吨……贵州省工业和信息化厅原材料工业处相关负责人介绍,贵州已引进宁德时代、比亚迪、湖南裕能等头部
北极星储能网获悉,据中宏网新疆消息,4月15日,新疆久辰新材料科技有限公司总投资40亿元年产10万吨磷酸锰铁锂正极材料建设项目在新疆伊犁哈萨克自治州霍城县新材料产业园开工奠基。据了解,项目一期于2024年4月开工建设,计划年底建成2条磷酸锰铁锂生产线并投产;二期计划2025年建成2条磷酸锰铁锂生产
磷酸锰铁锂投资热度不减。近日,电池中国获悉,江苏珩创纳米科技有限公司(以下简称“珩创纳米”)完成A轮超1亿元人民币融资,本轮融资由广发信德领投,黄海金控、创维投资、电科基金、正景资本跟投,此轮融资将用于持续产能扩张。在此之前,珩创纳米曾获得沃衍资本Pre-A轮投资。资料显示,珩创纳米成立
中伟股份近日在投资者互动平台表示,公司首期年产8000吨钠电项目已于2023年正式投料投产,实现镍系、钴系、磷系、钠系四大材料体系全覆盖,可为市场不同需求客户提供多元化的产品及技术服务方案,有力保障公司”技术多元化“的战略实施。
北极星电池网获悉,据八闽国资消息,近日,宁德70000吨锂离子电池正极材料(CD车间)项目主体结构封顶仪式顺利完成。该项目是福建省重点项目,总投资24.45亿元,主要建设C、D两幢车间及相关配套,项目建成投产后,预计可年产7万吨锂离子电池正极材料。
北极星电池网获悉,据贝特瑞消息,4月8日上午,贝特瑞地中海年产5万吨锂离子电池正极材料项目在摩洛哥丹吉尔科技城举行开工仪式。贝特瑞地中海公司董事长杨顺毅,贝特瑞地中海公司总经理杨平州,丹吉尔地中海港集团服务板块董事长/摩洛哥丹吉尔科技城(SATT)总经理JaafarMrhardy,SATT常务副总经理/CR
4月11日,山东省人民政府印发济南都市圈发展规划(2024—2030年)(鲁政字〔2024〕34号)。其中提到,立足泰安市(泰山区、岱岳区、肥城市)发展基础,聚力推动“泰山锂谷”“泰山数谷”等一批战略性新兴产业融合集群发展,加速建设“千万千瓦级多元新型储能基地”。规划还指出,前瞻布局未来产业。围
北极星储能网获悉,1月30日,南都电源发布2023年度业绩预告,净利润预计盈利2300万元~3450万元,同比下降89.59%~93.06%。扣除非经常性损益后的净利润盈利4200万元~6300万元,比上年同期增长191.67%~337.51%。对于报告期内净利润同比下降的原因,南都电源表示主要系去年剥离民用动力铅酸电池业务带来大
“储能品牌商,代表了纯正的储能。”储能行业竞争加剧,何去何从?正在成为储能企业的普遍困惑。只有从价值链低点的“制造商”,向价值链高点的“品牌商”进化,才能摆脱低层次内卷,实现更高质量发展,从容应对周期调整。如今,储能品牌商正在顺势崛起,且不乏佼佼者,他们在激烈的市场竞争中,按照“
北极星储能网获悉,山东淄博张店区政府发布《张店区深化新旧动能转换推动绿色低碳高质量发展2023年重点工作任务》。其中提到,加快发展新型储能。要推进能量型锂电池、铅酸电池等储能项目建设。建设一批可再生能源制氢、氢气储能系统和燃料电池分布式发电项目,新型储能规模达到10万千瓦。推动电网数字
7月28日,安徽省固镇县发布安徽省中新能锂电循环科技有限公司锂电池回收、打粉、梯次利用及铅酸电池回收存储项目(一期工程)环境影响评价第一次公示。详情如下:安徽省中新能锂电循环科技有限公司锂电池回收、打粉、梯次利用及铅酸电池回收存储项目(一期工程)环境影响评价第一次公示安徽省中新能锂
2023年5月16至18日,骆驼股份亮相第十五届深圳国际电池技术交流会/展览会(CIBF2023)。作为汽车低压电池行业内龙头企业,公司以低压电池的产品品质赢得了市场的良好口碑,借助产业全面复苏的趋势,将充分助力“双碳”目标达成,促进中国能源电池技术发展与产业升级。本届展览会上,骆驼股份集中展示了
3月9日茂化实华公布,为适应发展和业务拓展需要,公司控股子公司茂名实华东成化工有限公司(“实华东成”)与北京清大环科电源技术有限公司(“清大公司”)以自有资金出资、在山东省淄博市投资设立山东艾瓦瑞能源科技有限公司,注册资本为2100万元人民币,实华东成认缴出资1533万元人民币,持股73%,清大
日前,山西晋城发布《晋城市“十四五”时期“无废城市”建设实施方案》。方案提出,全面开展废铅酸电池等小微企业危险废物的试点收集,制定《晋城市动力蓄电池生产者责任延伸制度》,指导企业做好退役动力蓄电池回收利用,落实生产者责任延伸制度。全文如下:
近日,研究机构EVTank联合伊维经济研究院共同发布了《中国通信基站储能行业发展白皮书(2023年)》。白皮书数据显示,截止到2022年年底,中国累计建成并开通5G基站231.2万个,占全球的60%以上,每年新增加的5G基站数量仍处于快速增长的趋势中。通信基站尤其是5G基站的建设带动了基站储能用锂离子电池的
北极星储能网获悉,2月18日,人民控股集团(安陆)科创产业园项目举行开工活动。据了解人民控股集团(安陆)科创产业园总投资122亿元,占地1500亩,总建筑面积120万平方米。这是安陆市招引的首个“百亿级”工业项目。项目项目涵盖智慧电网、新型双极性铅系叠层电池、光伏储能、铜材深加工、核心配套企
粤宏远A2月14日在投资者互动平台表示,公司目前经营的电池回收业务主要是废旧铅酸电池的回收处置利用。其它动力电池回收的业务开展在立项后需要审批、许可等,还处于前期阶段。
1月13日,宁德市、县生态环境局固体废物管理人员联合对古田县辖区的废铅蓄电池集中收集转运企业开展了现场检查,对辖区内宁德市瑞祥环保科技有限公司开展了废铅酸蓄电池收集、处置节前安全检查。检查组首先对废铅蓄电池贮存场所、包装工具、标识标牌、台账记录、安全措施、新产生废物管理、应急设施、
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!