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磷酸铁锂电池包需求暴增,提高锂电低温性能和

  • 作者:华宇金钟
  • 发布时间:2021-05-13 10:33
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  磷酸铁锂离子电池包需求暴增,提高锂电低温性能和回收成关键。新能源汽车产业在最近几年迎来了爆发式上升,因此锂离子电池产业也迎来了快速上升。但是,在锂电高速发展下,一系列问题就浮现出来,假如磷酸铁锂离子电池包低温性能差、回收利用成痛点等等。

  一、磷酸铁锂离子电池包需求暴增:

  全球磷酸铁锂离子电池材料市场在2014年-2020年期间的年上升幅度预计可以达到30%,其中最重要的原因在于工业电池、电动巴士以及电动汽车得到了进一步的广泛应用。此外预计从2020年开始,磷酸铁锂离子电池包还将进一步取代微混合动力汽车上的传统铅酸电池这将会进一步推动磷酸铁锂离子电池的广泛应用。总而言之,磷酸铁锂离子电池的市场需求预计将从2015年的25000吨到2020年时上升到100000吨。

  二、提高锂离子电池低温性能问题:

  小编觉得整个思路是从正极、负极、电液、粘结剂四块提高磷酸铁锂离子电池包的低温性能。

  正极方面:现在都是纳米化,它的粒径、电阻力,AB平面轴长大小三方面会影响到整个电池低温的特性。通过三种工艺制备了磷酸铁锂,从我们整个制备的条件来讲,不同的磷酸铁锂工艺纳米化跟包覆,我们从AB面的轴长来看,AB面轴长的增大使得锂离子迁移通道会变大,将有利于提高电池倍率的性能。不同工艺对正极也有不同的影响,100到200纳米粒径磷酸铁锂做出的电池低温放电特性比较好,在-20度可以释放94%,也就是粒径的纳米化缩短了迁移的路径,也提高了低温放电的性能,因为磷酸铁锂放电重要是跟正极有关。

  负极方面:考虑充电特性,锂离子电池低温充电重要是负极影响,包括粒径大小还有负极的间距变化,选取了三种不同的人造石墨作为负极,来研究不同的层间距和粒径对低温特性的影响。从三种材料来看,层间距大的颗粒石墨,从阻抗来讲,本体阻抗和离子迁移阻抗比较小一点。

  充电方面,冬天低温下放电问题不大,重要是低温充电。因为在横流比方面,1C或者0.5C的横流比非常关键,到恒压要非常长时间,通过改进三种不同石墨的比较,发现其中一种在-20度充电恒流比有比较大的改善,从40%提高到70%多,层间距的增大,还有粒径的减小。

  电解液:在-20度,-30度下电解液结冰,黏度增大,形成性能恶化。电解液从三方面:溶剂,锂盐,添加剂。不同锂盐对低温的充放电的特性有一定的影响。固定溶剂体系和锂盐基础上,低温添加剂可以使放电容量从85%提高到90%,也就是说,整个电解液体系中,溶剂、锂盐还有添加剂都对我们的动力锂电池低温特性有一定的影响,包括其他的材料体系相同适用。”

  粘结剂:有三种,两种点状,一种线状的。-20度充放电情况下,两种点状大概做了70多到80的循环以后,整个极片是有粘结剂失效的现状,而采用线状的粘结剂不会存在这个问题。在整个体系上,从正极、负极、电解液到粘结剂的改善以后,我们在磷酸铁锂离子电池包单体这块做得比较好的效果,一个是充电特性,-20、-30、-40度温度下0.5C充电恒流比可以达到62.9%,-20度温度下放电可以放出94%,这是倍率跟循环的一些特性。

  从总体上讲,新能源汽车在北方的正常运营,低温条件下不只是电池单体能够解决充电问题,要通过pack还有BMS整个循环电池的涉猎,还有保障模式的创新,加起来才能充分保障新能源汽车在北方低温正常运营。

  三、动力锂离子电池回收成痛点:

  锂离子电池报废以后,如何对其进行回收利用,成为了未来新能源汽车电池行业面对的重要问题。现实情况是,动力锂电池的回收进程相对缓慢。回收利用中的技术和环保问题尚未解决、回收模式不明确、产业链不够完整、回收渠道窄等。

  在回收技术方面,由于电池型号庞杂、技术路线不统一,必然导致分选成本高、拆解难度大,所以并非每个公司都可以进行回收利用。另外,快速检测手段不完善、再次集成的良品率低等问题,也会严重影响动力锂电池回收公司的积极性。

  要实现对动力锂电池的梯次利用,要建立动力锂电池全生命周期监测系统,对电池的健康状态进行实时评估。报废汽车拆解公司要与汽车生产公司、动力锂电池生产公司、回收利用公司建立合作网络。再生利用严格遵守环保法律法规、标准和技术规范。

  磷酸铁锂离子电池包由于其能量密度高、体积小重量轻、高温性能好、安全环保、无记忆效应等优势,优于其他储能电池类型,被广泛的公司所接受。未来锂离子电池热度只会只增不减。在技术和回收方面,也会研发出一套完美的解决方法,使得锂离子电池性能优势不断完善。

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