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      鋰電池發展之路

      鋰電池發展之路

      • 分類:行業新聞
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2019-08-19
      • 訪問量:0

      鋰電池發展之路

      【概要描述】坎坷的鋰電池,技術成熟還在路上。鋰電池發明迄今有49年歷史,可安全性,能密度,價格還不能做到親民。觀各種資訊,無一不側面說鋰電池的工藝復雜,制備工序較多,熱失控突出,失效分析驗證不易驗證。?

      • 分類:行業新聞
      • 作者:
      • 來源:
      • 發布時間:2019-08-19
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      坎坷的鋰電池,技術成熟還在路上。

      鋰電池發明迄今有49年歷史,可安全性,能密度,價格還不能做到親民。觀各種資訊,無一不側面說鋰電池的工藝復雜,制備工序較多,熱失控突出,失效分析驗證不易驗證。

       

      鋰電池發展之路

       

      先科普一下鋰電池的知識,不喜先跳過。

      鋰電池的容量由正極活性物質中鋰離子含量決定。正極過量,電解液鋰離子梯度分布不均等,會析鋰,產生枝晶,易造成安全威脅。電解液起運輸鋰離子作用,量要有保證。電池中的水分會消耗鋰離子,影響容量,同時易跟電解質反應,有氣脹。隔膜起過濾作用,不能破損,否則正負極接觸,會短路。

      如果高溫下工作,電池容量會下降更快,而且壽命也會縮短。

      尤其是鋰電池濫用情況明顯,主要是熱濫用、電濫用和機械濫用。過熱和火災暴露屬于熱濫用。過充、過放電和外部/內部短路是電氣濫用。機械濫用情況包括碰撞、穿透和彎曲。

      總而言之,對鋰電池生產而言,最重要是學會失效分析。方法論上是尋找質量問題原因,在短時間內,找到正確結論,選擇切實可行措施。

      失效分析很簡單,主要包括:明確分析對象,確定失效模式,研究失效機理,判定失效原因,提出預防措施(包括設計改進)。

      一樁失效事件不論是屬于大事故還是小故障,其原因總是包括操作人員、機械設備系統、材料、制造工藝、環境和管理6個方面,解決方法如下。

      第一,比較方法。選擇一個沒有失效的并能與失效系統進行相互比較的系 統,以便從中找出差異。這樣將有利于盡快找出失效的原因。 

      第二,歷史方法。歷史方法的客觀依據,是物質世界的運動變化和因果制約性。就是根據設備在同樣服役條件下,過去表現的情況和變化規律,來推斷現在失效的可能原因。

      第三,邏輯方法。就是根據背景資料(設計、材料、制造的情況等)和失效現場調查 材料以及分析、測試獲得的信息進行分析、比較、綜合、歸納,做出判斷和推論,進而得出 可能的失效原因。 

      針對鋰電池失效來講,主要分兩類:性能失效和安全性失效。

      性能失效是鋰電池的性能達不到使用要求和相關指標,主要有容量衰減或跳水、循環壽命短、倍率性能差、一致性差、易自放電、高低溫性能衰減等。

      安全性失效是鋰電池由于使用不當或者濫用,出現的具有一定安全風險的失效,主要有熱失控、脹氣、漏液、析鋰、短路、膨脹形變等。

      然而從根本上說,失效歸根結底是材料性能與結構被破壞。

      筆者是材料碩士出身,深知牛逼偉大的創造,背后都是材料的革新。

       

      材料失效主要指材料結構、性質、形貌等發生異常和材料間失配。

      舉個例子,正極材料因局部Li+脫嵌速率不一致導致材料所受應力不均而產生的顆粒破碎。硅負極材料因充放電過程中發生體積膨脹收縮而出現的破碎粉化,電解液受到濕度溫度的影響發生分解或變質,石墨負極與電解液中添加劑的碳酸丙烯酯(PC)發生的溶劑共嵌入問題,N/P(負極片容量與正極片容量的比值)過小導致的析鋰。

      對現今銷量還行的電動汽車和混合動力車來說,其核心技術就是電池。與3C消費類電池比較,動力電池雖然價格高、安全性能差,但比能量大、循環壽命長,應用場景更廣闊。

      海闊憑魚躍,天高任鳥飛。時代進步,動力電池的技術日新月異,未來改進應還集中在容量及結構上。

      有一點可肯定的是,無論電池廠商采用哪種技術路線,都需要滿足安全性高、環境溫差范圍廣、充放電功能性強、倍率放電使用性好,成本低等條件。

       

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