锂电池

锂动力电池的简单介绍
一、锂动力电池的主要构成
1)电池盖
2)正极----活性物质为氧化钴锂
3)隔膜----一种特殊的复合膜
4)负极----活性物质为碳
5)有机电解液
6)电池壳
1、正极材料
       用于锂电池的正极材料包括钴酸锂(LiCoO2),锰酸锂(LiMn2O4)和磷酸铁锂(LiFePO4,钴酸锂(LiCoO2)正极材料在1980 年首次报道,是目前应用最广泛的锂电池
正极材料,但由于钴金属储量少,价格昂贵,因此成本高。而且作为动力电池企安全行存在问题。为了降低成本,采用金属锰代替金属钴,形成锰酸锂(LiMn2O4),但锰酸锂电池循环寿命短且高温环境下循环寿命更差(60以上寿命降低一半)。磷酸铁锂(LiFePO4)具有前两者的优点,但不含钴等贵金属,原材料价格低且磷、锂、铁资源丰富,理论电容量大,循环寿命长,是锂电池中公认的最有发展前途的产品。
       
       2006 年我国锂电池正极材料需求量达到万吨,其中钴酸锂和锰酸锂两种产品占据96%的分额。中信国安、大连太阳集团、天津巴莫科技等钴酸锂和锰酸锂生产企业不断扩能,总产能超过8000 吨,但仍需大量从国外进口。中信国安拥有万吨碳酸锂项目,是生产钴酸锂和锰酸锂的原料,控股90%的子公司中信国安盟固利从事锂电池材料生产,是目前国内最大的锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂的生产厂家。中国宝安旗下的天骄科技是国内主要的正极制造商之一,月产量达到100 吨。
       
       2、负极材料
       
纤维素水解
       负极材料主要包括碳材料(石墨、碳纳米管)、锂合金材料以及化合物负极材料。初期,负极材料是金属锂,它是比容量最高的负极材料,但是金属锂异常活泼,能与许多物质发生反应。随后,索尼公司完成了碳最为负极材料的商业化,碳负极材料逐渐成为主流。最近的发展集中在锡基氧化物以及钛酸锂,有望进一步提高负极材料的性能。
       
       中国宝安控股子公司深圳市贝特瑞新能源材料股份有限公司在负极材料领域中国产能第一,世界产能第三。衫衫股份是主要的负极制造商,公司的控股子公司上海杉杉科技,拥有1200 吨锂电池负极材料--积分声级计中间相炭微球的产能。
       
       3、电解液
       
       锂电池的电解液分为水溶液电解液和有机溶剂电解液,水溶液电解液具有离子状态稳定和电导率高的优点,但是最高电压只能在20 伏以内。后来采用含有六氟磷酸锂、ECDMC 等的有机体系电解液,电池的工作电压大幅提高,但是有机溶剂的电导率比水溶液低很多,有机电解液的输出功率比较低。江苏国泰控股子公司华荣化工生产锂电池电解液,
目前的产能为2000 /年,09 年中期计划扩能到5000 /年,有望成为全球最大生产企业。衫衫旗下的东莞杉杉电解液的销售额与销售量目前已经排名国内第二位。
二、 锂动力电池的优越性能
我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镉镍电池(Ni/cd)和氢镍电池(Ni/cd)来讲的。那么,锂离子电池究竟好在哪里呢?
1)工作电压高 2)比能量大 3)循环寿命长 4)自放电率低 5)无记忆效应 6)无污染
三、锂动力电池的组装过程
锂动力电池的工艺及技术要求非常严格、复杂,这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。
1)制浆
用专门的溶剂和粘贴剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆
状的正负极物质。
2)涂膜
将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正极极片和负极极片。
3)装配
按正极片-隔膜-负极片-隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕制成电池极芯,再经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池。
4 化成
用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测,筛选出合格的成品电池,待出厂。
四、锂动力电池的安全特性
锂动力电池已非常广泛地应用于人们的日常生活中,所以它的安全性能绝对应该是锂离子
电池的第一项考核指标。对于锂动力电池安全性能的考核指标,国际上规定了非常严格的标准,一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件。
1 短路:不起火,不爆炸;
2 过充电:不起火,不爆炸
3 热箱试验:不起火,不爆炸(150恒温10min
4 针刺:不爆炸(用直径3mm钉穿透电池)
5 平板冲击:不起火,不爆炸(10kg重物自1米高处砸向电池)
6 焚烧:不爆炸(煤气火焰烧烤电池)
锂离子动力蓄电池:
锂离子动力电池是目前最具发展前景的电池,大容量锂离子动力电池的使用技术已趋于成熟,已达到了电动汽车的使用要求。锂离子电池具有以下优点。
1 能量密度高,其体积能量密度和质量能量密度分别可达450W•h/dm3150W•h/kg,而且还在不断提高。
2 平均输出电压高(约3.6V),为Ni-CdNi-MH电池的3倍;输出功率大。(3 自放电小,每月10%一下,不到Ni-CdNi-MH的一半。
4 没有Ni-CdNi-MH电池一样的记忆效应,循环性能优越。
5 可快速充电,IC充电时可达标称容量的80%以上;充电效率高,每1次循环后基本上为100%
6 工作温度范围宽,-30+45,随着电解质和正极的改进,期望能拓宽到-40+70,低温有可能拓展到-60
7 残留容量的测试比较方便。
8 无需维修;对环境较为友好,成为绿电池。
栅栏技术(9 使用寿命长,100%DOD充放电可达900次以上;当采用浅深度(30%DOD)充电时,
循环次数已经超过5000次。
当然,锂离子电池也有一些不足之处:
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1 成本高,主要是正极材料LiCoO2的价格高,随着正极材料的不断发展,可以采用LiMn2O4等为正极,从而有望大大降低锂离子电池的成本;
2 必须有特殊的保护电路,以防止过充或过放;
3 与普通电池的相容性差,因为一般要在用3节普通电池(3.6V)的情况下才能用锂离子电池替代。
  事实上,安全问题是锂离子动力蓄电池的最大技术难点,通过多年努力,我国在这一关键技术上有了明显突破。通过改变电极材料(采用磷酸铁锂做锂离子动力电池的电极材料)和完善电池结构设计等措施,已可以使多种锂离子单体电池通过包括过充电、短路、过放电、挤压和针刺等滥用试验规范要求,电池安全性能有很大改善。
时效处理设备  另外,锂离子电池快速充放电的性能较差,需要进一步解决对其充放电过程的控制和配备
专用的充电器。对于大容量锂离子电池组,还要解决电池组的可靠性和各个单体电池之间的一致性。锂的制取较困难,管理和使用较复杂,要求有严格的安全措施,需要配备电子保护电路、电池管理系统和管理系统等等,因此,其复数装置更复杂,无形中增加了电池组的造价。
  锂离子动力电池作为一种新型的动力技术,使用时必须串联才能达到使用电压要求,单体性能上参差不齐并不全是电池生产技术问题;即使每一道工序都经过严格的检测程序,每只电池的电压、内阻、容量一致,使用一段时间后也会产生差异。同其优点相比,这些缺点不成为主要问题,特别是用于高科技、高附加值(如充电动轿车)产品中,因此应用范围非常广泛。
国内外车用锂离子电池
  车用锂离子动力电池是在一次性锂电池基础上发展起来的,是目前纯电动车用电池研发的主要方向。锂离子电池具有无记忆性、自放电率低、环保、高比能量、高比功率等诸多优点,是继镍氢电池之后,最受研发机构和汽车厂商青睐的潜力车载电池。
线切
  根据锂离子电池所用电解质材料不同,锂离子电池可以分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类,液态锂离子电池使用的是液体电解质,而聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替。
  根据正极材料的差异,锂离子动力锂电池主要包括钴酸锂电池、镍酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等,正极是含锂金属化合物(LiCoO2LiFePO4LiMn2O4等),负极是碳素材料。早期研发的钴酸锂和镍酸锂电池由于含钴和镍,成本较高,而且还存在稳定性不好等缺点的制约,发展遇到瓶颈。新近研发的锰酸锂电池和磷酸铁锂电池技术有了较大进展,解决了不稳定、易爆炸的安全问题,得以在众多电动汽车进行应用。例如20096月开始量产的三菱iMiEV电动车、2009年夏季上市的梅赛德斯-奔驰S400 Blue HYBRID混合动力车都使用锂离子电池作为其动力系统。其他国际上主流汽车公司,如福特、日产、雪佛兰等,也都计划于20092010年推出基于锂离子电池的电动汽车。
虽然目前锂离子电池在电池管理系统、电池组应用技术、安全性能、高额成本等方面还存在一定局限,需要继续进一步发展,但从当前各类车用动力电池性能比较、技术水平及其发展趋势来看,锂离子动力电池应用前景更好,若其电池成本等问题可以解决,将逐渐取代铅酸电池和镍金属电池,成为纯电动汽车和插电式混合动力汽车的主要动力选择。
中信国安旗下的中信国安盟固利,是国内最大的锂电池正极质料钴酸锂和锰酸锂的生产厂家,同时也是国内外唯一大规模生产动力锂离子二次电池的厂家,其动力电池被北奥组委确定为2008北奥运独家供给产品,而其他相关品种还包括江苏国泰、矿业、杉杉股份等。
中通客车(000957)公司是唯一一家开发国家十一五“863计划节能与新能源汽车重大项目,即串联混合动力客车产品开发奥运用纯电动客车整车研发项目的企业,其低地板混合动力客车和奥运用纯电动客车,采用国际一流水平的电控系统,实现了每公里耗电量仅为1.1度,同时选用锂电池驱动,完全达到排放标准,充电一次能够持续行驶250公里,节能、环保作用非常明显,代表了目前我国纯电动车领域先进水平。在日前举办的世界客车博览亚洲展览会上,中通客车推出的纯电动节能环保客车LCK6128EV,荣膺“2008BAAV最佳环保客车奖,成为当今中国环保客车领域中的佼佼者。

  金马股份(000980)公司金马股份有雄厚的专业汽配生产基础,开发电动车条件得天独厚,公司把电动车品牌取名为保时龙,国内老百姓多崇尚名牌,造型时尚、技术先进的保时龙电动车成为同行业最具成长性的品牌之一。保时龙电动车由金马股份电动车事业部生产,由于金马股份在汽车关键零部件、电机、控制器方面居全国领先地位,承于专
业制造汽车的质量保证体系,保时龙电动车一经推出就风靡市场。

  澳柯玛(600336)拟将锂离子电池项目退出 澳柯玛是我国电动车行业的领军企业,公司自主研发的电动自行车、电动三轮车、多用途电动汽车等,获国家专利几十项。据澳柯玛年报披露,公司在行业内首次开发成功电管家均衡充电专利技术,取得了引发行业技术革命的重大成果,电池延长寿命 30%,解决了电动车充电不稳定、易损坏电池的老大难问题,这一专利技术无论对于行业还是公司都将产生积极而深远的影响。最新公告:公司公告称,控股子公司新能源公司锂离子电池项目生产经营未达公司预期目标,根据公司确定的剥离非主业的战略发展目标,公司拟将锂离子电池项目退出。
 澳柯玛:子公司澳柯玛新能源技术公司生产锂电池。
 TCL集团:子公司生产锂电池。
   比亚迪:新能源汽车战略核心是发展 DM(双模)汽车;目前有 E6纯电动汽车和 F6DMF3DM 双模汽车三款新能源车型,核心技术为磷酸锂铁电池技术,预计 F3DM 将于 08年底上市,E6 F6DM将于09年上市。

本文发布于:2024-09-24 09:24:47,感谢您对本站的认可!

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