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
不同脉冲占空比对脉冲充电的影响
脉冲充电中的负电流放电时间对充电快慢有,一定影响, 放电时间越长, 充电越慢; 保持相同平均电流充电时, 放电时间越长。从下表可以看出,不同占空比对效率和充入电量有明确的影响趋势,但数值差异不是很大。与此相关的,还有两个重要参数,充电时间和温度没有显示。
因此,选择脉冲充电优于持续恒流充电,具体选择占空比,则需要重点考虑电池温升和充电时间诉求。
每一种锂电池在不同状态参数和环境参数下都存在一个最优充电电流值,那么,从电池结构上看,影响这个最优充电值的因素都有哪些。
充电的微观过程
锂电池被称为“摇椅型”电池,带电离子在正负极之间运动,实现电荷转移,给外部电路供电或者从外部电源充电。具体的充电过程中,外电压加载在电池的两极,锂离子从正极材料中脱嵌,进入电解液中,同时产生多余电子通过正极集流体,经外部电路向负极运动;锂离子在电解液中从正极向负极运动,穿过隔膜到达负极;经过负极表面的SEI膜嵌入到负极石墨层状结构中,并与电子结合。
在整个离子和电子的运行过程中,对电荷转移产生影响的电池结构,无论电化学的还是物理的,都将对快速充电性能产生影响。
快充,对电池各部分的要求
对于电池来说,如果要提升功率性能,需要在电池整体的各个环节中都下功夫,主要包括正极、负极、电解液、隔膜和结构设计等。
正极
实际上,各种正极材料几乎都可以用来制造快充型电池,主要需要保证的性能包括电导(减少内阻)、扩散(保证反应动力学)、寿命(不需要解释)、安全(不需要解释)、适当的加工性能(比表面积不可太大,减少副反应,为安全服务)。当然,对于每种具体材料要解决的问题可能有所差异,但是我们一般常见的正极材料都可以通过一系列的优化来满足这些要求,但是不同材料也有所区别:
A、磷酸铁锂可能更侧重于解决电导、低温方面的问题。进行碳包覆,适度纳米化(注意,是适度,绝对不是越细越好的简单逻辑),在颗粒表面处理形成离子导体都是最为典型的策略。
B、三元材料本身电导已经比较好,但是其反应活性太高,因此三元材料少有进行纳米化的工作(纳米化可不是什么万金油式的材料性能提升的解药,尤其是在电池领域中有时还有好多反作用),更多在注重安全性和抑制(与电解液的)副反应,毕竟目前三元材料的一大命门就在于安全,近来的电池安全事故频发也对此方面提出了更高的要求。
C、锰酸锂是则对于寿命更为看重,目前市面上也有不少锰酸锂系的快充电池。
负极
锂离子电池充电的时候,锂向负极迁移。而快充大电流带来的过高电位会导致负极电位更负,此时负极迅速接纳锂的压力会变大,生成锂枝晶的倾向会变大,因此快充时负极不仅要满足锂扩散的动力学要求,更要解决锂枝晶生成倾向加剧带来的安全性问题,所以快充电芯实际上主要的技术难点为锂离子在负极的嵌入。
A、目前市场上占有统治地位的负极材料仍然是石墨(占市场份额的90%左右),根本原因无他——便宜(你们天天嫌电池贵,叹号!),以及石墨综合的加工性能、能量密度方面都比较优秀,缺点相对较少。石墨负极当然也有问题,其表面对于电解液较为敏感,锂的嵌入反应带有强的方向性,因此进行石墨表面处理,提高其结构稳定性,促进锂离子在基上的扩散是主要需要努力的方向。
B、硬碳和软碳类材料近年来也有不少的发展:硬碳材料嵌锂电位高,材料中有微孔因此反应动力学性能良好;而软碳材料与电解液相容性好,MCMB材料也很有代表性,只是硬软碳材料普遍效率偏低,成本较高(而且想像石墨一样便宜恐怕从工业角度上看希望不大),因此目前用量远不及石墨,更多用在一些特种电池上。
C、有人会问笔者钛酸锂如何。简单说一下:钛酸锂的优点是功率密度高,较安全,缺点也明显,能量密度很低,按Wh计算成本很高。因此作者对于钛酸锂电池的观点一直是:是一种有用的在特定场合下有优势的技术,但是对于很多对成本、续航里程要求较高的场合并不太适用。
D、硅负极材料是重要的发展方向,松下的新型18650电池已经开始了对此类材料的商用进程。但是如何在纳米化追求性能与电池工业对于材料的一般微米级的要求方面达到一个平衡,仍是比较有挑战性的工作。
隔膜
对于功率型电池,大电流工作对其安全、寿命上提供了更高的要求。隔膜涂层技术是绕不开的,陶瓷涂层隔膜因为其高安全、可以消耗电解液中杂质等特性正在迅速推开,尤其对于三元电池安全性的提升效果格外显著。陶瓷隔膜目前主要使用的体系是把氧化铝颗粒涂布在传统隔膜表面,比较新颖的做法是将固态电解质纤维涂在隔膜上,这样的隔膜的内阻更低,纤维对于隔膜的力学支撑效果更优,而且在服役过程中其堵塞隔膜孔的倾向更低。涂层以后的隔膜,稳定性好,即使温度比较高,也不容易收缩变形导致短路,清华大学材料学院南策文院士课题组技术支持的江苏清陶能源公司在此方面就有一些代表性的工作,隔膜如下图所示。
涂布固态电解质纤维的隔膜
电解液
电解液对于快充锂离子电池的性能影响很大。要保证电池在快充大电流下的稳定和安全性,此时电解液要满足以下几个特性:A)不能分解,B)导电率要高,C)对正负极材料是惰性的,不能反应或溶解。如果要达到这几个要求,关键要用到添加剂和功能电解质。比如三元快充电池的安全受其影响很大,必须向其中加入各种抗高温类、阻燃类、防过充电类的添加剂保护,才能一定程度上提高其安全性。而钛酸锂电池的老大难问题,高温胀气,也得靠高温功能型电解液改善。
电池结构设计
典型的一个优化策略就是叠层式VS卷绕式,叠层式电池的电极之间相当于是并联关系,卷绕式则相当于是串联,因此前者内阻要小的多,更适合用于功率型场合。另外也可以在极耳数目上下功夫,解决内阻和散热问题。此外使用高电导的电极材料、使用更多的导电剂、涂布更薄的电极也都是可以考虑的策略。
总之,影响电池内部电荷移动和嵌入电极孔穴速率的因素,都会影响锂电池快速充电能力。
主流厂家快充技术路线概览
CATL
对于正极,宁德时代开发了“超电子网”技术,使得磷酸铁锂具有优异的电子导电性能;在负极石墨表面,采用了“快离子环”技术修饰,修饰后的石墨兼顾超级快充和高能量密度的特性,快充时负极不再出现过量副产物,使其具备4-5C快充能力,实现10-15分钟快充充电,并能保证系统级别70wh/kg以上的能量密度,实现10000次的循环寿命(话说这个寿命蛮高的)。热管理方面,其热管理系统,充分识别固定化学体系在不同温度和SOC下的“健康充电区间”,极大拓宽锂电池的运营温度。
沃特玛
沃特玛最近不太好,咱们只论技术。沃特玛使用的粒径更小的磷酸铁锂,目前市场上普遍的磷酸铁锂粒径在300~600nm之间,而沃特玛只用100~300nm的磷酸铁锂,这样锂离子将拥有更快的迁移速度,能够更大倍率的电流进行充放电。在电池以外的系统上,加强以热管理系统和系统安全设计。
微宏动力
早期,微宏动力选择了能承受快充大电流、具有尖晶石结构的钛酸锂+多孔复合碳做负极材料;为了避免快充时高功率电流对电池安全性造成的威胁,微宏动力结合不燃烧电解液、高孔隙率高透气性隔膜技术以及STL智能热控流体技术,在实现电池快充时保障电池的安全性。
2017年,其发布了新一代高能量密度电池,采用高容量高功率锰酸锂正极材料,单体能量密度达到170wh/kg,实现15分钟快充,目标定位于兼顾寿命和安全问题。
珠海银隆
钛酸锂负极,宽工作温度范围和大充放电倍率著称,具体技术方案,没有明确资料显示。展会上与工作人员交谈,据称其快充已经可以实现10C,寿命20000次。
快充技术的未来
电动汽车快充技术,是历史的方向还是昙花一现过眼云烟,其实现在众说纷纭,并没有定论。作为解决里程焦虑的一个备选方案,它与电池能量密度和整体用车成本放在一个平台去考量。
能量密度与快充性能,在同一只电池中,可以说是不相容的两个方向,不可兼得。电池能量密度的追求,目前看是主流。当能量密度足够高,一台车装载电量足够大,足以避免所谓“里程焦虑”,电池倍率充电性能的需求就会降低;同时,电量大了,如果电池度电成本不够低,那么是否要可丁可卯的购买足以“不焦虑”的电量,就需要消费者做出选择,这么一想,快充就有存在的价值。另外一个角度,就是昨天提到的快充配套设施成本,这当然是整个社会推电动化的成本的一部分。
一句站着不腰疼的话总结陈词,快充技术是否能够得到大面积推广,能量密度和快充技术谁发展的快,两个技术谁降成本降得狠,可能对其未来前途起到相当的决定性作用。
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。
5月20日,湖南省印发湖南省电动汽车充电基础设施项目验收办法(试行)。湖南省电动汽车充电基础设施项目验收办法(试行)为做好我省充电基础设施建设项目竣工验收工作,根据《湖南省电动汽车充电基础设施建设与运营管理暂行办法》(湘政办发[2016]59号)相关规定,特制定本办法。一、验收对象除个人自
5月20日,湖南印发《湖南省电动汽车充电设施运营企业备案管理暂行实施细则》。湖南省电动汽车充电设施运营企业备案管理暂行实施细则为加快我省新能源汽车的推广应用,规范电动汽车充电设施投资、建设、运营活动,根据《湖南省电动汽车充电基础设施建设与运营管理暂行办法》(湘政办发〔2016〕59号)等
北极星储能网获悉,据上汽集团消息,5月20日,在“美美与共共启新篇奥迪上汽迈入合作新台阶”新闻发布会上,上汽集团和奥迪汽车联合宣布,继去年7月份签署深化战略合作谅解备忘录后,双方正式签订合作协议,共同为上汽奥迪开发多款高端智能电动新车并联合开发AdvancedDigitizedPlatform智能数字平台。
美国能源部和财政部发布了针对新的消费者新能源汽车的30D税收抵免最终规则。这些规定明确了税收抵免对电池矿物和零部件的采购要求,对法律措辞进行了宽松的解释,并放宽了合规要求——尤其是对中国占据主导的石墨负极供应链而言。《降低通胀法案》(IRA)使新的新能源汽车税收抵免更加慷慨,但同时也实施
2024年第一季度,由于纯电动汽车(BEV)销量下降,美国电动和混合动力汽车的市场销售份额下降。根据WardsIntelligence的估计,混合动力汽车、插电式混合动力电动汽车和纯电动汽车在美国2024年第一季度轻型汽车(LDV)总销量中的比例从2023年第四季度的18.8%降至18.0%。电动汽车市场份额的小幅下降主要
国际能源署发表报告,题目是:AdvancingCleanTechnologyManufacturingAnEnergyTechnologyPerspectivesSpecialReport(推进清洁技术制造能源技术展望专题报告:推进清洁技术制造),今天分享关于电池制造业的分析:“电池制造能力创下新高,主要聚焦电动汽车市场”。过去几年,全球电池产量迅速增长,以
5月18日,埃安首家也是缅甸规模最大的品牌旗舰店盛大开业。当天现场超300位嘉宾、首批车主、及媒体朋友出席了开业典礼,共同见证了首家埃安旗舰店的成立。此次开业展厅位于缅甸仰光市中心达马泽迪路,附近有国家博物馆、MyanmarPlaza商场、大金塔等著名景点,人流量巨大,为汽车销售提供了更多的机会。
据中工汽车网获悉,5月16日,有知情人士透露,五一劳动节刚过,理想汽车内部就提出了新一轮的人员优化计划,整体优化比例超过18%。“名单是头天晚上递交的,HR是上午谈的,人是下午走的,飞书是晚上销户的。”在某职场社交平台上,也有多位理想汽车的员工从侧面证实了裁员一事。知情人士表示,这轮裁员
针对美国对华加征电动汽车、锂电池等关税,伊维经济研究院研究部总经理吴辉认为,从长期来看,对新能源汽车征收100%的关税基本上关闭了中国新能源汽车出口美国的通道,失去了一个潜在的大市场;对锂电池的负面影响则更大,因为中国出口的锂电池20%左右进入了美国市场。5月14日,美国发布对华加征301关
北极星储能网获悉,5月以来,保时捷、捷豹路虎、长安福特、江淮汽车等汽车公司分别向国家市场监管总局备案电动汽车召回计划,其中保时捷和捷豹路虎召回原因为动力电池内部可能发生短路、极端情况可能导致起火风险;长安福特召回原因为动力电池高压配电盒主继电器设计及零件差异,可能导致车辆无法启动
北极星氢能网获悉,5月16日,本田汽车首席执行官三部敏宏表示,该公司的目标是到2030年使电动汽车和燃料电池汽车占其全球销量的40%,并将电动汽车的制造成本降低30%以上。本田将与日本蓄电池公司杰士汤浅在加拿大合作开发电池,将电池制造成本降低20%。此外,本田将在2030年前将投资10万亿日元用于电气
北极星电力软件网获悉,河北年内建成首个山区近零碳服务区,该服务区为首都环线高速公路河北承德至北京平谷段(简称承平高速公路)雾灵山服务区。据悉,该服务区采用建筑节能、建筑产能、生态碳汇等12项节能降碳技术,可实现运营期电能和清洁能源100%替代。在项目投运后,所有用电都是靠光伏板发电产
4月29日,恒华科技与北京智享出行科技发展有限公司(简称“智享出行”)举行签约仪式,双方就城市新能源、绿色低碳出行、智能充电网络等方面达成战略合作。智享出行董事长齐晓北、党支部副书记宋宝霞、恒华科技董事陈显龙及双方相关负责人出席此次签约仪式。签约仪式上,双方全面介绍了公司战略规划及
北极星储能网获悉,5月21日,四川自贡市人民政府办公室发布关于印发《自贡市进一步促进新能源汽车消费推广的实施方案(2024—2025年)》(以下简称《方案》)的通知。《方案》指出,完善公共充(换)电设施网络。重点推进商圈、医院、旅游集散中心等公共场所配建具备新能源汽车充电设施的停车场。加快
5月15日,南方电网公司在深圳开展全国最大规模的车网互动应用,1473辆新能源汽车以有序充电和反向放电两种方式响应电网削峰需求,实现新能源汽车与电网的“双向奔赴”。此次响应历经1小时,削峰电量规模达4389千瓦时,相当于548户家庭一天的用电需求。当天13时30分至14时30分,在深圳宝安一处车网互动
5月16日,固德威技术股份有限公司与中山兴中能源发展股份有限公司在苏州签署战略合作协议。兴中能源董事长崔茹平与固德威集团副总裁侯祥勇代表双方签约。根据协议,双方将在光伏、储能、充电桩等新能源及智慧能源领域展开合作。双方将充分利用各自的资源优势,分享在智慧能源市场领域的经验;针对具体
5月10日,甘肃兰州新能源物流车车主吴国栋将自己的大型新能源物流车开进升级后的国网段家滩充电站充电。国网段家滩充电站建于2010年,是兰州市首个新能源汽车充电站,也是甘肃省首个“零碳”充电站。今年5月初,国网甘肃综合能源服务有限公司改造升级了该充电站,新增20个大中型车辆充电桩,其中交流充
2024年国网临沂供电公司召开新闻发布会。2023年临沂电网建设投资金额同比增长7.53%,规模位居全省第二。投产21项大中型基建工程,提前投运109个“煤改电”配套工程,年度372个配农网项目全部竣工,10千伏配网实现全联络。新增220千伏及以下变电站11座、容量2550兆伏安,同比增长4.2%。新增输电线路484.
近日,由国家能源局组织,中国电力企业联合会和国网电力科学研究院有限公司联合有关单位共同起草的强制性国家标准《电动汽车供电设备安全要求》公开征求意见。该标准以GB/T39752-2021《电动汽车供电设备安全要求与试验方法》为基础修订为强制性国家标准,规定了电动汽车供电设备的一般安全要素及试验要
北极星输配电网获悉,日前,由国网河北省电力有限公司牵头提交的标准提案《基于分布式账本的私有桩共享服务与管理系统框架与需求》以技术报告形式获得国际电信联盟(ITU)电信标准化部门批准立项。该标准是国际首个规范私有充电桩开放共享的指导性文件。该标准基于分布式账本技术,实现了私有充电桩平
北极星储能网获悉,拓邦股份5月14日在投资者互动平台表示,工商储能和充电桩市场是公司的重要战略方向,2023年已加大投入并贡献增量。国外户储是公司前期拓展的有优势的领域,进一步挖掘并加深行业影响力。
5月10日,市民吴先生将自己的大型新能源物流车开进甘肃首个“零碳”充电站——段家滩充电站。“大型车充电难,以往我都要跑到20公里外的地方充电。现在方便多了!”吴先生说。今年5月初,国网甘肃综合能源服务有限公司改造升级该充电站,新增20个大中型车辆充电桩,其中,交流充电桩4台、直流充电桩16
北极星储能网讯,5月20日,河南福森储能科技有限公司年产10GWh储能项目投产。据了解,项目于2023年5月12日开工,建设有储能电池车间、PACK车间、光伏电站及综合仓库等,各类电池产品年生产能力将提升至13GWh,年装配产能可达6GWh,光伏发电在满足生产所需的同时,剩余部分可并网出售,年可实现产值120
上周,美国白宫发布声明称,将大幅提高从中国进口的锂电池、电动汽车、太阳能电池等产品的关税。具体来看,今年针对中国车用锂电池的关税税率将从7.5%提高到25%;另到2026年,包括储能电池在内的非车用锂电池的关税税率也将从7.5%提高到25%。电池部件、天然石墨以及部分关键矿产也在加征关税的范畴内。
北极星储能网获悉,湖南醴陵铂威新能源科技有限公司锂离子电池负极产业化项目建设接近尾声,预计6月底可以投产,每年产量可达5万吨。该项目已建成生产厂房4栋、生产线8条,自动化生产效能可达80%以上。届时,量产的锂离子电池负极材料将主要应用于新能源汽车,包括动力电池、高端3C锂电池和储能电池等
针对美国对华加征电动汽车、锂电池等关税,伊维经济研究院研究部总经理吴辉认为,从长期来看,对新能源汽车征收100%的关税基本上关闭了中国新能源汽车出口美国的通道,失去了一个潜在的大市场;对锂电池的负面影响则更大,因为中国出口的锂电池20%左右进入了美国市场。5月14日,美国发布对华加征301关
电动自行车在带来便利的同时越来越大的消防安全风险也在累积我们的“坐骑”究竟哪里出了问题?我们又该如何为其安全保驾护航?今天阿消与你1V1解答疑惑01火灾频发,原因都是……-电池改装引发火灾-近日,浙江湖州一辆电动自行车在充电时着火,好在消防处置及时,并未让火势蔓延。近期,湖州消防还接到
北极星储能网获悉,当升科技5月17日在投资者互动平台表示,受新能源行业周期性调整、市场竞争加剧等因素的影响,磷酸(锰)铁锂行业面临结构性产能过剩的风险,但其长期发展前景良好。磷酸锰铁锂作为新一代正极材料,产品性能更优、成本更低,在动力及储能等领域具有显著优势及广阔应用前景。公司磷酸
北极星储能网获悉,先导智能5月17日在投资者互动平台表示,公司锂电池智能装备业务的主要产品,按照电池应用领域,可划分为动力、储能、数码等领域的锂电池智造整线解决方案。除动力电池外,公司能够提供储能电池整线制造解决方案。
随着新能源车的以旧换新,作为其核心零部件的锂电池也将迎来大规模的“退役潮”。去年,我国退役锂电池总量超过58万吨。预计到明年,这一数字将接近80万吨。这么多锂电池都去哪儿了?又该怎么处理呢?按照新能源汽车国家标准,动力电池性能会随着充电次数增加而衰减,当电池容量衰减至额定容量的80%以
美国政府5月14日宣布,在原有对华301关税基础上,将进一步提高对自华进口的电动汽车、锂电池、关键矿产等产品加征关税。作为全球新能源汽车、新能源电池主要的需求市场之一,美国政府此举引发业界热议。与此同时,这将对我国新能源电池产业链产生哪些影响?本文将从几个核心层面解析。01提高关税细则美
中国电工技术学会团体标准T/CES248-2023《预制舱式锂电池储能系统接入直流配电网技术要求》由中国电工技术学会提出,国网河南省电力公司经济技术研究院、北方工业大学等单位起草编制完成。该标准规定了预制舱式锂电池储能系统接入直流配电网时电能质量、功率控制、电网适应性、保护与安全自动装置、通
近日,原子能院中国先进研究堆全面开放应用取得重要进展!荷兰代尔夫特理工大学的MarnixWagemaker教授团队与原子能院核物理研究所中子散射团队合作,在国际顶级期刊《Nature》(《自然》)上发表了锂离子电池领域的最新研究成果,题目为“Chemicalshort-rangedisorderinlithiumoxidecathodes”(“锂离
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!