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。
作者:李义函,卢世刚,王晶,查汪珺,戴正航,郭奕彤,杨泽茜单位:上海大学引用:李义函,卢世刚,王晶,等.磷酸铁锂锂离子电池低温不可逆析锂及其对电池性能衰减的影响[J].储能科学与技术,2024,13(10):3656-3665.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2024.0285本文亮点:1.建立了总析锂量和可逆析锂量、不可逆析
北极星储能网获悉,11月28日,深圳市地方标准批准发布公告(总第169号)发布,其中包括《锂离子电池储能系统安全评估规范》及解读。文件规定了锂离子电池储能系统安全评估的一般要求、评估内容和评估报告。本文件适用于单台储能设备额定容量在(20~300)kWh的用户侧锂离子电池储能系统安全评估。锂离
北极星储能网获悉,11月28日,深圳市地方标准批准发布公告(总第169号)发布,其中包括《用户侧锂离子电池储能设备验收规范》及解读。本文件规定了接入配电网的用户侧锂离子电池储能设备验收的总体要求、验收要求和检测方法。本文件适用于额定功率50kW或额定容量50kWh及以上的锂离子电池储能设备的现场
北极星储能网获悉,11月17日,宁德时代首席科学家吴凯在世界青年科学家峰会上透露,宁德时代第二代钠离子电池已经研发完成,能够在零下40度的严寒环境中正常放电,这意味着电池可以大规模在极严寒地区应用,预计2025年上市。宁德时代第一代钠电池已于2021年发布,具有高能量密度和良好低温性能,宁德时
北极星储能网获悉,近日,经深圳市市场监督管理局批准的《生产经营单位锂离子电池存储使用安全规范》(DB4403/T508—2024)(以下简称《规范》)发布,将于2024年11月1日正式实施。该《规范》由深圳市应急管理局制定并归口,深圳市电池行业协会、欣旺达电子股份有限公司等单位参与编写,明确了锂离子电
11月15日,财政部税务总局调整出口退税政策,明确将光伏、电池、部分非金属矿物制品的出口退税率由13%下调至9%。其中附件显示,锂离子电池、锂电池组、全钒液流电池都在此范围。原文如下:关于调整出口退税政策的公告财政部税务总局公告2024年第15号现就调整铝材等产品出口退税政策有关事项公告如下:
北极星电池网获悉,10月30日,位于美国密苏里州弗雷德里克敦的一家大型电池回收厂发生爆炸。据悉,火灾是在CriticalMineralRecovery拥有的一家锂离子电池加工厂引发的,报道显示没有人员伤亡。该公司网站显示,这座工厂占地225000平方英尺,主要用于回收来自全球电池制造商、汽车OEM、电池经销商、回收
11月11日,工信部发布电子行业54项行业标准报批公示,其中包括《储能用钛酸锂锂离子电池电性能规范》、《锂离子电池管理系统技术规范》、《电力系统用压接式绝缘栅双极晶体管(IGBT)门类规范》、《便携式光伏组件》、《锂离子电池电解液中金属杂质含量测试方法》等标准。原文如下:电子行业54项行业标
虽然2024年以来钠离子电池热度相较前两年有所降温,但依然备受资本关注。据高工产业研究院(GGII)不完全统计,2024年前三季度国内共有23家钠离子电池领域企业进行26轮融资,同比减少近一半。但与同为新技术的固态电池相比,钠离子电池行业融资轮数约为同期固态电池领域融资轮数的两倍(2024年前三季度
2024年10月,国际航空运输协会(IATA)发布了第66版DGR(危险品规则),从2025年1月1日起,第66版IATA危险品条例(DGR)和第12版锂电池运输条例(LBSR)正式生效。2026年1月1日起,航空运输时,与由锂离子电池供电的设备和车辆包装在一起的锂离子电池将需要在电池处于较低的充电状态下进行航空运输。这些变
近期,澳大利亚新南威尔士州(NSW)公平交易部宣布,从2025年2月起,将对用于电动移动设备中的锂离子电池实施新的强制性安全标准。这些标准旨在通过降低这些产品相关的火灾风险来增强消费者安全。具体来说,以下电动移动设备及其使用的锂离子电池现在被视为2017年《燃气和电力(消费者安全)法》下的“
北极星储能网获悉,12月3日晚间,融捷股份披露关于签署重大合同的公告,全资子公司甘孜州融达锂业有限公司(以下简称融达锂业)与甘孜州康定市人民政府签署了《原矿外运合作协议》(以下简称协议),双方就融达锂业康定市甲基卡锂辉石矿(以下简称矿山)开采的原矿进行委外选矿事宜达成协议。协议约定
据高工产业研究院(GGII)不完全统计,2024年1~10月,国内共有48个锂电材料(含四大主材及铜箔)规划项目(含签约、公告、开工),规划投资总额约1359亿元,较2023年下降75%。2024年1~10月中国四大主材及铜箔规划投资金额及项目数量占比数据来源:高工产业研究院(GGII),2024年11月尽管处于行业调整
11月13日,浙江伟明环保股份有限公司和深圳盛屯集团有限公司就福建泉州年产6万吨碳酸锂项目达成战略合作协议。伟明环保拟参股该项目少数股权,并承担项目设备采购安装总承包工作。此前消息显示,盛屯集团年产6万吨锂盐材料加工项目于今年6月落地福建泉州泉港石化工业园区,计划一年左右初步投产,两年
11月6日晚间,深圳新星发布关于全资子公司资产转让签署《补充协议》的公告。根据公司战略发展需要,旨在优化产业结构并剥离不良资产,公司全资子公司松岩新能源材料将六氟磷酸锂项目的相关设备和劳动力转移至赣州市松岩新能源材料有限公司,转让价款为1.6亿元。截至公告披露日,松岩新能源已收到汇凯化
从2023年到2024年,锂电材料企业经历了近两年的周期性洗礼。过去两年,可以看到,产能退坡,上下游产业链重构带动利润重新分配成为行业的主要变化。在此期间,锂电材料企业利润大退坡。根据主要锂电材料上市公司财报数据,从2022年到2023年利润下降了60%,从2023年前三季度到2024年前三季度利润下降70%
杉杉股份11月5日公告,公司于近日收到控股股东杉杉集团有限公司的通知,其所持有的上市公司部分股份,发生被司法冻结、轮候冻结的情况。此次被冻结的股份共计4.3亿股,占上市公司总股本19.08%,占其所持上市股份54.97%,冻结申请人为四川省绵阳市中级人民法院。杉杉集团成立于上世纪90年代,仅仅三年做
相较于传统液态锂电池,固态电池有着优异的安全性和更高的能量密度,因此是被誉为新能源时代的“圣杯”。近期,国内外头部企业不断推进固态电池的研发与应用,行业有望再迎催化。受市场消息带动,11月6日,5家固态电池产业链企业涨停。重磅消息发布近段时间,固态电池产业利好消息不断。长安汽车:长安
近日,《东亚日报》报道了LG化学与中国新能源正极材料巨头容百科技之间的一场专利争议,这一事件迅速成为新能源行业的焦点。根据报道,LG化学向韩国首尔地方法院提起诉讼,指控容百科技的韩国子公司载世能源侵犯其五项韩国专利权。面对这一指控,容百科技通过韩国媒体进行了强有力的反驳。公司明确表示
北极星储能网获悉,近日,天齐锂业披露2024年三季报。报告显示今年前三季度营业收入为100.65亿元,和上年同期相比(同比)减少69.87%;归属于上市公司股东的净利润为-57.01亿元,同比减少170.40%。其中,2024年第三季度单季营收为36.46亿元,同比减少57.48%;归属于上市公司股东的净利润为-4.96亿元,
北极星储能网获悉,近日,贵州振华新材料股份有限公司2024年第三季度报告。公告显示,振华新材前三季度营业收入1,459,327,650.68元,同比减少72.37%,归属上市公司股东的净利润-331,261,643.80元,同比减少981.19%。对此振华新材表示,因受市场竞争加剧、原材料价格波动、开工率不足等因素影响,告期内
北极星储能网获悉,10月30日,宁波容百新能源科技股份有限公司发布2024年第三季度报告。报告显示,第三季度,容百科技主营业务产品总销量3.64万吨,其中三元材料销量超过3.5万吨,同比增长27%,环比增长33%,自2022年以来,市占率持续保持全球第一。同期,容百科技全球三元市占率达到14.4%,相较于第二
近日,工业和信息化部会同有关部门开展强制性国家标准《电动自行车安全技术规范》(GB17761-2018,以下简称《技术规范》)修订工作,形成标准征求意见稿并公开征求社会意见。工业和信息化部有关部门负责人就《电动自行车安全技术规范(征求意见稿)》主要修订内容说明如下。一、为什么本次征求意见稿
斯里兰卡《晨报》9月13日报道,国家消费者阵线(NCF)近日敦促政府及相关部门立即停止进口使用铅酸电池的电动摩托车,原因是这些车辆对环境有害且耐用性不足。NCF领导人阿塞拉·桑帕斯表示,许多进口电动摩托车因铅酸电池不耐用,导致消费者面临诸多问题,呼吁政府严格监管此类车辆的进口。桑帕斯指出
北极星储能网获悉,9月13日,美国政府发布声明,确定将于2024年9月27日起执行对中国开展的301关税政策,大幅度上调中国产品的进口关税,其中对电动汽车加征关税100%,新能源汽车用的动力锂电池加征关税25%。非电动汽车用锂离子电池将于2026年1月1日起征收25%关税。此外,这版政策中新增对铅酸电池结构
北极星电池网获悉,7月25日晚间,茂化实华发布公告,公司控股孙公司山东艾瓦瑞能源科技有限公司终止投资建设年产100万KVAh环保铅酸(碳)电池项目。茂化实华董事会于2023年9月24日审议通过了《关于公司控股孙公司山东艾瓦瑞能源科技有限公司投资建设年产100万KVAh环保铅酸(碳)电池项目的议案》,项目
北极星电池网获悉,7月20日,海南省市场监督管理局发布《海南省2024年电动自行车整车及其充电电池质量专项监督抽查结果公告》,共有20条不合格产品信息,不合格项目主要为标识与警示语、充电状态主回路保护、互认协同充电、整车质量等。不合格产品标称生产企业涉及广东、天津、江苏、河北、山东等5个省
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
近两年,随着锂电池原材料碳酸锂价格持续飙升、锂资源争夺战升级,很多企业为了控制产品成本和利润,不得不开始寻求其他出路。对比之下,钠离子电池因资源丰富、成本更优,吸引了广泛产学研单位和企业加码布局。7月14日,第二届钠离子电池产业链与标准发展论坛上,江苏海基新能源股份有限公司总经理、
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
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!