新能源储能器件及关键技术开发——锂离子电池（二）-北极星储能网

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主讲嘉宾：苏方远，中国科学院炭材料重点实验室、中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员，主要研究领域包括新型电化学储能器件体系及工艺开发、碳材料电化学过程模拟、基于多孔电极理论的储能器件仿真、机器学习在储能器件开发中的应用等。作为负责人及执行负责人完成和主持国家、山西省和国内外企业委托项目十余项，涉及锂离子电池、超级电容器、锂离子电容器、锂硫电池等多种电化学储能器件。

7核心提示新能源储能器件之锂硫电池（二）

锂硫电池是新能源储能器件未来的发展趋势。现阶段锂硫电池的研发仍然以科研院所为主，企业的参与度与积极性都不是很高。随着锂硫电池相关技术的逐步成熟，科研机构正在与企业进行合作，在无人机等轻量化领域先行试水和推广应用，对推动锂硫电池早日实现量产并应用到新能源汽车上具有积极意义。

成熟的锂硫电池体系中对锂硫电池正极的基本要求是较高的活性物质利用率（>80%，基于硫）；足够稳定的循环性能（循环圈数>500圈且容量保持率高于80%）；超高载硫量（>13mg/cm2）；硫在正极中的比例（>70%）；硫与电解液比例（E/Sratio<4μL/mg）。

8核心提示储能器件关键制造技术（一）

电化学储能器件开发过程包括电池设计、精准制作、性能检测、故障诊断。电池设计需要考虑能量密度、功率密度和循环寿命，热力、充电速度等，包括电化学体系设计（正负极材料、电解液），器件结构设计（一维：电极、隔膜几何特征；二维：集流体及引线、极耳位置；三维：电芯内结构、壳体外结构）。精准制作包括电极片成型、电芯制作、电解液注入三大核心工序。性能检测由不同温度工况可分为电化学性能检测（倍率性能、循环性能、充电制度）、电池状态检测（交流阻抗、暂态检测、电池拆解）、安全性能（短路、跌落）。故障诊断分为衰减机制、极化过程、寿命模型。

9 核心提示储能器件关键制造技术（二）

储能器件类型分为圆柱形、方形。圆柱形储能器件是钢壳或铝壳（硬壳）。方型储能器件既包括钢壳或铝壳（硬壳），也包括铝塑膜（软壳）。圆柱形储能器件自动化程度高、产品品质稳定，一致性强，成本较低、结实耐用，但单体容量较低、对BMS及散热系统要求高、模组空间利用率低。圆柱形锂离子电池，主要生产企业是松下、比克。超级电容器，绝大部分企业主要以圆柱形为主、壳体采用铝壳。方形硬壳储能器件对电芯保护作用强于软包、安全性强于圆柱，结实耐用，但壳体重、电池组能量密度有限，型号多工艺难统一；安全隐患大方形硬壳锂离子电池，主要生产企业是CATL、三星SDI、比亚迪。超级电容器基本没有涉及。软包储能器件比容量高、安全性好，循环寿命长，内阻小、设计灵活、耐用性差，成组率较低。锂离子电池，主要生产企业是软包LG化学，万向A123，孚能等。软包超级电容器处于开发初期，主要是一些混合型的超级电容器。锂硫电池处于商品化初期，主要为软包。

不同类型锂离子动力电池市场不同。LG化学软包电池技术水平高，在2020年将把产能由60GWh提升到90GWh，SKI也宣布到2022年扩展到50GWh。2019年1-10月我国软包电池装机量约3.99GWh，占总装机量8.6%（2018 年占总装机量13.4%）。方形电池，装机量约39.12GWh，占84.35%。

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