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磷酸鐵鋰電池包需求暴增,提高鋰電低溫性能和回收成關(guān)鍵
- 作者:華宇金鐘
- 發(fā)布時(shí)間:2021-10-19 11:08:05
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磷酸鐵鋰離子電池包需求暴增,提高鋰電低溫性能和回收成關(guān)鍵。新能源汽車產(chǎn)業(yè)在最近幾年迎來(lái)了爆發(fā)式上升,因此鋰離子電池產(chǎn)業(yè)也迎來(lái)了快速上升。但是,在鋰電高速發(fā)展下,一系列問(wèn)題就浮現(xiàn)出來(lái),假如磷酸鐵鋰離子電池包低溫性能差、回收利用成痛點(diǎn)等等。
一、磷酸鐵鋰離子電池包需求暴增:
全球磷酸鐵鋰離子電池材料市場(chǎng)在2014年-2020年期間的年上升幅度預(yù)計(jì)可以達(dá)到30%,其中最重要的原因在于工業(yè)電池、電動(dòng)巴士以及電動(dòng)汽車得到了進(jìn)一步的廣泛應(yīng)用。此外預(yù)計(jì)從2020年開(kāi)始,磷酸鐵鋰離子電池包還將進(jìn)一步取代微混合動(dòng)力汽車上的傳統(tǒng)鉛酸電池這將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)磷酸鐵鋰離子電池的廣泛應(yīng)用??偠灾?,磷酸鐵鋰離子電池的市場(chǎng)需求預(yù)計(jì)將從2015年的25000噸到2020年時(shí)上升到100000噸。
二、提高鋰離子電池低溫性能問(wèn)題:
小編覺(jué)得整個(gè)思路是從正極、負(fù)極、電液、粘結(jié)劑四塊提高磷酸鐵鋰離子電池包的低溫性能。
正極方面:現(xiàn)在都是納米化,它的粒徑、電阻力,AB平面軸長(zhǎng)大小三方面會(huì)影響到整個(gè)電池低溫的特性。通過(guò)三種工藝制備了磷酸鐵鋰,從我們整個(gè)制備的條件來(lái)講,不同的磷酸鐵鋰工藝納米化跟包覆,我們從AB面的軸長(zhǎng)來(lái)看,AB面軸長(zhǎng)的增大使得鋰離子遷移通道會(huì)變大,將有利于提高電池倍率的性能。不同工藝對(duì)正極也有不同的影響,100到200納米粒徑磷酸鐵鋰做出的電池低溫放電特性比較好,在-20度可以釋放94%,也就是粒徑的納米化縮短了遷移的路徑,也提高了低溫放電的性能,因?yàn)榱姿徼F鋰放電重要是跟正極有關(guān)。
負(fù)極方面:考慮充電特性,鋰離子電池低溫充電重要是負(fù)極影響,包括粒徑大小還有負(fù)極的間距變化,選取了三種不同的人造石墨作為負(fù)極,來(lái)研究不同的層間距和粒徑對(duì)低溫特性的影響。從三種材料來(lái)看,層間距大的顆粒石墨,從阻抗來(lái)講,本體阻抗和離子遷移阻抗比較小一點(diǎn)。
充電方面,冬天低溫下放電問(wèn)題不大,重要是低溫充電。因?yàn)樵跈M流比方面,1C或者0.5C的橫流比非常關(guān)鍵,到恒壓要非常長(zhǎng)時(shí)間,通過(guò)改進(jìn)三種不同石墨的比較,發(fā)現(xiàn)其中一種在-20度充電恒流比有比較大的改善,從40%提高到70%多,層間距的增大,還有粒徑的減小。
電解液:在-20度,-30度下電解液結(jié)冰,黏度增大,形成性能惡化。電解液從三方面:溶劑,鋰鹽,添加劑。不同鋰鹽對(duì)低溫的充放電的特性有一定的影響。固定溶劑體系和鋰鹽基礎(chǔ)上,低溫添加劑可以使放電容量從85%提高到90%,也就是說(shuō),整個(gè)電解液體系中,溶劑、鋰鹽還有添加劑都對(duì)我們的動(dòng)力鋰電池低溫特性有一定的影響,包括其他的材料體系相同適用。”
粘結(jié)劑:有三種,兩種點(diǎn)狀,一種線狀的。-20度充放電情況下,兩種點(diǎn)狀大概做了70多到80的循環(huán)以后,整個(gè)極片是有粘結(jié)劑失效的現(xiàn)狀,而采用線狀的粘結(jié)劑不會(huì)存在這個(gè)問(wèn)題。在整個(gè)體系上,從正極、負(fù)極、電解液到粘結(jié)劑的改善以后,我們?cè)诹姿徼F鋰離子電池包單體這塊做得比較好的效果,一個(gè)是充電特性,-20、-30、-40度溫度下0.5C充電恒流比可以達(dá)到62.9%,-20度溫度下放電可以放出94%,這是倍率跟循環(huán)的一些特性。
從總體上講,新能源汽車在北方的正常運(yùn)營(yíng),低溫條件下不只是電池單體能夠解決充電問(wèn)題,要通過(guò)pack還有BMS整個(gè)循環(huán)電池的涉獵,還有保障模式的創(chuàng)新,加起來(lái)才能充分保障新能源汽車在北方低溫正常運(yùn)營(yíng)。
三、動(dòng)力鋰離子電池回收成痛點(diǎn):
鋰離子電池報(bào)廢以后,如何對(duì)其進(jìn)行回收利用,成為了未來(lái)新能源汽車電池行業(yè)面對(duì)的重要問(wèn)題?,F(xiàn)實(shí)情況是,動(dòng)力鋰電池的回收進(jìn)程相對(duì)緩慢?;厥绽弥械募夹g(shù)和環(huán)保問(wèn)題尚未解決、回收模式不明確、產(chǎn)業(yè)鏈不夠完整、回收渠道窄等。
在回收技術(shù)方面,由于電池型號(hào)龐雜、技術(shù)路線不統(tǒng)一,必然導(dǎo)致分選成本高、拆解難度大,所以并非每個(gè)公司都可以進(jìn)行回收利用。另外,快速檢測(cè)手段不完善、再次集成的良品率低等問(wèn)題,也會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)力鋰電池回收公司的積極性。
要實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力鋰電池的梯次利用,要建立動(dòng)力鋰電池全生命周期監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)電池的健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)評(píng)估。報(bào)廢汽車拆解公司要與汽車生產(chǎn)公司、動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)公司、回收利用公司建立合作網(wǎng)絡(luò)。再生利用嚴(yán)格遵守環(huán)保法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范。
磷酸鐵鋰離子電池包由于其能量密度高、體積小重量輕、高溫性能好、安全環(huán)保、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)勢(shì),優(yōu)于其他儲(chǔ)能電池類型,被廣泛的公司所接受。未來(lái)鋰離子電池?zé)岫戎粫?huì)只增不減。在技術(shù)和回收方面,也會(huì)研發(fā)出一套完美的解決方法,使得鋰離子電池性能優(yōu)勢(shì)不斷完善。