沈阳蓄电池研究所主办

业务范围:科研成果转让、技术难题的攻关、现场指导、新工艺的采用和推广,蓄电池产品生产许可证企业生产条件审查的咨询等。

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逾40亿欧元投资建厂 中国电池企业集体发力欧洲市场

9月16日下午,上交所披露已受理孚能科技(赣州)股份有限公司的科创板上市申请,孚能科技有望成为首家登陆科创板的动力电池企业。不久前,孚能科技刚刚通过关联企业从德国汽车巨头戴姆勒集团手中拿到一份动力电池大单,并准备在欧洲建厂投产。签单、建厂、筹划上市……动作频频的孚能科技,只是近来在欧洲市场集中发力的诸多中国动力电池企业之一。随着欧盟排放法规日渐收紧,在自身尚不具备独立发展动力电池业务之前,欧洲车企急切需要与中国动力电池行业合作以应对监管压力。“前期投入带来的基础优势,令中国动力电池企业在这一市场居于领先地位。”对于中国电池企业集体抢滩欧洲市场,蜂巢能源总经理杨红新对财联社记者表示,“在欧洲本土企业羽翼未丰之时,中国企业尚有三到四年的机遇期。”大手笔投资欧洲市场孚能科技的招股书显示,其控股股东是电池企业美国孚能(Farasis Energy USA)的全资子公司。作为与戴姆勒集团电池大单的签订者,美国孚能主要从事动力电池的研发和销售,其对外销售的动力电池来源于向孚能科技的采购。在不久前举行的法兰克福车展期间,戴姆勒集团宣布与美国孚能达成协议,将从后者采购电动车所需的锂离子电芯。作为双方合作的一部分,孚能科技正在德国规划一座工厂,随后还将在美国和中国投建电池工厂,从而帮助戴姆勒提升电动车的产能。孚能科技也在招股书中提及,所募集资金将大部分用于年产8GWh锂离子动力电池项目。按照此前披露的信息,孚能德国工厂的投资逾6亿欧元。孚能科技的德国工厂位于德国东部,按照戴姆勒集团负责研发的董事会成员马库斯(Markus Schaefer)的介绍,新工厂的产能初期将达到数百万MWh,将为戴姆勒在德国的三家工厂提供电池。距离孚能科技的德国工厂不远,宁德时代投资18亿欧元的电池工厂也在建设中。这座在建工厂将在2021年投产,到2022年将达到14GWh的产能。宁德时代在去年就与宝马集团签订了价值40亿欧元的订单,9月初又和博世正式建立长期战略合作伙伴关系,为后者在全球范围提供用于48V动力电池系统的电芯。“所有的汽车制造商都面临着满足平均燃料消耗目标的压力。”宁德时代欧洲区负责人蒂亚斯·曾特格拉夫(Matthias Zentgraf)表示,今年年内宁德时代还会与其他车企达成新的合作。另一家中国动力电池企业蜂巢能源也于近日宣布,正在与多家欧洲整车制造商商谈供应电池的合作协议,预计2020年初将有收获。此前,蜂巢能源还表示将斥资20亿欧元在欧洲建设24GWh大型动力电池工厂、配套正极材料工厂等。据财联社记者统计,上述三家中国动力电池企业在欧洲建厂的合计投资已超过44亿欧元。“动力电池是一种比较特殊的产品,在这个领域,中日韩三国具有优势,这是欧洲企业承认的事实。”杨红新对财联社记者分析称,“欧洲本土的电池制造商要实现从技术到商品的转换,至少还需要三四年的时间。”抢占“窗口期”事实上,在欧洲本土电池制造商完成电池商品化的这三四年间,也正是欧洲汽车制造商承受较大压力阶段。按照欧洲各大车企各自的战略规划,几乎每家整车企业都需要在电动化车型和自动驾驶领域投入动辄数十亿欧元的研发费用。巨大的资金投入已经成为不少车企的财务负担。宝马集团2018年财报显示,其去年研发投入近69亿欧元,同比增长12.8%,其中重点用于自动驾驶和电动化相关领域。相比之下,宝马的同期净利润也不过72亿欧元,且出现了高达17%的同比下滑。另一方面,欧盟愈发严格的排放法规也令各大车企不得不加速电动化转型。据美国投行Evercore ISI估算,如果欧洲汽车制造商无法满足欧盟制定的2021年排放标准,等待他们的将是高达330亿欧元的罚款。在这种情况下,与居于行业领先地位的中国电池生产商,在电动化车型至关重要的动力电池领域展开合作,便成为欧洲车企首选的解决方案。除了戴姆勒、宝马等这样直接采购动力电池的合作形式之外,大众汽车集团还准备自建工厂作为补充。大众日前宣布,其与瑞典电池生产商Northvolt合资的电池工厂计划于明年动工建设,2023年底或2024年初开始投产。不过,这一耗资9亿欧元的项目背后同样少不了中国企业的参与。今年年初,国内锂电池装备制造商、创业板上市公司先导智能宣布,与Northvolt达成合作协议,为后者供应锂电池制造设备。“欧洲现在已经准备在这一领域发力,并准备了大量资金,但动力电池整个产业链条的建立尚需多年的培育。”在杨红新看来,目前中日韩三国的电池企业在动力电池的材料及设备等产业链上均有明显的优势。“锂离子电池在纯电动、混动、燃料电池动力等新能源汽车领域目前都有应用,所以对于这三种车型技术路线的发展都很关键。”新能源汽车独立研究员曹广平在接受财联社记者采访时表示,我国大量企业、机构和人员对电池技术进行了深入攻关,取得很大的技术进步,并且积累了大量产业化经验,“这也成为近期中国动力电池企业集体登陆欧洲市场的主要原因。”

作者:杨铮 详情
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“软包动力电池之王” 孚能科技冲刺科创板

9月16日晚,上交所披露已受理孚能科技(赣州)股份有限公司(下称“孚能科技”)的科创板上市申请,这是第一家申报科创板的动力电池企业。此前动力电池产业链已有多家公司登陆科创板,如容百科技、杭可科技、嘉元科技、瀚川智能等,还有天奈科技即将挂牌。同行业公司中,宁德时代、比亚迪、国轩高科和亿纬锂能等龙头企业都已经上市。据招股书申报稿,孚能科技此次拟公开发行不超过2.14亿股,计划募资34.4亿元,主要投向年产8GWh锂离子动力电池项目(投资28.4亿元)和补充运营资金(6亿元),华泰联合证券是公司上市的主承销商,中信证券和东吴证券为联席主承销商。公司选择的上市标准为第四套,即预计市值不低于人民币30亿元,且最近一年营业收入不低于人民币3亿元。据介绍,近年来,新能源汽车动力电池在实际应用中存多种技术路线,按照电池的封装方式和形状,可以分为软包电池、圆柱等;按照正极材料的类型,可以分为三元材电池、磷酸铁锂等。其中,三元软包动力电池由于能量密度高、安全性好循环寿命长优势,在新能源乘用车领域的市场份额呈持续提升趋势。在动力电池市场,孚能科技以只做软包三元而知名,并在这个细分领域做到了国内老大、全球领先。据GGII数据,2017年和2018年,孚能科技动力电池装机量分别为0.99GWh和1.90GWh。出货量方面,公司2017年排名全国第六,全球第十;2018年排名全国第五,全球第九。在软包动力电池方面,公司的出货量和装机量2017年、2018年连续两年排名均为国内第一,全球第三,被冠以“软包动力之王”的称号。另据统计,2018年,孚能科技在全球动力电池出货量的市场份额为1.8%,在全球软包动力电池出货量的占比为8.2%,在中国动力电池出货量的市场份额为2.9%,在中国软包动力电池出货量的市场份额为18.8%,占到中国软包动力电池装机量的24.1%。在动力电池行业,孚能科技也属于“老兵”。公司创始人YU WANG博士、Keith博士及团队自1997年开始从事动力电池产品的技术研发工作,是业内最早确立以三元化学体系及软包动力电池结构为动力电池研发和产业化方向的企业之一,也是国内第一批实现三元软包动力电池量产的企业。据披露,公司已经量产能量密度285Wh/kg的电芯产品,产品性能在全球范围内处于行业领先水平。孚能科技经营规模近几年得到了爆发式的增长。财务数据显示,2016年至2018年及2019年上半年,公司营业收入分别为4.68亿元、13.4亿元、22.76亿元和10.13亿元;净利润分别为734万元、1826万元、-7821万元和5401万元。截至今年6月底,公司的资产总额为112.8亿元,归属于母公司所有者权益为69.9亿元。孚能科技的客户相对集中。据招股书,2016年至2018年,公司第一大客户为北汽集团,2016年、2017年、2018年和2019年上半年对其销售收入占主营业务收入比重分别为65.63%、87.57%、83.58%和35.33%;今年上半年,公司第一大客户为长城集团,其销售收入占主营业务收入比重为56.06%。据披露,2016年,公司与北汽新能源正式达成战略合作,开始批量供货;2019年,双方深化合作,签署未来5年《中长期战略合作协议》。2018年末,公司与戴姆勒、北京奔驰分别签署了合作协议,确定了长期合作关系,成为其动力电池供应商。今年9月10日,戴姆勒集团对外宣布,已和孚能科技建立可持续发展合作伙伴关系,将向后者采购电动车所需的锂离子电池。招股书申报稿介绍,公司其他客户包括广汽、长城、吉利、一汽、江铃、长安等国内知名整车企业,同时正在拓展大众、奥迪、保时捷、通用、雷诺、日产、本田、奇瑞、东风等一线整车企业客户。股权方面,在经历了一系列的增资和股权转让后,目前公司共有46名股东,全部为机构股东。公司的实际控制人为YU WANG和Keith,两人共同通过香港孚能、赣州博创、赣州精创、赣州孚济和赣州孚创持有孚能科技30.6554%的股权。中国国有资本风险投资基金股份有限公司通过深圳安晏持有孚能科技23.8834%的股份。原标题:“软包动力之王”孚能科技冲刺科创板

作者:覃秘 详情

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磷酸铁锂电池再获市场垂青

从近几批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》中可以看出,磷酸铁锂电池在纯电动客车和专用车中占据绝对优势,在乘用车中的应用比例也有所提升。9月9日,国家工信部发布2019年第8批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(下称《推广目录》),共包含246款车型。从电池技术路线看,磷酸铁锂电池配套169款车型,占比达69%,而在第1批、第2批《推广目录》中,这一比例分别是45%、58%。磷酸铁锂电池回潮之势愈加明显。高安全、低成本、长寿命,是磷酸铁锂电池的三大核心优势。而随着技术瓶颈的不断突破,磷酸铁锂电池能量密度持续提升,为其重获市场青睐增添了重量级砝码。技术迭代加速  能量密度不断提升太平洋证券发布的产业调研报告显示,磷酸铁锂正极材料的克容量已基本从120mAh/g提高到145mAh/g。这意味着,磷酸铁锂电池的能量密度有了明显提升。这一点在新能源汽车免征购置税目录和《推广目录》中得到了验证。根据乘联会的统计,从2014年到2018年,免征购置税目录中纯电动客车搭载的动力电池能量密度由85Wh/kg提高到138Wh/kg,提高了62%。另外,从《推广目录》来看,2018年共发布1762款新能源客车,配套动力电池能量密度超过120Wh/kg的占93%,其中,能量密度在140Wh/kg-150Wh/kg的新能源客车有1006款,占比57%,还有部分配套超过150Wh/kg的车型。性能提升的背后,是技术的积累沉淀和创新的大胆实践。作为最早产业化的动力电池技术路线,我国主流磷酸铁锂电池企业从电芯设计、材料选择、工艺匹配、生产设备、Pack轻量化等环节持续创新,磷酸铁锂电池技术不断迭代,能量密度不断提升。日前,比亚迪在业绩交流会上透露,将于明年5-6月份推出全新一代磷酸铁锂电池,体积比能量密度提升50%,寿命长达8年120万公里,成本下降约30%。搭载新电池,新车续航里程可达500-600km。“体积比能量密度提升50%,虽然可能会导致重量增加,但最终实际的续航表现一定是大幅提升的。”中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会秘书长张雨说。作为国内首家为乘用车配套磷酸铁锂电池的企业,国轩高科已完成了磷酸铁锂单体能量密度190Wh/kg的产品升级,配套的乘用车系统能量密度达140Wh/kg,能满足新能源汽车400Km以上的续航里程。国轩高科乘用车事业部总经理王晓阳介绍说,2019年,国轩高科计划将磷酸铁锂单体电芯能量密度提高到200Wh/kg,系统能量密度提升到 160Wh/kg。业内人士认为,技术瓶颈的突破给磷酸铁锂电池带来了发展的新曙光,能量密度不断提升之后,其高性价比的优势得以放大,对市场的吸引力不言而喻。核心优势显著 市场份额持续回升从近几批《推广目录》中可以看出,磷酸铁锂电池在纯电动客车和专用车中占据绝对优势,在乘用车中的应用比例也有所提升。“新能源公交车或将得到政策的进一步支持,进而利好磷酸铁锂电池产业;对于三四线城市甚至乡镇的消费者来说,价格低、寿命长、安全性高的磷酸铁锂电池更具市场竞争力;专用车领域今年开始大量配套磷酸铁锂电池,也是市场回暖的一个重要因素。”张雨解释。针对不同市场定位的车型,主机厂在动力电池能量密度和技术路线方面有不同的要求。在A0和A00级车型上,消费者对于价格比较敏感,通过更换磷酸铁锂电池,更受市场欢迎。华鼎国联动力电池有限公司营销中心副总经理程焱松指出,当前,磷酸铁锂电池的能量密度已能符合电动汽车基本续航要求,成本较三元电池便宜10%到15%,中低端车型通过更换磷酸铁锂电池能节约0.3-0.6万元成本。无论在性能还是价格上,磷酸铁锂电池都具有一定优势。记者查阅资料发现,进入2019年,江淮汽车加大了电池换装进程,共有6款车型搭载了磷酸铁锂电池;北汽新能源旗下ECU220新增一款搭载磷酸铁锂电池的标准版车型,相较前两个版本,价格不升反降;上汽通用五菱、奇瑞也都申报了搭载磷酸铁锂电池的车型。同时,作为新能源汽车的“心脏”,动力电池的安全性始终是行业关注的焦点。由于磷酸铁锂正极材料热分解温度高,并且热失控时放热量低,因此,在电芯其他材料相同、电池包结构设计相同、结构件相同等条件下,磷酸铁锂电池的安全性一般要高于三元电池。“使用寿命方面,磷酸铁锂电池充放电循环大约3500次后容量才开始衰减,而三元锂电池通常在2000次后就会出现衰退,存在明显差距。”张雨表示。王晓阳说,磷酸铁锂电池基本和整车等寿命,达到8-10年。江淮一代车在2011年投放市场,很多用户目前仍在使用,充分说明了磷酸铁锂电池的安全、可靠。政策导向转为市场导向 前景值得期待2020年,新能源汽车产业将进入无补贴时代,当政策导向转向市场导向时,车企关注的焦点也将从“拿更高补贴”向“占领更多市场份额”转变。亿纬锂能董事长刘金成表示,补贴退坡有利于新能源汽车市场的真正形成,只有技术方向明确、质量过关才会赢得市场。“补贴完全退出后,动力电池行业将进入市场需求拉动行业增长的阶段,技术路线的选择权将交给市场。而安全性高、生命周期较长、有较高性价比的产品将成为市场的主要需求。”安达科技董事长刘建波说,现在不少整车厂明年的装车方案中将选用磷酸铁锂电池,特别是续航400公里以下的、售价在15万元以下的新能源汽车及网约车市场。因此,从2020年开始,磷酸铁锂电池将会成为乘用车动力电池装车方案的重要组成部分。张雨指出,2018-2022年磷酸铁锂电池出货量的复合增长率有望超过30%,将对现有的多种动力电池技术路线市场格局产生较大影响,预计未来2-3年内,磷酸铁锂电池市场份额会有较大幅度增加。中国工程院院士杨裕生提出,增程式混合动力汽车与磷酸铁锂电池是绝佳配对组合。在他看来,将磷酸铁锂电池用于增程式电动汽车市场,不但能提高车辆的安全性,还能支持增程式电动汽车的市场化,免除纯电动汽车的里程、安全、价格、充电、后续电池问题等焦虑。此外,随着储能产业的兴起,动力电池企业纷纷布局储能业务,也为磷酸铁锂电池开启了一片新天地。据悉,磷酸铁锂电池已普遍应用于用户侧及电网侧调频,成为储能领域应用的重要力量。

作者: 樊桐杰 详情
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10MW/40MWh,大连风储项目全钒液流设备招标

全钒液流来了。9月17日,大连东方国顺能源科技有限公司发布公告,就大连普兰店乐甲乡100MW网源友好型风电场示范项目全钒液流电池储能系统设备采购进行公开招标。公告显示,本工程作为网源友好型风电场示范项目,为实现风电场风电储能、调峰功能,同期建设全钒液流电池储能系统,总容量为10MW/40MWh。其中9.75MW/39MWh储能系统集中布置,以一回35kV电缆线路接入驼山风电场升压站35kV母线;另外250kW/1MWh储能系统用于一机一储的示范配置,就近布置于风机旁边。公告要求储能系统设备的交货期为2020年3月31日。此前,乐甲乡100MW风储项目已完成EPC总包、风电机组及附属设备招标,由中国电建集团核电工程有限公司与浙江运达风电中标,中标价分别为324,893,814元和335,469,600元。天眼查显示,大连东方国顺能源科技公司于2018年7月成立,注册资本为100万元人民币,疑似大股东为吉林省中通能源控股有限公司。大连市曾于2016年发布《大连市人民政府关于促进储能产业发展的实施意见》,要求到2020年,储能产业创新中心主体初步形成,储能技术日趋完善。全钒液流电池储能系统能量转化效率提高到75%以上,电池系统成本降低到2500元/KWh以下。到2025年,储能及相关产业实现产值500亿元。相比锂电,全钒液流储能在国内还属于小众项目。自2013年辽宁卧牛石5MW/10MWh风储全钒液流电站并网后,又经历了较长时间的沉寂。直到去年底,才陆续有黄河上游6MW/30MWh风储项目和湖北枣阳首期3MW/12MWh光储项目等具体招标或投运消息出现。资料来源:普能公司。有业内人士分析,全钒液流系统成本目前处在3300—3600元/KWh区间,一旦市场起来,单位造价有望迎来较大幅度的降低。“储能100人”获悉,一度进展缓慢的大连融科200MW/800MWh全钒液流储能电站,已于近期重新开启一期100MW/400MWh项目的土建工作。该项目是国家有关部委和辽宁省方面力推的示范工程,按照两部制电价,从省内进行投资疏导。此外,位于大连甘井子区的华能大连电厂,也于近日发布储能项目研究报告采购公告,拟规划在大连电厂建设800MWh储能系统,以作为调峰、调频、机组功能性替换,起到节能减排的作用,并辅助发电机组对于电网削峰填谷进行补偿。不过,目前尚不清楚大连电厂未来将采用何种电池技术路线。附招标公告:大连普兰店乐甲乡100MW网源友好型风电场示范项目全钒液流电池储能系统设备采购合同项目编号:WX2019-1709招标人:大连东方国顺能源科技有限公司买  方:大连东方国顺能源科技有限公司招标代理机构:河南省伟信招标管理咨询有限公司河南省伟信招标管理咨询有限公司受大连东方国顺能源科技有限公司的委托,就大连普兰店乐甲乡100MW网源友好型风电场示范项目全钒液流电池储能系统设备采购进行公开招标。投标人中标后与买方签订合同。现将有关事宜公告如下:1.1工程概况1.1.1 大连普兰店乐甲乡100MW网源友好型风电场示范项目大连普兰店乐甲乡100MW网源友好型风电场示范项目位于辽宁省大连市普兰店区乐甲乡, 厂区大致范围为东经122°14′~121°23′,北纬39°41′~39°49′。场区内有唐兴县道横穿,场区中心距南侧S313省道为15.6km,交通条件较为便利。根据大连市陆上风电规划,乐甲风电场项目本期装机容量为100MW,新建1座220kV升压站和一回220kV送出线路来接入系统。乐甲风电场本期拟安装29台风电机组。风力发电机机端电压0.69kV,采用一机一变的方式,就地升压至35kV,通过35kV集电线路汇集接入场内220kV升压站35kV侧,再经主变二次升压接入系统。本工程作为网源友好型风电场示范项目,为实现风电场风电储能、调峰功能,同期建设全钒液流电池储能系统,总容量为10MW/40MWh,其中9.75MW/39MWh储能系统集中布置,以一回35kV电缆线路接入驼山风电场升压站35kV母线;另外250kW/1MWh储能系统用于一机一储的示范配置,就近布置于风机旁边。1.2工作范围及内容本次招标范围为:10MW/40MWh全钒液流电池储能系统及附属设备,安装调试、基础土建(包含但不限于储能系统区域内的设备基础、电缆沟、围墙、道路、接地等)工作。其中9.75MW/39MWh储能系统集中布置,以一回35kV电缆线路接入驼山风电场升压站35kV开关柜内;另外250kW/1MWh储能系统用于一机一储的示范配置,就近布置于风机旁边。设备交货期:2020年3月31日投标方工作内容包括(但不限于)下述内容:(1)按照使用环境条件、本技术规范书要求和适用的工业标准,配置一套满足本工程范围内的全钒液流电池储能系统。包括所有设备主要元器件的选型、制造、软件设计开发、试验(包括工厂试验、出厂试验)、包装、设备运输、现场开箱检查、现场试验等。(2)全钒液流电池储能系统的设计需满足GB/IEC/IEEE相关标准要求(见1.7标准与规范),投标方应负责完成全钒液流电池储能系统调试。(3)提供用于施工的全部图纸,并指导完成系统设备和装置现场安装和调试。参加招标人组织的设计联络会及设计协调会,(4)承担通电启动和调试服务,直到该系统能满足业主运行要求,设备投入率应为100%。(5)投标方应保证设备、文件和技术服务按合同要求的时间及内容进行。(6)负责培训招标人的运行维护人员,向招标方提供必需的工程文件和设备资料,以便招标方能对系统独立进行组态、编程、维护、修改和调试工作。(7)按当地主管部门的相关验收标准,提供所有需要验收的工程、设备资料及其它相关资料,配合当地主管部门、招标人开展验收工作,确保系统性能全部达到保证值和有关标准要求,所有提供设备须符合本地电网公司要求,顺利通过投运前的验收。(8)在整个质保期内,应无偿更换非招标方原因引起的硬件损坏和相应服务。(9)电池储能系统内部所有的机械系统、电气系统、通信系统、外壳、设备接地等连接和配合均属于投标方的责任范围,与招标人无关。(10)本次招标的全钒液流电池储能系统主要作为乐甲风电场配套设备,投标方应负责开展储能系统提升风电场网源友好特性的控制策略研究工作,配合招标人进行电池储能系统与其它设备的连接通信和联调,费用含在投标总价中。1.3资金来源乐甲风电场10MW/40MWh全钒液流电池储能由大连东方国顺能源科技有限公司利用自有资金和银行贷款投资建设,建设资金已落实。1.4投标人资格要求1)投标人应具有独立订立合同的法人资格。投标代理人应为本单位正式员工并出具社保证明或劳动合同,否则投标无效。2)具有完善的质量保证体系,必须持有国家认定的有资质机构颁发的ISO9000系列认证书或等同的质量保证体系认证证书;在专业技术、设备设施、人员组织、业绩经验等方面具有设计、制造、质量控制、经营管理等方面的相应资格和能力。本招标内容包含35kV高压设备安装施工和土建工程,投标人应在中标后提供本单位或分包方的施工资质,由招标人核实。3)最近三年内没有发生骗取中标、严重违约等不良行为。4)具有良好的银行资信和商业信誉,没有处于被责令停业、财产被接管、冻结、破产状态。5)投标人近三年内,所履行的合同没有受到行政主管部门的通报批评、处罚;无因投标人违约或不恰当履约引起的合同中止和诉讼记录;或重大产品质量或安全事故而被起诉并败诉的事件发生。1.5业绩1)投标人须具有全钒液流电池储能系统核心设备的设计制造能力,具有全钒液流电池储能系统的集成能力,具有全钒液流电池储能项目应用业绩(须提供相关合同证明材料);2)投标人须提供≥1兆瓦时电池储能系统的系统集成或关键设备供货业绩(须提供相关合同证明材料)。1.6资格后审招标人将根据投标人提供的投标文件在评标阶段对其进行资格后审,对资格审查不合格的投标人,将不进入下一阶段评审,其后果由投标人自行承担。1.7招标文件的获取1.7.1 公告发布日期:2019年9月17日1.7.2 报名截止日期:2019年9月23日            1.7.3 发售时间:2019年9月17日至2019年9月23日  8:30~11:30,14:30~16:00。1.7.4 发售地点:长春市高新技术产业开发区光谷大街1488号海峡两岸青年创业园四楼A4-03室。1.7.5 每套招标文件售价为:人民币(大写:贰仟元)小写(¥:2000元),购买招标文件的费用无论中标与否均不予退还。1.7.6报名时被授权人需持以下证件的原件及加盖公章的复印件。(1)企业营业执照副本;(2)法人身份证;(3)法人授权委托书及被授权人身份证;(4)业绩证明材料(合同等),业绩需符合本章1.5业绩要求;(5)信用中国网站全部截图(包含渠道信用记录失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信行为记录名单);(6)投标人须提供投标人及其法定代表人至少近三年无行贿犯罪记录证明(在中国裁判文书网上查询的无犯罪记录查询结果网页截图,提供查询结果网页截图并加盖公章);(7)被授权委托人2018年8月至2019年8月社保证明材料;(8)2018年8月至2019年8月缴纳税收证明材料;(9)近三年(2016年、2017年、2018年)财务审计报告;(10)银行资信证明原件及复印件加盖公章;(11)本章1.4投标人资格要求中涉及的相关材料;1.9 投标文件的递交投标文件必须于2019年10月09日北京时间9:30时投标截止时间前递交招标人,送达地点为长春市高新技术产业开发区光谷大街1488号海峡两岸青年创业园三楼会议室。1.10发布招标公告的媒介本招标信息同时在中国招标投标公共服务平台、中国政府采购网上同步发布。1.11招标代理机构联系方式:1.11.1报名、购买招标文件、招标文件答疑联系人、联系方式招标代理机构:河南省伟信招标管理咨询有限公司地  址:长春市高新技术产业开发区光谷大街1488号海峡两岸青年创业园四楼A4-03室联系人:姜涛电  话:0431-80663516

作者: 储能100人 详情
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UPS锂电池在数据中心供配电系统的解决方案

作为数据中心的心脏,UPS和电池的可靠性直接关系到数据中心的正常运行。华为UPS锂电池系统具有安全可靠,使用寿命长,占地面积小,运维简单等优点。采用磷酸铁锂电芯,业界独有的主动均流控制技术,支持新旧电池混用,显著降低支出。实现电池智能管理,极大降低运营成本。 随着AI、云计算、大数据、物联网等高性能技术需求的不断增长,数据中心将变得更大和更复杂。作为数据中心的动力心脏,供配电系统需要更加稳定可靠的锂电池UPS来保障数据中心的不间断运行。 近日,华为面向全球客户发布了基于智能锂电特性的大型数据中心UPS供配电解决方案,多方位保障大型数据中心供配电的可靠性。华为快速响应市场变化和客户需求,发布Fusion Power Li-ion系列大型数据中心供配电解决方案,同时电池储能系统支持锂电特性,进一步提升UPS的可靠性。1、更大容量为大型数据中心而生锂电池UPS系列从设计理念到产品研发,都紧贴大型数据中心供配电需求,其将输入输出柜及UPS融合于一体,不仅减少繁冗配电,更为客户节约占地面积和安装工时;全模块冗余设计,系统无单点故障,具备iPower全链路可视功能、关键部件失效预警、失火风险提前关断功能,保障系统可靠运行,同时简化运维工作。2、智能锂电,提升可靠性本次发布的智能锂电SmartLi,是配套华为自研UPS锂电池储能系统解决方案。与传统铅酸电池相比,锂电池具备高可靠、使用寿命长、占地面积小、运维简单等优点。华为锂电池UPS系统支持新旧电池柜混用,锂电柜并柜环流可以控制在2%以下,显著降低Capex。针对大型数据中心电池的高可靠要求,SmartLi从多方面进行保障:采用锂电中最安全的磷酸铁锂电芯;采用BMS系统,从电芯到电池柜,再到电池柜并联系统,层层保障锂电的可靠性。  华为自研UPS锂电池储能系统解决方案,安全可靠,使用寿命长,占地面积小,运维简单,高稳定电芯,业界独有主动均流控制技术,为用户提供高效可靠动力保障。(来源:锂电池UPS)

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科学家开发锂电池新设计 或减少对钴镍稀有金属依赖

据最新一期的《自然•材料》报道,为了开发锂基电池的替代品,减少对稀有金属的依赖,美国佐治亚理工学院研究人员开发出一种有前景的新型阴极和电解质系统,用低成本的过渡金属氟化物和固体聚合物电解质代替昂贵的金属和传统的液体电解质。新型阴极由氟化铁活性材料和固体聚合物(一种塑料)电解质纳米复合材料制造。为制造这种阴极,研究人员开发了一种将固体聚合物电解质渗透到预制氟化铁电极中的方法,然后热压整个结构,以增加密度并减少空隙。聚合物基电解质有两个突出优点,一是其在循环时弯曲和适应氟化铁溶胀的能力强,二是能与氟化铁形成非常稳定的柔性界面,解决了先前电池设计中使用氟化铁出现的膨胀和大量副反应等关键问题。研究人员测试了新型固态电池的几种变体,以分析其在50℃高温下超过300次充电和放电循环的性能。结果发现,增强电池性能的关键是固体聚合物电解质。当与固体聚合物电解质一起使用时,即使在高温下,金属氟化物也显示出非凡的稳定性。这有望带来更安全、更轻和更便宜的锂离子电池。此外,氟化铁的锂容量是传统钴基或镍基阴极的两倍多。而且铁比钴便宜300倍,比镍便宜150倍。未来,研究人员将继续改进和开发新的固体电解质,以实现快速充电,并在新设计中融合固体和液体电解质,以与大型电池工厂中使用的传统电池制造技术完全兼容。

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锂电池成组不一致的原因和优化方法

锂离子电池的不一致性会影响电池组的使用寿命,降低了电池成组后的性能。锂电池成组不一致性是指单体电池的容量、电压、内阻、自放电速率等参数存在差异,是由电池组的组合结构、使用工况、使用环境、电池管理不同所致。单体电池的不一致性是电池组性能的重要影响因素,它能降低电池组的可用容量,并降低电池组的循环寿命。单体电池成组后,循环寿命会有所降低。选用较长使用寿命的单体电池组合成电池组,会增加电池组循环使用次数,但为提升电池组整体性能,获得更长使用寿命,还应重视单体电池匹配一致性,提供适宜的工作条件和采用妥当热管理措施,进行及时修复与保养。本文在分析锂离子电池组不一致性成因基础上,提出电池不一致性的改进措施和优化方法。不一致性机理一、单体电池之间参数差异单体电池之间的状态差异主要包括单体电池初始差异和使用过程中产生的参数差异。电池设计、制造、存储以及使用过程中存在多种不可控制的因素,会影响电池的一致性。提高单体电池的一致性是提升电池组性能的先决条件。单体电池参数的相互影响,当前的参数状态受初始状态和时间累积作用的影响。1、电池容量、电压和自放电速率电池容量不一致会使电池组各单体电池放电深度不一致。容量较小、性能较差的电池将提前达到满充电状态,造成容量大、性能好的电池不能达到满充电状态;  电池电压的不一致将导致并联电池组中单体电池互充电,电压较高的电池将给电压较低的电池充电,这会加快电池性能的衰减,损耗整个电池组的能量; 自放电速率大的电池容量损失大,电池自放电速率的不一致将导致电池荷电状态、电压产生差异,影响电池组的性能。2、电池内阻串联系统中,单体电池内阻差异将导致各个电池的充电电压不一致,内阻大的电池提前达到电压上限,此时其他电池可能未充满电。内阻大的电池能量损耗大,产生的热量高,温度差异进一步增大内阻差异,导致恶性循环。  并联系统中,内阻差异将导致各个电池电流的不一致,电流大的电池电压变化快,使各个单体电池的充放电深度不一致,造成系统的实际容量值难以达到设计值。电池工作电流不同,其性能在使用过程中会产生差异,最终会影响整个电池组的寿命。二、充放电工况充电方式影响锂电池组的充电效率和充电状态,过充过放都会损坏电池,多次充放电后电池组会显露不一致性。目前,锂离子电池充电方式有数种,但常见的有分段恒流充电方式和恒流恒压充电方式。恒流充电是较为理想的方式,能够进行安全、有效的满充;恒流恒压充电有效结合了恒流充电和恒压充电的优点,解决了一般恒流充电方式难以精准满充的问题,避免了恒压充电方式在充电初期电流过大对电池造成的影响,操作简单方便。三、温度锂电池在高温和高放电倍率下的性能会有明显衰减。这是因为锂离子电池在高温条件下和大电流使用时,会造成正极活性物质和电解液的分解,这是放热过程,短时间放出等热量能导致电池自身温度进一步升高,温度升高又加速了分解现象,形成恶性循环,加速分解使电池性能进一步下降。所以,如果电池组热管理不当,会带来不可逆性能损降。  电池组设计和使用环境差异会造成单体电池所处温度环境不一致。由Arrhenius定律可知,电池的电化学反应速度常数与度呈指数关系,不同温度下电池电化学特性不同。温度会对电池电化学系统的运行、库仑效率、充放电能力、输出功率、容量、可靠性以及循环寿命产生影响。目前,主要开展的是温度对电池组不一致性影响定量化研究。图1给出了锂电池产生热失控的起因。四、电池外电路1、连接方式在规模储能系统中,电池将以串并联的方式组合在一起,因此在电池和模块之间会有许多连接电路和控制元件。由于每个结构件或元器件的性能和老化速度不同,以及每个连接点消耗的能量不一致,不同器件对电池的影响不一样,造成电池组系统的不一致。并联电路中电池衰减速度的不一致会加速系统的恶化。  连接片阻抗也会对电池组的不一致性产生影响,连接片阻值不尽相同,极柱到各单体电池支路的阻值不同,远离极柱的电池因连接片较长而阻值较大,电流则较小,连接片会使得与极柱相连的单体电池最先达到截止电压,造成能量利用率降低,影响电池性能,而且该单体电池提前老化会导致与其相连的电池过充,造成安全隐患。随着电池循环次数增多,将造成欧姆内阻增加,容量衰减,欧姆内阻与连接片阻值的比率将发生变化。为保证系统安全性,必须考虑连接片阻值的影响。2、BMS输入电路电池管理系统(BMS)是电池组正常运行的保障,但BMS输入电路会对电池的一致性产生不利影响。电池电压的监测方法有精密电阻分压、集成芯片采样等,这些方法由于电阻与电路板通路的存在,无法避免采样线外载漏电流,电池管理系统电压采样输入阻抗将增加电池荷电状态(SOC)的不一致性,影响电池组的性能。五、SOC估算误差SOC不一致产生的原因有单体电池初始标称容量不一致和工作中单体电池标称容量衰减速度不一致。对于并联电路,单体电池的内阻差异会造成电流分配不均,进而导致SOC的不一致。SOC算法包括安时积分法、开路电压法、卡尔曼滤波法、神经网络法、模糊逻辑法、放电测试法等。安时积分法在起始荷电状态SOC0比较准确时有较好的精度,但是库仑效率受电池荷电状态、温度和电流等状态的影响较大,难以准确测量,因此安时积分法很难达到荷电状态估计的精度要求。开路电压法在较长时间静置之后,电池的开路电压与SOC存在确定的函数关系,通过测量端电压来获得SOC的估计值。开路电压法具有估算精度高的优点,但是静置时间长的缺点也限制了其使用范围。成组不一致性优化方法一、单体电池制造技术1、锂电池材料锂离子电池的正极材料有三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂等,负极材料有石墨、硅和钛酸锂等。同批次原材料对电池性能的一致性十分重要,在生产过程中,需要对原材料的粒径分布、比表面积和杂质含量等参数进行严格的控制,保证原材料的批次一致性。2、锂离子电池生产工艺电池的生产工艺由多个工序组成,每个工序过程都可能会影响电池的一致性。生产单体性能要一致,必须对每一个工序进行合理的设计和管控,使之平行重复。根据电池的性能要求设计电池生产工序,分析原材料、电极和电解液等参数对电池一致性的影响,从而合理控制各个工序参数的阈值。生产线减少人为干预,实现自动化也能提高电池的一致性。二、分选制度为了降低初始状态差异对电池组的不利影响,通常需要对单体电池进行筛选,将状态参数较为一致的电池组合在一起。电池成组方法主要有单参数配组法、多参数配组法和动态特性曲线配组法。动态特性曲线配组法通过比较同一倍率下不同电池间充放电曲线的差异,能够很好地反映电池特性,分选效果理想。三、电池组外电路1、电池串并联方式电池组的连接方式影响电池一致性。目前有两种较好的连接方式:先并联两个相同的电池为一个模块,再将模块串联起来(PSB);先串联两个不同的电池为一个模块,再将模块并联起来(SPA)。2、电池管理系统为了提高电池的性能和使用寿命需要对单体电池进行管理和维护。电池管理系统是电池系统正常运行的重要保障,主要任务是保证电池组的性能,防止电池损坏,避免安全事故,使电池在适宜的区域内工作,延长寿命。BMS由传感器、执行器、控制器和信号线等部分组成,主要功能有:数据采集、状态估计、充放电控制、均衡充电、热量管理、安全管理和数据通信等。 虽然电池管理技术已经被广泛运用,但还需要继续完善,尤其是在SOC的估算和数据采集精确度、均衡电路、电池快充等方面。由于不同类型的电池特性具有差异,适用于所有电池的BMS是目前的主要研究方向。3、均衡控制为了缓解甚至消除电池组中各单体电池间的不一致性,提高电池组的性能、寿命和安全性,通过均衡电路和均衡控制策略能够有效地改善电池组的不一致性。  均衡电路拓扑结构:均衡电路拓扑结构的研究主要是对均衡电路结构进行设计与改进,提高均衡效率,降低成本。根据均衡电路在均衡过程中电路是否消耗能量可以分为能耗式均衡和非能耗式均衡。能耗式均衡电路采用耗能元件消耗电池组中电压较高的电池电量,从而实现单体电池一致性,电路简单,均衡速度快,效率高,但会导致电池组能量利用率不高;非能耗式电路利用储能元件和均衡外电路来实现电池间的能量转移,能量利用效率高,非能耗式均衡有开关电容式、变换器式和变压器式。  均衡控制策略:均衡控制策略主要是确定均衡模块的工作方式。目前,工作方式有最大值均衡法、平均值比较法和模糊控制法。均衡能力的提升是电池一致性研究的重要方向。均衡技术需进一步提高,包括:  SOC作为最理想的判断标准,实时估测精度还需进一步提高;  优化均衡电路的拓扑结构,提升均衡速度,缩短均衡时间;  均衡控制策略还需要优化,确定最佳的均衡参数,根据均衡电路寻找合适的均衡路径来达到快速均衡的目的。 现阶段均衡控制策略的研究大多聚焦于均衡  硬件电路设计与实现。但均衡电路参数会影响均衡效果。另外,均衡启动时电池荷电状态、均衡阈值、充放电电流、均衡电流与充放电电流比值以及充放电工况切换方式也会影响均衡效果。4、充放电策略科学、合理的充放电策略能够提高电池能量利用效率。目前综合性能最好的充电方法是电池管理系统和充电机协调配合串联充电,通过BMS对电池组的环境温度、单体电池的电压和电流、一致性和温升等状态监控,与充电机实现数据共享,实时改变输出电流,能够防止电池过充和优化充电。这种充电方式是目前的主流,可一定程度消除锂电池组充电时一致性差、充电效率低和无法满充等问题。5、电池热管理电池组中各单体电池的产热量和散热量在空间上分布不均,会造成电池自身、电池组部分区域及所处环境的温度不一致,如不加以控制,电池组内部的温差会持续扩大,进而加快电池性能衰降。因此,需要对电池组进行热管理。  热管理系统通常要求结构紧凑,质量轻,易于包装,可靠,成本低,易于维护。它的功能有:使电池在最适宜的温度范围内运行;减小电池间、模组内和模组间的温度差。热管理分主动和被动两种方式。系统中使用导热介质可以分为三类,分别是空气、液体和相变材料。  目前,电池组热管理研究有局限性,比如电池热模型过于简化,电池单体常采用零维的生热模型,电池各部分生热率相同,缺少基于非均匀内热源对不同热管理系统的性能对比。对锂离子电池低温特性研究及低温热管理技术研究较少。结束语本文通过对电池成组不一致性成因分析,提出了部分改善一致性方法。电池成组不一致的原因主要是单体电池的初始差异和电池成组后的结构、使用工况及环境差异。为了缓解电池成组后带来的性能下降和寿命缩减等问题,可以优化电池的制造工艺,减少电池的初始差异;在电池成组前进行筛选,将不一致性较小的电池成组;在组合电池组系统时,充分考虑连接方式和结构对不一致性的影响;在使用过程中,进行合理的电池管理,有效的均衡以及热管理,减少因使用条件不同而造成的不一致。提升电池成组一致性技术中,BMS和热管理技术已较为成熟,SOC估计精度和均衡效果有待进一步提高。

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磷酸铁锂电池需求回暖!行业拐点将至

日前,据怀新资讯报道,随着补贴标准大幅降低,以及三元锂电池汽车事故的频发现状,磷酸铁锂电池的成本及安全优势,正逐步凸显。就目前而言,已经有多家整车企业确认将在部分乘用车上开始切换磷酸铁锂电池,包括江淮汽车、北汽新能源、江西昌河汽车、合众新能源、东风汽车等等。此外,今年以来,国家工信部发布的新能源汽车推广应用推荐车型目录中,磷酸铁锂电池配套的车型比例一直在上升,在8月初发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录(2019年第7批)》中已经显示,磷酸铁锂电池配套237款车型,占比达67%;三元电池配套64款,占比18%。分析指出,磷酸铁锂电池大有回升之势,市场已有好转迹象,9月份动力电池市场对于铁锂的需求大幅度回暖。一、磷酸铁锂电池市场发展态势一般而言,锂电池根据其正极体系不同,可分为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池、三元锂电池等等。具体到磷酸铁锂电池,其最大的优点在于安全性和成本,而缺点则是能量密度较低以及续航里程较短。据悉,在2015-2016年之时,磷酸铁锂电池的市占率达70%左右,但随着新能源汽车的大力普及、国家对新能源汽车的补贴逐渐向高能量密度和高续航里程的产品倾斜等发展之后,磷酸铁锂电池的市占率逐渐下滑到40%左右,以日本为例,其目前的新能源汽车大部分是以锰酸锂掺三元为主,并且三元电池在技术逐步成熟之下有占据主导位置的趋势。不过,今年以来的磷酸铁锂电池市场,是出现了回暖的迹象,最新数据显示,2019年1-2月我国动力电池累计产量11.6GWh,其中,三元电池累计生产6.6GWh,占总产量57.2%;磷酸铁锂电池累计生产4.6GWh,占总产量39.6%,去年同期为36.03%。一方面,磷酸铁锂电池需求回暖,与国家新能源汽车补贴政策有关。就如前文所述,早期国家新能源汽车的补贴偏向于高能量密度与高续航里程产品,基于政策大背景之下,汽车生产商理所当然是选择了三元电池,毕竟除了成本下降之外,三元电池还具备高体积、能量密度更容易满足乘用车空间有限、高续航里程需求等优势。但进入2019年以来,随着国家补贴退坡幅度超预期,新能源汽车生产商的成本端受到承压。而来看两种电池的市场报价,数据显示,2019年磷酸铁锂电池电芯的市场报价降至0.7元/Wh以下,而三元电池电芯的报价则在0.9元/Wh左右徘徊,显而易见的是,磷酸铁锂电池价格较低,且两者差距开始扩大。据券商测算,以400km和250km续航车型为例,磷酸铁锂扣除补贴影响后综合成本比三元分别低5600元和3500元,这也意味着,在2021年补贴全面退出的时候,磷酸铁锂的成本价格优势将更为明显。另一方面,汽车使用安全是消费者最为关注的问题之一,而近年来不断发生的汽车自燃事故,仅在4月,特斯拉、蔚来、比亚迪等新能源汽车相继着火之事,都让整个行业将目光聚焦在安全问题上。于此,回到磷酸铁锂电池上,其热失控温度要高得多,进而其安全性相比之下也高得多,所以在控制成本之下,其安全性的优势也让它需求上升。财富证券分析称,今年国家新能源汽车补贴政策发布,行业毛利承压。乘用车领域取消地方补贴,总体的退坡幅度约为60%-67%。考虑到磷酸铁锂的安全性以及长循环性带来的经济性,补贴退坡下磷酸铁锂需求边际回暖。基于上述而言,在A股市场中,相关标的公司或将受到关注:二、相关标的公司国轩高科:公司是国内最早从事新能源汽车动力锂离子电池及材料自主研发、生产和销售的企业之一,是少数率先具备将乘用车磷酸铁锂PACK能量密度提升至140Wh/kg的电池企业之一,主要产品为磷酸铁锂、三元电池及材料。2015-2018年公司锂电池业务分别实现营收21亿元、41亿元、41亿元、46亿元,分别占总营收78%、86%、84%、89%。其中,磷酸铁锂作为公司主要出货电池产品,2017-2018年分别装机1.8GWh和2.3GWh,占公司电池装机总量84%和75%,占全国磷酸铁锂电池装机量10%和11%。2019年上半年公司实现营收36.07亿元,同比增38.36%;归母净利润3.52亿元,同比降24.49%;扣非归母净利润2.92亿元,同比增长10.34%。期内磷酸铁锂装机1.57gwh,同比增长85%,铁锂市占率达到20.5%,较18全年提升10%。亿纬锂能:公司专注于锂电池的创新发展,聚焦动力、储能市场领域,目前公司的锂亚电池业务居国内领先地位,磷酸铁锂电池在国内主要供货南京金龙、东风、吉利商用车等客车和物流车市场。2019年上半年营收达25.3亿元,同比增长34.3%,净利润5.01亿元,同比增长215.23%。公司预计,今年前9个月净利润最高将达到9.51亿元。据高工锂电统计,上半年磷酸铁锂电池装机556MWh,占行业1.9%,排名第5;7月装机209MWh排名升至第3,预计下半年将持续较好增长。德方纳米:公司主营业务为纳米磷酸铁锂、碳纳米管导电液的研发、生产和销售,其中,纳米磷酸铁锂等产品在客户产业链中均处于第一供应商。2019年上半年实现营收4.58亿元,同比降11.28%,主要是纳米磷酸铁锂价格同比出现较大幅度下降;实现归母净利润4692万元,同比增47%;扣非净利润3577万元,同比增37%。其中,纳米磷酸铁锂收入4.35亿元,营收占比近95%,毛利达24.59%,同比增8.23%。研发费用方面达2316.67万元,占营收的5.06%。星源材质:公司专业从事锂离子电池隔膜研发、生产及销售的新能源、新材料和新能源汽车领域,是国内第一家打破国外垄断的锂电池隔膜干法单拉技术的企业,也是第一家实现产品批量出口的隔膜制造企业。2019年上半年锂离子电池隔膜销量达1.53亿平方米,同比增35.9%,实现营收3.53亿元,同期增11.09%;归母净利润1.72亿元,同比增12.33%。另外,公司在4月份已经与国轩高科签订了1亿平米湿法涂覆隔膜的框架合同。三、结语但需要注意的是,就目前整个汽车行业而言,据中国汽车工业协会统计,2019年1-7月新能源汽车产销量分别为70.1万辆和69.9万辆,同比分别增长39.1%和40.9%。但分单月情况来看,7月份的产销量分别为8.4万辆和8.0万辆,环比6月份分别下降了37.2%和47.5%。而从相关公司8月份销售数据情况来看,整体销量或依旧呈现下滑态势。显而易见的是,当下的汽车行业,不仅是传统的燃油车销量呈现连续下滑态势,就连多年来翻倍增长、跑步进入的新能源汽车市场,也出现了首次下降迹象,分析认为,行业短时间内没有复苏迹象,“寒冬”时刻仍在持续。于此,在大环境“预冷”的情况下,磷酸铁锂电池能否成功拐点,仍有待观察。

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铅酸蓄电池“生产者责任延伸制”如何见实效?

“谁的孩子,谁抱走”——在铅蓄电池后处理环节,回收利用、废物处置等工作皆由生产者承担。早在2016年12月,国务院办公厅就已下发《生产者责任延伸制度推行方案》,明确上述任务。今年初8部委联合印发的《废铅蓄电池污染防治行动方案》旨在联动铅蓄电池上下游企业,一同建立规范有序的废铅蓄电池收集处理体系。近日,国家发改委出台的《铅蓄电池回收利用管理暂行办法(征求意见稿)》(下称《管理办法》)再次强调回收目标责任制,要求铅蓄电池生产企业(含进口商),“通过自行回收、与社会回收利用企业合作等方式,承担完成回收目标的责任”。到2025年底,将规范回收率达到60%以上。国内铅酸电池领头企业,超威和天能都已建立比较完善的铅蓄电池的垃圾分类和回收体系,推动整合铅蓄闭环全产业链!与这些正规回收体系相悖的是,因非法处理渠道占比超7成以上,种种违规行为屡禁难止。“正规军”非但未能发挥应有作用,反遭“游军”排挤。随着政策进一步明晰,如何让“生产者责任延伸制”真正得以实施,成为关键问题。非法渠道强势挤压 生产企业普遍“难吃饱”生态环境部统计显示,我国已是世界最大的铅蓄电池生产、消费国。2017年,全国铅蓄电池产量已超过全球生产总量的40%,应用遍布电力、储能、电动车等多个领域。也正因此,《管理办法》所指的回收对象,包括作为启动电池、动力电池、工业电池等用途的各类铅蓄电池,目标更明、范围更广。生态环境部固体废物与化学品管理技术中心高级工程师何艺表示,废铅蓄电池含有74%的铅及其化合物,资源回收利用价值高。与原生铅相比,由此产生的再生铅,每吨可节约标煤65千克,节水235立方米,减少固体废物排放128吨。“采取生产者责任延伸制,既能保证全生命周期的环保,防止废电池落入非法企业,因违规处置造成污染。通过科学、经济的方法回收提取再生铅,反过来还可为生产环节提供原料,在一定程度上减少企业的成本。因此,生产企业普遍具备主动‘延伸’的积极性。”中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙称。然而,这项一举多得的制度,实际却让生产者们感觉“心有余、力不足”。记者了解到,主要原因是来自非法处理渠道的挤压——面对每年500多万吨报废量,由正规渠道回收、利用的比例仅在3成左右。换言之,多达70%的废弃铅蓄电池,长期握在非法商贩手上。由于非法回收、拆解多为地下交易,存在抬高回收价、偷税逃税等扰乱市场的行为,给有能力履行责任延伸制的生产企业造成严重影响。“目前,全国有资质、上规模、专业化的铅蓄电池回收处置企业不到30家。而且,正规企业难以收到足够的废弃电池,普遍面临收不到、吃不饱、甚至亏本收购等情况,开工率不足五成,经营压力大。”天能集团董事局主席张天任坦言。政策之外,另有一系列 操作层面的问题待关注为落实生产者责任延伸制,主管部门已不止一次出台相关规定。以今年为例,生态环境部、国家发改委等九部委在一月联合下发《废铅蓄电池污染防治行动方案》,提出铅蓄电池生产企业通过落实生产者责任延伸制度,到2020年将规范收集率提至40%。3月25日,《废铅酸蓄电池回收技术规范》紧密跟进出炉,明确收集、储存、运输、转移等环节的国家标准。《管理办法》再度强调生产企业责任,要求每年定期上交目标完成报告,未达标者接受相应处罚。方向清晰、政策有力,“正规军”为何屡遭无奈?除了非法处理渠道“劣币驱逐良币”,一些现实问题同样值得关注。“企业光有主动性不够,参与回收的前提是具备资质。”刘彦龙指出,由于废弃铅蓄电池已被列为危废,生产企业取得危废综合经营许可证,并在各地配备相应的规范化回收公司,才可开展业务。“办理资质耗时长、要求高,企业需花费不小投资。加上各地还有不同的细化要求,企业在一地办好资质,到另一地区要不要重新办理?这样的现实问题尚未明确。”若不办理多张许可证,选择将废弃电池运至一地集中处理,是否可行?张天任表示,废弃铅蓄电池的跨省转运也有难度。“即便各项审批顺利,从转出省到接收省也要3个月左右。而且,危废转移必须采用危化品物流专用车运输,价格是普通物流运输车的两倍以上,大大增加企业成本。”另有专家提出,尽管企业积极性高,但部分地区的现实条件尚未跟上。“比如,一些地方政府认为回收项目的就业少、税收低,不乐意接受回收企业入驻。还有地区政策要求贮存仓库进驻循环经济园、化工园区等,实际并未建设此类园区。由此,带来选址难、落地难等操作问题。”可考虑分类管理,形成 “生产-消费-回收-再生”闭环值得一提的是,《管理办法》虽尚处征求意见阶段,但对于部分操作层面的不足,目前已有初步考量。例如,针对不同类型网点,下一步或实行差别化环境管理,对不同类型存放场所的环境管理规范及相应的分级危险废物经营许可条件,由生态环境部会同相关部门制定发布。再如,对于防拆标识完整的未破损废旧铅蓄电池,未来在收集、暂存、贮存、运输等环节,可实行有条件豁免危险废物管理;无防拆标识、防拆标识不完整、已破损的废旧铅蓄电池,再按照危险废物进行管理。在此基础上,张天任提出,考虑简化跨省转运的流程审批。“与其他危废品不同,废弃铅蓄电池在没有破损的情况下,污染风险很小,回收、贮存、运输只要做到防雨、防渗等防护措施即可。在确保环境安全的前提下,可简化审批流程,实施‘一站式’审批,提高转运效率。”上述未具名的专家还建议,由于申请危废资质的投入大、审批难,不妨考虑将生产企业现有的店面、库房等作为收集暂存点,报环保主管部门备案审核后发放收集、贮存许可证,使规范化回收体系更容易落地。与此同时,应尽快构建“生产-消费-回收-再生”的闭环体系,打击非法渠道的力度不可松懈。“正规企业备受挤压,重要原因之一就是没有形成闭环体系。废弃电池由谁收集,回收之后谁来处理,处理之后流向哪里?任一环节落到没有资质的企业手上,都无法真正有效控制污染。”刘彦龙表示,确保每一个环节在合法企业之间流通,并在闭环中形成有力监控,生产者延伸责任制才有望落实到位。

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到2024年全球铅酸电池市场规模或达525亿美元

根据国际市场研究机构Markets and Markets最新发布的报告显示,到2024年全球铅酸电池市场规模将达到525亿美元,期间年复合增长率为4.7%。可再生能源并网发电需求增加、数据中心的扩建等正在促进铅酸电池市场的稳定增长。根据电池类型,在预测期内,阀控式铅酸电池(VRLA)预计将成为最大的细分市场。与常规铅酸电池相比,阀控式铅酸电池以较少的维护确保了电池的寿命。在未来的时代,由于它们的各种优点,这些电池可能优于传统的富液式铅酸电池。此外,先进的铅酸电池在阳极板上具有碳涂层,这消除了清洁电镀上的硫酸铅沉积的要求。同时,增强了阳极电极的寿命,最终增加了电池组的整体寿命。它提供诸如快速充电之类的好处。这是先进铅酸电池的显着优势,因为使用常规铅酸电池很难实现这一任务。尽管这些电池比锂离子更重且更大,但它们具有成本效益,可在低温和低温下有效运行,并且不需要主动冷却。从区域市场来看,亚太地区将在预测期内占据最大的市场份额。该地区大型汽车和制造基地的存在将成为市场增长的关键驱动因素。由于工业化和城市化的快速发展,该地区能源消耗的增加预计将推动市场在预测期内的增长。

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机房蓄电池到底该几年换?

一、数据中心UPS蓄电池的选择和设计必须充分考虑到现代数据中心的特点和发展趋势,并符合下述原则:1、短时间恒功率输出特性卓越卓越的短时间(通常≤30min)恒功率输出特性,意味着在满足相同负载后备时间要求下可减小电池的容量,从而降低蓄电池成本;或采用相同容量的电池配置,可增加UPS系统总后备时间。2、高能量密度选配合适的电池类型和容量、设计合理的组装结构,最优化的利用机房空间,提高蓄电池组的整体能量密度,有利于降低机房面积和成本。3、高稳定性蓄电池在有效寿命期间内,应有较低的故障率,尽量避免因个别蓄电池的故障或突然失效而造成的维修或更换,这对整个蓄电池系统的后期安全稳定具有重大意义。4、防火阻燃数据中心的UPS电池外壳塑料材质应满足V0级阻燃标准,电池端子、连接件及输出母线端子所有裸露金属部分应全部做绝缘保护处理,电池架需接地。5、一致性数据中心UPS电池组的各单体的容量、开路电压、浮充电压等指标的一致性应符合相关标准。6、抗震性数据中心UPS电池组架设计满足抗8级烈度要求,电池之间连接建议采用软连接。7、便于安装与扩容蓄电池的模块化结构设计及专用安装工具的提供,可降低整体安装成本。电池组摆放位置和电池组架的设计应预留后期扩容的位置需求。8、便于维护及更换电池组摆放及维护通道的距离,应满足日常维护及电池更换的要求。9、长使用寿命数据中心UPS电池应有合理的使用寿命要求,过短的使用寿命将增加UPS系统的不稳定性及成本。作为后备用途的VRLA电池按单体电压等级分为2V、6V、12V等系列。按固定电解液的方式可分为AGM(超细玻璃纤维)电池和GEL(胶体)池,其对比别见表1和表2二、蓄电池的维护保养要点1、蓄电池组维护通道内应布置绝缘垫。2、不同厂家、不同容量、不同型号的蓄电池严禁在同一系统中使用。3、阀控密封铅酸蓄电池在使用前不需进行初充电,但应进行补充充电。补充充电电压应按产品技术说明书规定进行。4、阀控密封铅酸蓄电池的均衡充电:一般情况下,阀控密封铅酸蓄电池组遇有下列情况之一时,应进行均充(有特殊技术要求的,以其产品技术说明书为),充电电流不得大于0.2C10。①浮充电压有两只以上低于2.18V/只。  ②搁置不用时间超过3个月。  ③全浮充运行达6个月。  ④放电深度超过额定容量的20%。  ⑤对于高压直流,均充时要考虑服务器输入过压保护问题(282V)。5、蓄电池的充电量一般不小于放出电量的1.2倍,当充电电流保持连续3个小时不再下降时,视为充电终止。6、蓄电池的浮充电压按照产品技术说明书要求设定,并注意温度补偿。一般情况下,浮充电压为2.23~2.25V(25C,2V单体),在某个实际温度时的浮充电压U=U0(25℃)+(25-t)×0.003(t=环境温度)。7、浮充时全组各电池端电压的最大差值宜不大于90mV(2V)、240mV(6V)、480mV(12V),内阻偏差宜不超过15%。8、应定期进行电池容量测试及放电测试。  ①每年应做一次核对性放电试验,放出额定容量的30%~40%。  ②建议每3年做一次容量试验。  ③蓄电池放电期间,应按一定时间间隔记录单体电压、放电电流。三、维护周期表:如下表所示,为蓄电池组维护周期表看了以上的资料,总结如下:1、目前没有明确规定机房中的蓄电池应多久更换一次;2、企业可根据自身需求选择最佳更换时间;3、更换时间与蓄电池的材质,质保期,充放电次数、内阻变化、蓄电池室的温度、湿度和洁净度等环境有密切关系应综合考虑。更换UPS蓄电池,看似简单,其实对于一个运营机房来说没有那么容易,因为牵涉到机房的安全运行问题,从沟通确定方案到领取材料组织施工,有很多工作要做,每个施工环节不能有差错。下面就以最近施工的一个工程案例讲述下更换UPS蓄电池的准备及安装过程。4、前提条件①经过上级领导审批同意②制定相应的应急方案并经上级领导审批同意③通报可能受影响的客户④通报总控中心⑤储备蓄电池经检查符合更换条件⑥落实新、旧电池标签管理安全措施:1、施工人员落实岗前安全教育培训2、穿戴合格的个人安全防护用品3、制定专门的安全负责人4、准备相应测量仪表、操作工具,在仪表工具检验合格有效期内准备工作:1、组织确定安装人员。2、从仓库领取该批蓄电池和少量备用线缆,运到机房拆掉电池包装放置。3、核对电池参数,检查外观无损伤,蓄电池接线端子无氧化现象。4、把蓄电池编号,按顺序贴上机打标签。5、用内阻仪测量内阻和电池电压,按标签编号记录每只蓄电池测量数据。6、如规定换电池时切换到发电机供电,需联系好发电机,以防止市电意外停电导致业务中断。安装过程:1、施工人员带上安装测试工具(套筒一套、活动扳手、螺丝刀、液压钳、万用表等),到达机房施工现场。2、检查确认套筒手柄、扳手柄绝缘良好。3、把发电机输出线插到备用电的工业连接器上,启动发电机,先让发电机运行。4、打开电池柜拍照备用,找到连接UPS主机的输出线并确认好正负极。5、确认发电机运行其稳定,在配电柜内转换开关输入端测得电压正常后,倒换开关到发电机侧,观察并确定ups主机运行正常,断开电池柜电池空开。6、拆旧电池,电池架上电池从上到下一节节拆下,拆下一个螺丝就把连接线接头缠上电工胶带,做好绝缘(这步工作非常重要,不要偷懒),防止正负极碰到短路,而发生危险。7、电池全部拆下,放置好,开始安装新电池。8、按电池编号从1#开始,从电池架最下一层开始安装,位置方向和原来一样,接头螺丝必须拧紧,连接线整齐,弯度一致,电池之间要留有适当空隙,连接过程严防短路。9、电池装完后,确认正负极正确,测量总电压,确认电池安装连接无误。10、根据蓄电池参数,计算充电电压,测得UPS输出充电电压,符合本批电池的充电要求,合上电池柜上空开,查看主机充电菜单,电池已在充电状态。11、装好电池柜,把UPS主机输入切回市电,确认UPS主机输入输出电压正常。停掉发电机,拆掉连接线,收拾好工具,把旧电池装车准备运回,现场清理干净。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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U.S. Battery公司推出适用于储能系统的深循环蓄电池

Fred Wehmeyer是美国U.S. Battery制造公司工程高级副总裁。作为一名经验丰富的电池专家,他在蓄电池的设计、制造、质量保证、测试方面拥有40多年的丰富经验,其中包括铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂电池。Fred曾担任EnerSys公司质量保证副总裁以及C&D公司产品和过程工程总监,他拥有电化学理学学士学位以及工程管理和六西格玛/精益工程的研究生学位。行业媒体为此对Fred Wehmeyer进行了采访,就蓄电池技术与市场的发展进行了探讨。U.S. Battery公司提供哪些与众不同的电池产品?Fred:U.S. Battery公司提供的深循环电池的优势是生命周期更长,初始容量更高,循环充放电速度更快。您认为目前储能行业有哪些发展趋势?如今的电网变得越来越不可靠。电池储能系统可以在电力中断和电压不足时提供电力和备用电源。此外,太阳能发电设施通过与电池储能系统配套部署可以提高能源安全性,即使在夜间或阴天也是如此。住宅用户部署储能系统有哪些好处?大规模储能系统的部署可能需要几年的时间,并且可能有一些电力损耗。因此,在靠近用户的场合部署储能系统的效率要高得多,例如住宅、社区、中小城镇。对于用于储能应用的深循环电池,使用AGM电池与阀控铅酸蓄电池有何不同?AGM (可吸收式玻璃纤维)电池的优点是不需要定期维护,但其成本更高,并且使用寿命可能没有维护良好的阀控铅酸深循环电池一样长,也更容易得到滥用,如过度充电和充电不足。住宅用户和安装人员如何正确调整电池组的大小?我们的网站提供一个可以计算电池组容量的计算器,可以帮助估算电池容量和充电要求的总负载和运行时间。在为家庭或企业储能安装电池组后,需要解决的日常维护程序是什么?阀控铅酸深循环电池应定期充电,每月清洁和拧紧电池端子。U.S. Battery公司网站列出了电池组的维护程序。请介绍一下铅酸电池应用在家庭储能系统的情况?铅酸蓄电池与锂离子电池相比,成本要低得多,使用起来比更安全。尽管锂离子电池具有更高的能量密度,这对于电动汽车应用是至关重要的,但住宅用户的储能系统不需要这么高的能量密度,因为它们用于固定应用。铅酸蓄电池也更耐用,并且可以在更宽的温度范围内工作,而无需成本昂贵的电池管理系统(BMS)进行管理。

作者: 刘伯洵 详情
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铅酸蓄电池“生产者责任延伸制”如何见实效?

“谁的孩子,谁抱走”——在铅蓄电池后处理环节,回收利用、废物处置等工作皆由生产者承担。早在2016年12月,国务院办公厅就已下发《生产者责任延伸制度推行方案》,明确上述任务。近日,国家发改委出台的《铅蓄电池回收利用管理暂行办法(征求意见稿)》(下称《管理办法》)再次强调回收目标责任制,要求铅蓄电池生产企业(含进口商),“通过自行回收、与社会回收利用企业合作等方式,承担完成回收目标的责任”。到2025年底,将规范回收率达到60%以上。与之相悖的是,因非法处理渠道占比超7成以上,种种违规行为屡禁难止。“正规军”非但未能发挥应有作用,反遭“游军”排挤。随着政策进一步明晰,如何让“生产者责任延伸制”真正得以实施,成为关键问题。非法渠道强势挤压生产企业普遍“难吃饱”生态环境部统计显示,我国已是世界最大的铅蓄电池生产、消费国。2017年,全国铅蓄电池产量已超过全球生产总量的40%,应用遍布电力、储能、电动车等多个领域。也正因此,《管理办法》所指的回收对象,包括作为启动电池、动力电池、工业电池等用途的各类铅蓄电池,目标更明、范围更广。生态环境部固体废物与化学品管理技术中心高级工程师何艺表示,废铅蓄电池含有74%的铅及其化合物,资源回收利用价值高。与原生铅相比,由此产生的再生铅,每吨可节约标煤65千克,节水235立方米,减少固体废物排放128吨。“采取生产者责任延伸制,既能保证全生命周期的环保,防止废电池落入非法企业,因违规处置造成污染。通过科学、经济的方法回收提取再生铅,反过来还可为生产环节提供原料,在一定程度上减少企业的成本。因此,生产企业普遍具备主动‘延伸’的积极性。”中国化学与物理电源行业协会秘书长刘彦龙称。然而,这项一举多得的制度,实际却让生产者们感觉“心有余、力不足”。记者了解到,主要原因是来自非法处理渠道的挤压——面对每年500多万吨报废量,由正规渠道回收、利用的比例仅在3成左右。换言之,多达70%的废弃铅蓄电池,长期握在非法商贩手上。由于非法回收、拆解多为地下交易,存在抬高回收价、偷税逃税等扰乱市场的行为,给有能力履行责任延伸制的生产企业造成严重影响。“目前,全国有资质、上规模、专业化的铅蓄电池回收处置企业不到30家。而且,正规企业难以收到足够的废弃电池,普遍面临收不到、吃不饱、甚至亏本收购等情况,开工率不足五成,经营压力大。”天能集团董事局主席张天任坦言。政策之外,另有一系列操作层面的问题待关注为落实生产者责任延伸制,主管部门已不止一次出台相关规定。以今年为例,生态环境部、国家发改委等九部委在一月联合下发《废铅蓄电池污染防治行动方案》,提出铅蓄电池生产企业通过落实生产者责任延伸制度,到2020年将规范收集率提至40%。3月25日,《废铅酸蓄电池回收技术规范》紧密跟进出炉,明确收集、储存、运输、转移等环节的国家标准。《管理办法》再度强调生产企业责任,要求每年定期上交目标完成报告,未达标者接受相应处罚。方向清晰、政策有力,“正规军”为何屡遭无奈?除了非法处理渠道“劣币驱逐良币”,一些现实问题同样值得关注。“企业光有主动性不够,参与回收的前提是具备资质。”刘彦龙指出,由于废弃铅蓄电池已被列为危废,生产企业取得危废综合经营许可证,并在各地配备相应的规范化回收公司,才可开展业务。“办理资质耗时长、要求高,企业需花费不小投资。加上各地还有不同的细化要求,企业在一地办好资质,到另一地区要不要重新办理?这样的现实问题尚未明确。”若不办理多张许可证,选择将废弃电池运至一地集中处理,是否可行?张天任表示,废弃铅蓄电池的跨省转运也有难度。“即便各项审批顺利,从转出省到接收省也要3个月左右。而且,危废转移必须采用危化品物流专用车运输,价格是普通物流运输车的两倍以上,大大增加企业成本。”另有专家提出,尽管企业积极性高,但部分地区的现实条件尚未跟上。“比如,一些地方政府认为回收项目的就业少、税收低,不乐意接受回收企业入驻。还有地区政策要求贮存仓库进驻循环经济园、化工园区等,实际并未建设此类园区。由此,带来选址难、落地难等操作问题。”可考虑分类管理,形成“生产-消费-回收-再生”闭环值得一提的是,《管理办法》虽尚处征求意见阶段,但对于部分操作层面的不足,目前已有初步考量。例如,针对不同类型网点,下一步或实行差别化环境管理,对不同类型存放场所的环境管理规范及相应的分级危险废物经营许可条件,由生态环境部会同相关部门制定发布。再如,对于防拆标识完整的未破损废旧铅蓄电池,未来在收集、暂存、贮存、运输等环节,可实行有条件豁免危险废物管理;无防拆标识、防拆标识不完整、已破损的废旧铅蓄电池,再按照危险废物进行管理。在此基础上,张天任提出,考虑简化跨省转运的流程审批。“与其他危废品不同,废弃铅蓄电池在没有破损的情况下,污染风险很小,回收、贮存、运输只要做到防雨、防渗等防护措施即可。在确保环境安全的前提下,可简化审批流程,实施‘一站式’审批,提高转运效率。”上述未具名的专家还建议,由于申请危废资质的投入大、审批难,不妨考虑将生产企业现有的店面、库房等作为收集暂存点,报环保主管部门备案审核后发放收集、贮存许可证,使规范化回收体系更容易落地。与此同时,应尽快构建“生产-消费-回收-再生”的闭环体系,打击非法渠道的力度不可松懈。“正规企业备受挤压,重要原因之一就是没有形成闭环体系。废弃电池由谁收集,回收之后谁来处理,处理之后流向哪里?任一环节落到没有资质的企业手上,都无法真正有效控制污染。”刘彦龙表示,确保每一个环节在合法企业之间流通,并在闭环中形成有力监控,生产者延伸责任制才有望落实到位。

作者: 朱妍 详情
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从电动汽车发展看铅酸电池未来趋势

八月长安,但对中国电动汽车行业来说,这个八月却不见得有多“安”。我国电动汽车的销量,八月来遭遇了一次“滑铁卢”似的负增长。8月12日,中汽协发布数据显示,7月中国新能源乘用车与商用车累计销量为8万辆,同比下跌4.7%。对于新能源汽车销量的负增长,虽然是预料之中的事儿,但还是给一些从业者,以及相关从业者带来了不小的心理冲击。不过,大家也不用杞人忧天,从长远来看,7月新能源汽车销售出现的负增长,只是暂时的,这是意料之中,也是情理之中的事。八月对于中国的新能源汽车行业而言,意味着汽车销售不再能过度依赖于补贴。对于市场发展而言,终将依靠需求和有效的供给来驱动,补贴的影响也终将会越来越小。从这个意义上来讲,汽车销售市场必将会逐渐的回归到正常和理性的发展路线上。此外,对比近年来我国电动汽车保有量的发展情况与销售情况,增长趋势还是比较乐观的,且与其相应的动力电池的需求量,增长也很乐观。截止2019年7月,我国新能源汽车2019年的产销分别完成70.1万辆和69.9万辆,其中纯电动汽车产销分别完成55.8万辆和55.1万辆;插电式混合动力汽车产销分别完成14.1万辆和14.6万辆;燃料电池汽车产销分别完成1176辆和1106辆。同时,截至2019年7月,我国动力电池2019年的产量累计为49.2GWh,其中三元电池产量累计31.7GWh,占总产量64.5%;磷酸铁锂电池产量累计15.3GWh,占总产量31.1%;其他材料电池产量累计2.1GWh,占总产量4.3%。此外,截止2019年7月,我国动力电池2019年的装车量累计为34.7GWh,其中三元电池装车量累计23.4GWh,占总装车67.5%;磷酸铁锂电池装车量累计10.4GWh,占总装车量29.9%。一目前,除了动力锂电池外,我国动力蓄电池的需求量增长也很明朗。随着电动汽车的发展,与其配套的铅酸蓄电池也得到了相应的发展。不过,蓄电池的使用寿命是制约着电动汽车发展的重要因素之一,所以,提高铅蓄电池的使用寿命至关重要。影响铅酸蓄电池使用寿命的因素主要包括,与之相配套的充电器、自身质量、用户使用方式是否正确等。先来看看如何提高蓄电池的质量。提高蓄电池质量,可以考虑从以下几个方面进行入手研究。首先可以从铅膏及固化入手,铅膏添加剂是从事铅酸电池研究的人员长期研究的内容之一,铅膏主要作用是改善正极的导电性能,增加正极的孔率,改善负极充电接受能力和防止极板的硫盐化。固化方面是使电池极板的成分由3BS变成4BS,以提高蓄电池的寿命。其次可以从板栅材料入手,目前电动汽车铅酸电池多属于阀控式、密封蓄电池,这类电池板栅一般使用Pb-Ca-Sn-Al-合金,由于该合金在充电时析氢量下降,使其实现了阀控密封,但该合金的界面状况不理想,充电接受能力较差,放置较长时间后再充电,能力也不尽如人意。经过大量的合金研究,目前主要的方向是在Pb-Ca-Sn-Al合金的基础上添加稀土元素,以期改善板栅的性能。此外,在铅钙合金的成分上做了大量的工作,低钙高锡的正板栅对性能有着积极的影响。然后可以从化成入手,以前是使极板化成,这种化成过程过于复杂,不易控制。目前正在积极研究电池化成,这种化成提高了电池的均匀性和一致性,具有延长使用寿命的优点。再来看看充电器和电池的使用情况。蓄电池在充电时有接受电量能力的自身规律,所以充电器必须要与之相配套,必须要适应蓄电池。此外,很多充电器没有高耐震的功能,遭受过震动后,其内部的电位器会漂移,导致充电状态不正常。由于铅酸电池的记忆效力不是很强,经常是完全放电,这对电池的使用寿命影响很大 。多数充电器在指示灯变灯指示充满电以后,电池充入电量可能是97%~99%。虽然仅欠充电1%~3%的电量,对续行能力的影响几乎可以忽略,但是也会形成欠充电积,所以电池充满电变灯以后还是尽可能继续进行浮充电,这样对抑制电池硫化也是有好处的。电池放电以后就开始了硫化过程,及时充电可以清除不严重的硫化,否则这些硫化结晶会聚积而逐步形成粗大的结晶,一般的充电器对这些粗大的结晶是无能为力的,会逐步导致电池容量的下降,从而缩短了电池的使用寿命。二目前,除了动力锂电池外,我国动力蓄电池的需求量增长也很明朗。电动汽车所用的动力铅酸蓄电池种类多样化,包括双极性铅酸蓄电池、水平铅酸蓄电池,以及卷式电池等。双极性密封铅酸蓄电池最早是由美国Arias公司开发的,是一面有正极活性物质,另一面有负极活性物质的坚实薄片极板的电池,具有较高的比能量。在双极性电池中,必须有两个单极性电极,即与正极端子连接的具有正极活性物质的单极性正电极和与负极端子连接的具有负极活性物质的单极性负电极。双极性铅酸蓄电池几乎没有单格电池的内电阻,其总电阻约是普通蓄电池总电阻的1/5。内阻的减少能使蓄电池输出比较大的功率,可以用于驱动电动汽车,提高电池寿命,减轻电池质量,降低结构成本。普通铅酸电池的极板是竖立着放置的,而双极性铅酸蓄电池的电极是平卧着放置的。电极水平卧着放置是为了防止电解液层化,和活性物质剥离,以及便于采用轻量薄形电极基片。通过采用双极性结构,大大减轻了铅酸电池的质量,提高了设计效率。如表1,是对传统的12V12Ah铅酸电池与双极性24V12Ah铅酸电池零件分解质量的比较。表1.  12V12Ah传统电池与24V12Ah双极电池比较从表1中可以看出,总计质量减轻了46%,质量的减轻主要与诸如活性物质利用率提高等因素相关。双极性铅酸蓄电池与其他蓄电池相比,具有多方面的显著优点,包括成本低、能量高、容量大、技术安全、不污染环境、不需要维护,以及寿命长等。水平铅酸蓄电池最早是由美国Electrosource公司开发的,免维护、轻量的水平密封铅酸电池,比功率较大,比能量也高于普通的铅酸电池。水平铅酸蓄电池的专利技术是将玻璃纤维表面冷挤压镀覆铅锡合金,玻璃纤维确保了高的拉伸强度,消除了对铅添加剂的需求,铅颗粒结构具有很高的腐蚀阻抗性 。生产水平电池的过程是,将复合铅丝织成铅布作为正负极的基极,代替铸造板栅,减轻了质量,并大大的提高了耐腐蚀性,采用复合铅丝可减少常规电池所需的67%的铅。这种电池采用准双极结构,在一块平面铅布上,一边涂正膏,一边涂负膏,中间有导电用的铅丝,并涂有绝缘高分子涂层,以防正负极短路和自放电。水平铅酸蓄电池极板水平叠放,解决了普通铅酸电池中的电解液分层问题,电池的正负边极板都为单极性的极板,中间的双极性极板用塑料框架固定,以增强电池的耐震动能力,同时确保电池在使用寿命周期 内保持恒定的组装压力。水平电池的主要不足是深循环寿命低,研究者正在积极开发提高水平电池循环寿命的方法。水平电池是如今铅酸蓄电池中发展比较好的,随着水平电池寿命的提高,必将会在很大程度上提高其作为电动汽车车用动力电池的竞争力。卷式电池最早是由瑞典OPTIMA公司开发,并且在非洲、亚洲、欧洲及南美等多个国家销售。卷式电池采用电池单元螺旋卷绕技术,将正极板、固体酸和负极板紧紧地螺旋卷绕成卷。正极板采用氧化铅,负极板采用超纯铅,极板很薄,正负极夹玻璃棉隔板并紧紧地卷绕成卷,可保持稳定的组装压力,内阻极低,大电流放电性能较好。卷式电池的设计和较高的极板压缩率,可防止活性物质脱落,高纯度的铅锡合金板栅可减缓硫酸的腐蚀,所有这些都能确保该电池具有较高的循环寿命,较好地满足动力设备需要。卷式电池的极板采用了超纯铅,且采用了螺旋卷绕结构,从而使总反应面积数倍增大,又因为极间距较薄,内阻较低,所以可输出功率较大,为9.5kW。卷式电池的快速充电性能较好,最高可用300A的电流进行充电,在100%放电状态下可在不到1h充足。卷式电池独特的螺旋卷绕结构决定了它在抗震动,和冲击方面的性能要优于平板式的电池。根据测试,卷式电池至少能抗4级震动12h,以及6级震动4h后一点也不损坏,而传统电瓶则最多能抗4级震动4h,以及6级震动1h后便不能用了。根据美国SAE测试,卷式电池在100%放电后,其复充电全电量恢复次数可达40次以上,而传统的起动电瓶一般都是严禁100%放电的,因其100%放电后电瓶的损坏情况很严重的,即使能再充电也无法恢复其原来的储电量,所以,卷式电池更显安全可靠。此外,卷式电池在放置不用250d后,其储电量才下降50%,比传统的起动电瓶一般每月都要给其复充电方便了很多。目前,电动汽车所使用的动力电池主要是密封的铅酸电池,金属氰化物镍电池和锂离子电池是铅酸电池的主要竞争者。所以,只有进一步从改进栅板合金、采用活性物质添加剂、薄极板、双性技术、交替技术、卷绕技术等方面进行研究,来提高深放电循环使用寿命,才能提高铅酸电池的竞争力。虽然锂电池近年来势头迅猛,发展前景广阔。不过,随着电池技术的进一步发展,铅酸电池在未来的市场上依然会具有较强的竞争力。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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磷酸铁锂电池再获市场垂青

从近几批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》中可以看出,磷酸铁锂电池在纯电动客车和专用车中占据绝对优势,在乘用车中的应用比例也有所提升。9月9日,国家工信部发布2019年第8批《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(下称《推广目录》),共包含246款车型。从电池技术路线看,磷酸铁锂电池配套169款车型,占比达69%,而在第1批、第2批《推广目录》中,这一比例分别是45%、58%。磷酸铁锂电池回潮之势愈加明显。高安全、低成本、长寿命,是磷酸铁锂电池的三大核心优势。而随着技术瓶颈的不断突破,磷酸铁锂电池能量密度持续提升,为其重获市场青睐增添了重量级砝码。技术迭代加速  能量密度不断提升太平洋证券发布的产业调研报告显示,磷酸铁锂正极材料的克容量已基本从120mAh/g提高到145mAh/g。这意味着,磷酸铁锂电池的能量密度有了明显提升。这一点在新能源汽车免征购置税目录和《推广目录》中得到了验证。根据乘联会的统计,从2014年到2018年,免征购置税目录中纯电动客车搭载的动力电池能量密度由85Wh/kg提高到138Wh/kg,提高了62%。另外,从《推广目录》来看,2018年共发布1762款新能源客车,配套动力电池能量密度超过120Wh/kg的占93%,其中,能量密度在140Wh/kg-150Wh/kg的新能源客车有1006款,占比57%,还有部分配套超过150Wh/kg的车型。性能提升的背后,是技术的积累沉淀和创新的大胆实践。作为最早产业化的动力电池技术路线,我国主流磷酸铁锂电池企业从电芯设计、材料选择、工艺匹配、生产设备、Pack轻量化等环节持续创新,磷酸铁锂电池技术不断迭代,能量密度不断提升。日前,比亚迪在业绩交流会上透露,将于明年5-6月份推出全新一代磷酸铁锂电池,体积比能量密度提升50%,寿命长达8年120万公里,成本下降约30%。搭载新电池,新车续航里程可达500-600km。“体积比能量密度提升50%,虽然可能会导致重量增加,但最终实际的续航表现一定是大幅提升的。”中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会秘书长张雨说。作为国内首家为乘用车配套磷酸铁锂电池的企业,国轩高科已完成了磷酸铁锂单体能量密度190Wh/kg的产品升级,配套的乘用车系统能量密度达140Wh/kg,能满足新能源汽车400Km以上的续航里程。国轩高科乘用车事业部总经理王晓阳介绍说,2019年,国轩高科计划将磷酸铁锂单体电芯能量密度提高到200Wh/kg,系统能量密度提升到 160Wh/kg。业内人士认为,技术瓶颈的突破给磷酸铁锂电池带来了发展的新曙光,能量密度不断提升之后,其高性价比的优势得以放大,对市场的吸引力不言而喻。核心优势显著 市场份额持续回升从近几批《推广目录》中可以看出,磷酸铁锂电池在纯电动客车和专用车中占据绝对优势,在乘用车中的应用比例也有所提升。“新能源公交车或将得到政策的进一步支持,进而利好磷酸铁锂电池产业;对于三四线城市甚至乡镇的消费者来说,价格低、寿命长、安全性高的磷酸铁锂电池更具市场竞争力;专用车领域今年开始大量配套磷酸铁锂电池,也是市场回暖的一个重要因素。”张雨解释。针对不同市场定位的车型,主机厂在动力电池能量密度和技术路线方面有不同的要求。在A0和A00级车型上,消费者对于价格比较敏感,通过更换磷酸铁锂电池,更受市场欢迎。华鼎国联动力电池有限公司营销中心副总经理程焱松指出,当前,磷酸铁锂电池的能量密度已能符合电动汽车基本续航要求,成本较三元电池便宜10%到15%,中低端车型通过更换磷酸铁锂电池能节约0.3-0.6万元成本。无论在性能还是价格上,磷酸铁锂电池都具有一定优势。记者查阅资料发现,进入2019年,江淮汽车加大了电池换装进程,共有6款车型搭载了磷酸铁锂电池;北汽新能源旗下ECU220新增一款搭载磷酸铁锂电池的标准版车型,相较前两个版本,价格不升反降;上汽通用五菱、奇瑞也都申报了搭载磷酸铁锂电池的车型。同时,作为新能源汽车的“心脏”,动力电池的安全性始终是行业关注的焦点。由于磷酸铁锂正极材料热分解温度高,并且热失控时放热量低,因此,在电芯其他材料相同、电池包结构设计相同、结构件相同等条件下,磷酸铁锂电池的安全性一般要高于三元电池。“使用寿命方面,磷酸铁锂电池充放电循环大约3500次后容量才开始衰减,而三元锂电池通常在2000次后就会出现衰退,存在明显差距。”张雨表示。王晓阳说,磷酸铁锂电池基本和整车等寿命,达到8-10年。江淮一代车在2011年投放市场,很多用户目前仍在使用,充分说明了磷酸铁锂电池的安全、可靠。政策导向转为市场导向 前景值得期待2020年,新能源汽车产业将进入无补贴时代,当政策导向转向市场导向时,车企关注的焦点也将从“拿更高补贴”向“占领更多市场份额”转变。亿纬锂能董事长刘金成表示,补贴退坡有利于新能源汽车市场的真正形成,只有技术方向明确、质量过关才会赢得市场。“补贴完全退出后,动力电池行业将进入市场需求拉动行业增长的阶段,技术路线的选择权将交给市场。而安全性高、生命周期较长、有较高性价比的产品将成为市场的主要需求。”安达科技董事长刘建波说,现在不少整车厂明年的装车方案中将选用磷酸铁锂电池,特别是续航400公里以下的、售价在15万元以下的新能源汽车及网约车市场。因此,从2020年开始,磷酸铁锂电池将会成为乘用车动力电池装车方案的重要组成部分。张雨指出,2018-2022年磷酸铁锂电池出货量的复合增长率有望超过30%,将对现有的多种动力电池技术路线市场格局产生较大影响,预计未来2-3年内,磷酸铁锂电池市场份额会有较大幅度增加。中国工程院院士杨裕生提出,增程式混合动力汽车与磷酸铁锂电池是绝佳配对组合。在他看来,将磷酸铁锂电池用于增程式电动汽车市场,不但能提高车辆的安全性,还能支持增程式电动汽车的市场化,免除纯电动汽车的里程、安全、价格、充电、后续电池问题等焦虑。此外,随着储能产业的兴起,动力电池企业纷纷布局储能业务,也为磷酸铁锂电池开启了一片新天地。据悉,磷酸铁锂电池已普遍应用于用户侧及电网侧调频,成为储能领域应用的重要力量。

作者: 樊桐杰 详情
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UPS锂电池在数据中心供配电系统的解决方案

作为数据中心的心脏,UPS和电池的可靠性直接关系到数据中心的正常运行。华为UPS锂电池系统具有安全可靠,使用寿命长,占地面积小,运维简单等优点。采用磷酸铁锂电芯,业界独有的主动均流控制技术,支持新旧电池混用,显著降低支出。实现电池智能管理,极大降低运营成本。 随着AI、云计算、大数据、物联网等高性能技术需求的不断增长,数据中心将变得更大和更复杂。作为数据中心的动力心脏,供配电系统需要更加稳定可靠的锂电池UPS来保障数据中心的不间断运行。 近日,华为面向全球客户发布了基于智能锂电特性的大型数据中心UPS供配电解决方案,多方位保障大型数据中心供配电的可靠性。华为快速响应市场变化和客户需求,发布Fusion Power Li-ion系列大型数据中心供配电解决方案,同时电池储能系统支持锂电特性,进一步提升UPS的可靠性。1、更大容量为大型数据中心而生锂电池UPS系列从设计理念到产品研发,都紧贴大型数据中心供配电需求,其将输入输出柜及UPS融合于一体,不仅减少繁冗配电,更为客户节约占地面积和安装工时;全模块冗余设计,系统无单点故障,具备iPower全链路可视功能、关键部件失效预警、失火风险提前关断功能,保障系统可靠运行,同时简化运维工作。2、智能锂电,提升可靠性本次发布的智能锂电SmartLi,是配套华为自研UPS锂电池储能系统解决方案。与传统铅酸电池相比,锂电池具备高可靠、使用寿命长、占地面积小、运维简单等优点。华为锂电池UPS系统支持新旧电池柜混用,锂电柜并柜环流可以控制在2%以下,显著降低Capex。针对大型数据中心电池的高可靠要求,SmartLi从多方面进行保障:采用锂电中最安全的磷酸铁锂电芯;采用BMS系统,从电芯到电池柜,再到电池柜并联系统,层层保障锂电的可靠性。  华为自研UPS锂电池储能系统解决方案,安全可靠,使用寿命长,占地面积小,运维简单,高稳定电芯,业界独有主动均流控制技术,为用户提供高效可靠动力保障。(来源:锂电池UPS)

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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科学家开发锂电池新设计 或减少对钴镍稀有金属依赖

据最新一期的《自然•材料》报道,为了开发锂基电池的替代品,减少对稀有金属的依赖,美国佐治亚理工学院研究人员开发出一种有前景的新型阴极和电解质系统,用低成本的过渡金属氟化物和固体聚合物电解质代替昂贵的金属和传统的液体电解质。新型阴极由氟化铁活性材料和固体聚合物(一种塑料)电解质纳米复合材料制造。为制造这种阴极,研究人员开发了一种将固体聚合物电解质渗透到预制氟化铁电极中的方法,然后热压整个结构,以增加密度并减少空隙。聚合物基电解质有两个突出优点,一是其在循环时弯曲和适应氟化铁溶胀的能力强,二是能与氟化铁形成非常稳定的柔性界面,解决了先前电池设计中使用氟化铁出现的膨胀和大量副反应等关键问题。研究人员测试了新型固态电池的几种变体,以分析其在50℃高温下超过300次充电和放电循环的性能。结果发现,增强电池性能的关键是固体聚合物电解质。当与固体聚合物电解质一起使用时,即使在高温下,金属氟化物也显示出非凡的稳定性。这有望带来更安全、更轻和更便宜的锂离子电池。此外,氟化铁的锂容量是传统钴基或镍基阴极的两倍多。而且铁比钴便宜300倍,比镍便宜150倍。未来,研究人员将继续改进和开发新的固体电解质,以实现快速充电,并在新设计中融合固体和液体电解质,以与大型电池工厂中使用的传统电池制造技术完全兼容。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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锂电池成组不一致的原因和优化方法

锂离子电池的不一致性会影响电池组的使用寿命,降低了电池成组后的性能。锂电池成组不一致性是指单体电池的容量、电压、内阻、自放电速率等参数存在差异,是由电池组的组合结构、使用工况、使用环境、电池管理不同所致。单体电池的不一致性是电池组性能的重要影响因素,它能降低电池组的可用容量,并降低电池组的循环寿命。单体电池成组后,循环寿命会有所降低。选用较长使用寿命的单体电池组合成电池组,会增加电池组循环使用次数,但为提升电池组整体性能,获得更长使用寿命,还应重视单体电池匹配一致性,提供适宜的工作条件和采用妥当热管理措施,进行及时修复与保养。本文在分析锂离子电池组不一致性成因基础上,提出电池不一致性的改进措施和优化方法。不一致性机理一、单体电池之间参数差异单体电池之间的状态差异主要包括单体电池初始差异和使用过程中产生的参数差异。电池设计、制造、存储以及使用过程中存在多种不可控制的因素,会影响电池的一致性。提高单体电池的一致性是提升电池组性能的先决条件。单体电池参数的相互影响,当前的参数状态受初始状态和时间累积作用的影响。1、电池容量、电压和自放电速率电池容量不一致会使电池组各单体电池放电深度不一致。容量较小、性能较差的电池将提前达到满充电状态,造成容量大、性能好的电池不能达到满充电状态;  电池电压的不一致将导致并联电池组中单体电池互充电,电压较高的电池将给电压较低的电池充电,这会加快电池性能的衰减,损耗整个电池组的能量; 自放电速率大的电池容量损失大,电池自放电速率的不一致将导致电池荷电状态、电压产生差异,影响电池组的性能。2、电池内阻串联系统中,单体电池内阻差异将导致各个电池的充电电压不一致,内阻大的电池提前达到电压上限,此时其他电池可能未充满电。内阻大的电池能量损耗大,产生的热量高,温度差异进一步增大内阻差异,导致恶性循环。  并联系统中,内阻差异将导致各个电池电流的不一致,电流大的电池电压变化快,使各个单体电池的充放电深度不一致,造成系统的实际容量值难以达到设计值。电池工作电流不同,其性能在使用过程中会产生差异,最终会影响整个电池组的寿命。二、充放电工况充电方式影响锂电池组的充电效率和充电状态,过充过放都会损坏电池,多次充放电后电池组会显露不一致性。目前,锂离子电池充电方式有数种,但常见的有分段恒流充电方式和恒流恒压充电方式。恒流充电是较为理想的方式,能够进行安全、有效的满充;恒流恒压充电有效结合了恒流充电和恒压充电的优点,解决了一般恒流充电方式难以精准满充的问题,避免了恒压充电方式在充电初期电流过大对电池造成的影响,操作简单方便。三、温度锂电池在高温和高放电倍率下的性能会有明显衰减。这是因为锂离子电池在高温条件下和大电流使用时,会造成正极活性物质和电解液的分解,这是放热过程,短时间放出等热量能导致电池自身温度进一步升高,温度升高又加速了分解现象,形成恶性循环,加速分解使电池性能进一步下降。所以,如果电池组热管理不当,会带来不可逆性能损降。  电池组设计和使用环境差异会造成单体电池所处温度环境不一致。由Arrhenius定律可知,电池的电化学反应速度常数与度呈指数关系,不同温度下电池电化学特性不同。温度会对电池电化学系统的运行、库仑效率、充放电能力、输出功率、容量、可靠性以及循环寿命产生影响。目前,主要开展的是温度对电池组不一致性影响定量化研究。图1给出了锂电池产生热失控的起因。四、电池外电路1、连接方式在规模储能系统中,电池将以串并联的方式组合在一起,因此在电池和模块之间会有许多连接电路和控制元件。由于每个结构件或元器件的性能和老化速度不同,以及每个连接点消耗的能量不一致,不同器件对电池的影响不一样,造成电池组系统的不一致。并联电路中电池衰减速度的不一致会加速系统的恶化。  连接片阻抗也会对电池组的不一致性产生影响,连接片阻值不尽相同,极柱到各单体电池支路的阻值不同,远离极柱的电池因连接片较长而阻值较大,电流则较小,连接片会使得与极柱相连的单体电池最先达到截止电压,造成能量利用率降低,影响电池性能,而且该单体电池提前老化会导致与其相连的电池过充,造成安全隐患。随着电池循环次数增多,将造成欧姆内阻增加,容量衰减,欧姆内阻与连接片阻值的比率将发生变化。为保证系统安全性,必须考虑连接片阻值的影响。2、BMS输入电路电池管理系统(BMS)是电池组正常运行的保障,但BMS输入电路会对电池的一致性产生不利影响。电池电压的监测方法有精密电阻分压、集成芯片采样等,这些方法由于电阻与电路板通路的存在,无法避免采样线外载漏电流,电池管理系统电压采样输入阻抗将增加电池荷电状态(SOC)的不一致性,影响电池组的性能。五、SOC估算误差SOC不一致产生的原因有单体电池初始标称容量不一致和工作中单体电池标称容量衰减速度不一致。对于并联电路,单体电池的内阻差异会造成电流分配不均,进而导致SOC的不一致。SOC算法包括安时积分法、开路电压法、卡尔曼滤波法、神经网络法、模糊逻辑法、放电测试法等。安时积分法在起始荷电状态SOC0比较准确时有较好的精度,但是库仑效率受电池荷电状态、温度和电流等状态的影响较大,难以准确测量,因此安时积分法很难达到荷电状态估计的精度要求。开路电压法在较长时间静置之后,电池的开路电压与SOC存在确定的函数关系,通过测量端电压来获得SOC的估计值。开路电压法具有估算精度高的优点,但是静置时间长的缺点也限制了其使用范围。成组不一致性优化方法一、单体电池制造技术1、锂电池材料锂离子电池的正极材料有三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂和锰酸锂等,负极材料有石墨、硅和钛酸锂等。同批次原材料对电池性能的一致性十分重要,在生产过程中,需要对原材料的粒径分布、比表面积和杂质含量等参数进行严格的控制,保证原材料的批次一致性。2、锂离子电池生产工艺电池的生产工艺由多个工序组成,每个工序过程都可能会影响电池的一致性。生产单体性能要一致,必须对每一个工序进行合理的设计和管控,使之平行重复。根据电池的性能要求设计电池生产工序,分析原材料、电极和电解液等参数对电池一致性的影响,从而合理控制各个工序参数的阈值。生产线减少人为干预,实现自动化也能提高电池的一致性。二、分选制度为了降低初始状态差异对电池组的不利影响,通常需要对单体电池进行筛选,将状态参数较为一致的电池组合在一起。电池成组方法主要有单参数配组法、多参数配组法和动态特性曲线配组法。动态特性曲线配组法通过比较同一倍率下不同电池间充放电曲线的差异,能够很好地反映电池特性,分选效果理想。三、电池组外电路1、电池串并联方式电池组的连接方式影响电池一致性。目前有两种较好的连接方式:先并联两个相同的电池为一个模块,再将模块串联起来(PSB);先串联两个不同的电池为一个模块,再将模块并联起来(SPA)。2、电池管理系统为了提高电池的性能和使用寿命需要对单体电池进行管理和维护。电池管理系统是电池系统正常运行的重要保障,主要任务是保证电池组的性能,防止电池损坏,避免安全事故,使电池在适宜的区域内工作,延长寿命。BMS由传感器、执行器、控制器和信号线等部分组成,主要功能有:数据采集、状态估计、充放电控制、均衡充电、热量管理、安全管理和数据通信等。 虽然电池管理技术已经被广泛运用,但还需要继续完善,尤其是在SOC的估算和数据采集精确度、均衡电路、电池快充等方面。由于不同类型的电池特性具有差异,适用于所有电池的BMS是目前的主要研究方向。3、均衡控制为了缓解甚至消除电池组中各单体电池间的不一致性,提高电池组的性能、寿命和安全性,通过均衡电路和均衡控制策略能够有效地改善电池组的不一致性。  均衡电路拓扑结构:均衡电路拓扑结构的研究主要是对均衡电路结构进行设计与改进,提高均衡效率,降低成本。根据均衡电路在均衡过程中电路是否消耗能量可以分为能耗式均衡和非能耗式均衡。能耗式均衡电路采用耗能元件消耗电池组中电压较高的电池电量,从而实现单体电池一致性,电路简单,均衡速度快,效率高,但会导致电池组能量利用率不高;非能耗式电路利用储能元件和均衡外电路来实现电池间的能量转移,能量利用效率高,非能耗式均衡有开关电容式、变换器式和变压器式。  均衡控制策略:均衡控制策略主要是确定均衡模块的工作方式。目前,工作方式有最大值均衡法、平均值比较法和模糊控制法。均衡能力的提升是电池一致性研究的重要方向。均衡技术需进一步提高,包括:  SOC作为最理想的判断标准,实时估测精度还需进一步提高;  优化均衡电路的拓扑结构,提升均衡速度,缩短均衡时间;  均衡控制策略还需要优化,确定最佳的均衡参数,根据均衡电路寻找合适的均衡路径来达到快速均衡的目的。 现阶段均衡控制策略的研究大多聚焦于均衡  硬件电路设计与实现。但均衡电路参数会影响均衡效果。另外,均衡启动时电池荷电状态、均衡阈值、充放电电流、均衡电流与充放电电流比值以及充放电工况切换方式也会影响均衡效果。4、充放电策略科学、合理的充放电策略能够提高电池能量利用效率。目前综合性能最好的充电方法是电池管理系统和充电机协调配合串联充电,通过BMS对电池组的环境温度、单体电池的电压和电流、一致性和温升等状态监控,与充电机实现数据共享,实时改变输出电流,能够防止电池过充和优化充电。这种充电方式是目前的主流,可一定程度消除锂电池组充电时一致性差、充电效率低和无法满充等问题。5、电池热管理电池组中各单体电池的产热量和散热量在空间上分布不均,会造成电池自身、电池组部分区域及所处环境的温度不一致,如不加以控制,电池组内部的温差会持续扩大,进而加快电池性能衰降。因此,需要对电池组进行热管理。  热管理系统通常要求结构紧凑,质量轻,易于包装,可靠,成本低,易于维护。它的功能有:使电池在最适宜的温度范围内运行;减小电池间、模组内和模组间的温度差。热管理分主动和被动两种方式。系统中使用导热介质可以分为三类,分别是空气、液体和相变材料。  目前,电池组热管理研究有局限性,比如电池热模型过于简化,电池单体常采用零维的生热模型,电池各部分生热率相同,缺少基于非均匀内热源对不同热管理系统的性能对比。对锂离子电池低温特性研究及低温热管理技术研究较少。结束语本文通过对电池成组不一致性成因分析,提出了部分改善一致性方法。电池成组不一致的原因主要是单体电池的初始差异和电池成组后的结构、使用工况及环境差异。为了缓解电池成组后带来的性能下降和寿命缩减等问题,可以优化电池的制造工艺,减少电池的初始差异;在电池成组前进行筛选,将不一致性较小的电池成组;在组合电池组系统时,充分考虑连接方式和结构对不一致性的影响;在使用过程中,进行合理的电池管理,有效的均衡以及热管理,减少因使用条件不同而造成的不一致。提升电池成组一致性技术中,BMS和热管理技术已较为成熟,SOC估计精度和均衡效果有待进一步提高。

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磷酸铁锂电池需求回暖!行业拐点将至

日前,据怀新资讯报道,随着补贴标准大幅降低,以及三元锂电池汽车事故的频发现状,磷酸铁锂电池的成本及安全优势,正逐步凸显。就目前而言,已经有多家整车企业确认将在部分乘用车上开始切换磷酸铁锂电池,包括江淮汽车、北汽新能源、江西昌河汽车、合众新能源、东风汽车等等。此外,今年以来,国家工信部发布的新能源汽车推广应用推荐车型目录中,磷酸铁锂电池配套的车型比例一直在上升,在8月初发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录(2019年第7批)》中已经显示,磷酸铁锂电池配套237款车型,占比达67%;三元电池配套64款,占比18%。分析指出,磷酸铁锂电池大有回升之势,市场已有好转迹象,9月份动力电池市场对于铁锂的需求大幅度回暖。一、磷酸铁锂电池市场发展态势一般而言,锂电池根据其正极体系不同,可分为磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池、三元锂电池等等。具体到磷酸铁锂电池,其最大的优点在于安全性和成本,而缺点则是能量密度较低以及续航里程较短。据悉,在2015-2016年之时,磷酸铁锂电池的市占率达70%左右,但随着新能源汽车的大力普及、国家对新能源汽车的补贴逐渐向高能量密度和高续航里程的产品倾斜等发展之后,磷酸铁锂电池的市占率逐渐下滑到40%左右,以日本为例,其目前的新能源汽车大部分是以锰酸锂掺三元为主,并且三元电池在技术逐步成熟之下有占据主导位置的趋势。不过,今年以来的磷酸铁锂电池市场,是出现了回暖的迹象,最新数据显示,2019年1-2月我国动力电池累计产量11.6GWh,其中,三元电池累计生产6.6GWh,占总产量57.2%;磷酸铁锂电池累计生产4.6GWh,占总产量39.6%,去年同期为36.03%。一方面,磷酸铁锂电池需求回暖,与国家新能源汽车补贴政策有关。就如前文所述,早期国家新能源汽车的补贴偏向于高能量密度与高续航里程产品,基于政策大背景之下,汽车生产商理所当然是选择了三元电池,毕竟除了成本下降之外,三元电池还具备高体积、能量密度更容易满足乘用车空间有限、高续航里程需求等优势。但进入2019年以来,随着国家补贴退坡幅度超预期,新能源汽车生产商的成本端受到承压。而来看两种电池的市场报价,数据显示,2019年磷酸铁锂电池电芯的市场报价降至0.7元/Wh以下,而三元电池电芯的报价则在0.9元/Wh左右徘徊,显而易见的是,磷酸铁锂电池价格较低,且两者差距开始扩大。据券商测算,以400km和250km续航车型为例,磷酸铁锂扣除补贴影响后综合成本比三元分别低5600元和3500元,这也意味着,在2021年补贴全面退出的时候,磷酸铁锂的成本价格优势将更为明显。另一方面,汽车使用安全是消费者最为关注的问题之一,而近年来不断发生的汽车自燃事故,仅在4月,特斯拉、蔚来、比亚迪等新能源汽车相继着火之事,都让整个行业将目光聚焦在安全问题上。于此,回到磷酸铁锂电池上,其热失控温度要高得多,进而其安全性相比之下也高得多,所以在控制成本之下,其安全性的优势也让它需求上升。财富证券分析称,今年国家新能源汽车补贴政策发布,行业毛利承压。乘用车领域取消地方补贴,总体的退坡幅度约为60%-67%。考虑到磷酸铁锂的安全性以及长循环性带来的经济性,补贴退坡下磷酸铁锂需求边际回暖。基于上述而言,在A股市场中,相关标的公司或将受到关注:二、相关标的公司国轩高科:公司是国内最早从事新能源汽车动力锂离子电池及材料自主研发、生产和销售的企业之一,是少数率先具备将乘用车磷酸铁锂PACK能量密度提升至140Wh/kg的电池企业之一,主要产品为磷酸铁锂、三元电池及材料。2015-2018年公司锂电池业务分别实现营收21亿元、41亿元、41亿元、46亿元,分别占总营收78%、86%、84%、89%。其中,磷酸铁锂作为公司主要出货电池产品,2017-2018年分别装机1.8GWh和2.3GWh,占公司电池装机总量84%和75%,占全国磷酸铁锂电池装机量10%和11%。2019年上半年公司实现营收36.07亿元,同比增38.36%;归母净利润3.52亿元,同比降24.49%;扣非归母净利润2.92亿元,同比增长10.34%。期内磷酸铁锂装机1.57gwh,同比增长85%,铁锂市占率达到20.5%,较18全年提升10%。亿纬锂能:公司专注于锂电池的创新发展,聚焦动力、储能市场领域,目前公司的锂亚电池业务居国内领先地位,磷酸铁锂电池在国内主要供货南京金龙、东风、吉利商用车等客车和物流车市场。2019年上半年营收达25.3亿元,同比增长34.3%,净利润5.01亿元,同比增长215.23%。公司预计,今年前9个月净利润最高将达到9.51亿元。据高工锂电统计,上半年磷酸铁锂电池装机556MWh,占行业1.9%,排名第5;7月装机209MWh排名升至第3,预计下半年将持续较好增长。德方纳米:公司主营业务为纳米磷酸铁锂、碳纳米管导电液的研发、生产和销售,其中,纳米磷酸铁锂等产品在客户产业链中均处于第一供应商。2019年上半年实现营收4.58亿元,同比降11.28%,主要是纳米磷酸铁锂价格同比出现较大幅度下降;实现归母净利润4692万元,同比增47%;扣非净利润3577万元,同比增37%。其中,纳米磷酸铁锂收入4.35亿元,营收占比近95%,毛利达24.59%,同比增8.23%。研发费用方面达2316.67万元,占营收的5.06%。星源材质:公司专业从事锂离子电池隔膜研发、生产及销售的新能源、新材料和新能源汽车领域,是国内第一家打破国外垄断的锂电池隔膜干法单拉技术的企业,也是第一家实现产品批量出口的隔膜制造企业。2019年上半年锂离子电池隔膜销量达1.53亿平方米,同比增35.9%,实现营收3.53亿元,同期增11.09%;归母净利润1.72亿元,同比增12.33%。另外,公司在4月份已经与国轩高科签订了1亿平米湿法涂覆隔膜的框架合同。三、结语但需要注意的是,就目前整个汽车行业而言,据中国汽车工业协会统计,2019年1-7月新能源汽车产销量分别为70.1万辆和69.9万辆,同比分别增长39.1%和40.9%。但分单月情况来看,7月份的产销量分别为8.4万辆和8.0万辆,环比6月份分别下降了37.2%和47.5%。而从相关公司8月份销售数据情况来看,整体销量或依旧呈现下滑态势。显而易见的是,当下的汽车行业,不仅是传统的燃油车销量呈现连续下滑态势,就连多年来翻倍增长、跑步进入的新能源汽车市场,也出现了首次下降迹象,分析认为,行业短时间内没有复苏迹象,“寒冬”时刻仍在持续。于此,在大环境“预冷”的情况下,磷酸铁锂电池能否成功拐点,仍有待观察。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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特斯拉推出新型电池 可在“机器人出租车”上行驶100万英里

据汽车资讯网站electrek报道,特斯拉电池研究合作伙伴日前发布的一篇新论文显示,达恩实验室研究出一种续航能力可持续100多万英里(约合160万公里)的新型电池,这种电池尤其适用于“机器人出租车”,特斯拉则希望把这种电池推向市场。该公司首席执行官埃隆·马斯克在“特斯拉自动驾驶投资者之日”活动(Tesla Autonomy Event)上谈及未来机器人出租车阵容的经济性时强调,这一类型的车辆必须具备耐用性才能实现经济性。马斯克还称,特斯拉目前生产的汽车设计行驶里程可达100万英里(约合160万公里),其驱动装置经过设计、测试和验证,行驶里程达到100万英里完全没有问题。但马斯克承认,虽然汽车的设计为100万英里,但电池组的寿命目前却未能达到这一目标。马斯克在今年早些时候曾明确表示,Model 3的行驶里程和商业卡车一样为100万英里,但其电池模块的续航能力大约在30万英里(约合48.1万公里)到50万英里(约合80.4万公里)之间。然而,这位首席执行官声称,特斯拉明年将推出一款续航100万英里的新电池。据知情人士透露,正在为特斯拉进行电池研究的杰夫·达恩(Jeff Dahn)及其实验室已经发布了一款令人印象深刻的新型电池测试结果,该电将成为特斯拉新的百万英里电池。据了解,达恩实验室进行测试的新电池依然是一种锂离子电池,带有下一代“单晶”NMC阴极和一种新的先进电解液。达恩团队一直在对这些电池进行广泛的测试,根据测试结果,他们认为这种电池可以为电动汽车提供“超过160万公里(合100万英里)”的动力。达恩的团队在论文中指出,“我们提供了一系列中能量密度锂离子电池化学性能的测试结果,为开发先进锂离子和其他‘超越锂离子’ 电池化学性能的研究人员和企业提供基准。这些结果比研究人员用来模拟电池失效机制的结果更好,因此更能代表现代锂离子电池的性能,值得建模人员采用。”据该团队透露,其中一些测试项目历时长达三年之久。达恩团队进行的测试包括在20、40和55°C下进行长期冲放电循环测试和存储测试,以及在40°C运用库伦分析进行高精度电量分析测试。该团队在这种LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 /石墨化学反应中充分考虑了数种不同的电解质,其中包括那些可以促进快速充电的电解液,并通过不同的方法来分析电池性能下降和阻抗增长的原因。达恩团队认为,这种类型的电池的使用寿命最低达到20年,续航里程超过100万英里。这种新型电池比特斯拉现有电池续航里程高出两到三倍。达恩团队在不同的条件和循环下进行了测试,即使在40℃的极端温度下,这些电池也能持续进行4000次充放电循环。在使用主动冷却系统的情况下,其循环次数可增至6000次以上,这意味着新型电池可以轻松超过100万英里的续航里程。此外,将充电控制在低于100%的充电状态也有助于延长电池寿命。达恩团队在这篇研究论文中特别提到,新型电池延长使用寿命的潜力尤其适用于“机器人出租车”。该团队指出,这种状况可能会随着引入“机器人出租车”、长途电动卡车和车辆到电网的应用而发生改变。“机器人出租车”和电动卡车基本可在百分百放电深度循环情况下运行。此外,机器人出租车能够全天候运行,就这一点而言与一辆传统的出租车几乎没有区别。即使在车辆静止不动的情况下,与电网相连的车辆中的电池也会产生充放电循环。显然,车辆到电网的应用是电动汽车的目标之一,与日常上下班用的电动汽车相比,机器人出租车或长途卡车将更倾向于锂离子化学电池,这种电池在十年内能够提供更多的充放电循环。据悉,特斯拉正在建造自己的电池生产线,这款电池的细节随后出炉。分析人士表示,这款新电池再加上特斯拉正在着手生产自己的电池,必将带动电动汽车电池领域发生重大变革。而对于那些曾质疑特斯拉明年的电池续航能力将达到100万英里的人士来说,该公司实现这一目标的可能性正在日益增加。特斯拉总是走在时代前端,自动驾驶共享电动汽车将主导未来的交通,每英里的出行成本将大幅下降,而这些汽车的寿命将成为成本中一个关键差异化因素。特斯拉如果能够推出寿命可达100万英里的汽车,必将给消费者带来更多的价值,毕竟这样的车辆每运行一英里都可以给车主创造更多营收或减少使用成本。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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中科院物理所在聚合物固态钠电池研究中取得进展

固态电池是发展下一代高安全、高能量密度电池的关键技术。在发展固态电池的技术路线中,聚合物电解质由于具有良好的柔韧性,有利于在电极与电解质之间形成良好的界面接触,能够承受电极材料在充放电过程中的体积形变,且质量轻、易于加工,适合大规模生产,受到学术界研究人员的广泛关注。聚合物固体电解质(SPE)传统制备工艺流程通常是溶液溶解浇筑-自然风干成膜-真空高温烘干去溶剂。然而由于真空高温烘干为单纯物理方法很难将SPE膜中残余的溶剂分子100%去除(图1a),残留的液体会导致电池在随后的循环过程中发生溶剂分子分解以及在界面处与电极发生副反应,从而导致界面阻抗增大、极化增大、循环寿命和库伦效率低等一系列问题。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心清洁能源实验室E01组博士刘丽露和戚兴国,在研究员胡勇胜和副研究员索鎏敏的指导下,提出一种通过化学反应原位去除SPE中残余自由溶剂分子的方法。该方法关键在于通过调控选取合适溶剂、盐以及添加剂组合,在溶剂去除过程中巧妙设计盐-溶剂分子-添加剂两步化学反应过程,实现将残留的溶剂最终转化为一种稳定添加剂表面包覆层(图1b),进而达到彻底去除残余溶剂的目的。采用去离子水和NaFSI分别作为溶剂和盐,聚合物选择可溶于水的PEO。NaFSI结构上的S-F键不稳定,遇水会发生微弱的水解产生HF,进一步添加纳米Al2O3颗粒将中间产物转化为AlF3·xH2O(图1,图2)。采用该工艺制备的SPE有效地降低了固态电池界面副反应,极大地提升了电池的库伦效率、循环稳定性和倍率性能。采用磷酸钒钠(NVP)和金属钠(Na)分别作为正极和负极组装固态电池NVP|SPE|Na,NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na固态电池首周可逆比容量为110mAh/g,库伦效率为93.8%,达到了采用液体电解质时的水平。NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na固态电池在1C倍率下循环2000周的过程中,库伦效率始终保持在~100%,循环2000周以后容量保持率为92.8%,平均每周容量衰减率仅为0.0036%。对金属钠的对称电池在100 μA/cm2的电流密度下可稳定循环800h(图3b)。电池循环过程中电化学阻抗谱也保持相对稳定。采用该研究工作中所设计的SPE组装的固态钠电池的循环稳定性是目前所报道的循环稳定性最好的聚合物固态钠电池(图3)。该工作利用盐的吸水性和盐本身的性质,实现了原位化学反应去除SPE中残余溶剂(水)分子,并且SPE的整个制备过程在空气中进行,无需湿度控制或气氛保护。同时,水作为溶剂实现了绿色、无污染、低成本的SPE制备过程。该工作对于发展固态锂/钠电池中原位反应控制界面、人为调控界面具有重要的借鉴意义。该研究结果近日发表在ACS Energy Letters上(ACS Energy Letters,2019,4, 1650-1657),文章题为In Situ Formation of a Stable Interface in Solid-State Batteries。相关工作得到国家重点研发计划(2016YFB0901500)和国家自然科学基金(51725206, 51421002和51822211)的支持。图1.(a-b)SPE制备过程示意图:a)传统过程;b)所设计的过程;(c)NaFSI和NaTFSI的化学结构图2. (a) FSI-1%Al2O3-AQ、FSI-1%Al2O3-AN和TFSI-1%Al2O3-AQ电解质膜的XPS图谱;(b) Al2O3分别在NaFSI水溶液、NaFSI乙腈溶液和NaTFSI水溶液中反应后的红外光谱;(c) Al2O3分别在NaFSI水溶液、NaFSI乙腈溶液和NaTFSI水溶液中反应离心后的照片和TEM图;(d-e) Al2O3在NaFSI水溶液中反应离心后的高分辨TEM图(d)和XPS图谱(e)图3.(a)NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na的长循环性能及其循环过程中的阻抗变化;(b)Na|FSI-Al2O3-AQ|Na的循环性能及其循环过程中的阻抗变化;(c)聚合物固态钠电池的平均容量衰减率总结

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
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研究表明消除电池材料的氢气可以提高电池性能

据外媒报道,研究钠离子电池的加利福尼亚大学圣巴巴拉分校的科学家发现,存在于电池材料的氢气是导致电池降解和性能损失等许多缺陷的原因。而如果在生产过程中将氢气从电池材料中排出,可使钠离子电池达到与锂离子电池相竞争的性能水平。根据基于钠离子电池技术研究,采取措施避免在生产过程中向电池材料中添加氢气可以改善其长期性能。随着锂离子电池的生产呈现指数级持续增长,电池材料(包括锂本身)供应短缺等潜在问题变得更加突出。虽然回收电池可能会减轻影响,但使用储量更丰富的材料生产电池将会带来成本下降,也更环保。用钠取代锂是电池研究领域希望实现的目标之一。但暂时没有将这种电池技术实现商业化,这是因为钠离子电池往往会比锂离子电池更快地降解,并失去其容量。由于电池质降解和性能损失也是锂离子电池面临的的一个问题,因此采用降解速度更快的钠离子电池难以得到广泛应用。加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)的科学家在发表在“材料化学”杂志上的一篇论文中指出,钠锰氧化物(一种常见的电池阴极材料)的大部分降解是由材料中存在的氢引起的。他们还认为,类似的机制可能会对锂离子电池性能产生负面影响,但需要更多的研究来证明这一点。加州大学圣塔芭芭拉分校(UCSB)的研究表明,作为世界中最丰富的元素之一,氢在电池生产的许多阶段进入材料中,氧化锰层中氢的存在减少了锰原子分解和溶解所需的能量。加州大学圣巴巴拉分校材料科学家Chris Van de Walle解释说,“由于氢原子很小且反应活泼,成为了电池材料中常见的污染物,对电池性能产生不利影响,而电池生产厂商可以在制造和封装电池的过程中采取措施抑制氢气的混入,从而提高电池性能。”

作者: 刘伯洵 详情
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新型储能电池为何“钠”么难

不管是新能源汽车,还是太阳能、风能等,在人们利用这些可再生能源的同时,拥有优异性能的可充电电池都会成为关注的焦点话题。与商业化的锂离子电池相比,钠基储能电池具有价格低廉和原料易得的显著优势,因此被期待成为下一代新型储能电池,在可再生能源储存中力挽狂澜,以实现绿色大规模的能量储存与转化。近日,《细胞》子刊《化学》在线刊登了武汉大学化学与分子科学学院教授曹余良研究团队针对高能钠—金属电池的研究进展及发展前景的总结论述。“我们想为未来该领域的研究方向提供一定的思路,同时对于不同钠—金属电池的研究也能促进对其他电池体系的理解及研究。”曹余良说。锂离子电池的“替补队员”空调遥控器突然没电?用到一半的手电筒无法发光?望着手中这些用量迅速耗竭且无法重复利用的锌锰电池,曹余良索性将几节可充电电池装入槽内。作为一类重要的储能方式,可充电电池在日常生活中发挥着难以替代的作用。锂离子电池就是其中之一。“当对电池进行充电时,锂离子从含锂化合物正极脱出,经过电解液迁移到负极。而负极的碳材料呈层状结构,到达负极的锂离子嵌入碳层中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。”曹余良告诉《中国科学报》,锂离子电池的比能量高和适用范围广,不仅在便携性电子设备领域占据巨大的市场并逐渐应用在电动汽车领域,在储能方面也极具“后劲”。但凡事过犹不及,市场需求和成本的快速增长,以及锂资源的不均匀分布,这些也引发了人们对于锂离子电池应用与规模储能领域的担忧。“例如,一辆电动汽车的动力就相当于几万个手机电池的串并联,这些会造成锂和相关材料的用量激增。倘若将其用于储能,会进一步加剧对锂资源的担忧,同时可能更加推高相关材料的价格,增加电力使用环节的负担。”曹余良介绍,在某种程度上发展高效可再生新能源的一个重要环节就是发展储能系统。是否可以发展一种锂离子电池的“替补队员”呢?为此,团队将目光转向了它的“兄弟”——钠。“钠离子电池和锂离子电池的工作原理相似,而且钠在海洋中无处不在,储量是锂的几千倍,更容易廉价获得。”曹余良说。不过,由于钠具有更大的离子半径和更高的氧化还原电势,相比于锂离子电池,钠离子电池一般只有较低的能量密度,合适的正负极材料也仍在探索中,商业化应用并不成熟。正负极材料为何“钠”么难针对钠离子电池能量密度较低的困境,一类低价且高能量的新型钠—金属电池应运而生,当然这离不开各种新型正负极材料的开发和使用。论文作者之一、武汉大学化学与分子科学学院博士王云晓介绍,这些电池体系中,钠金属被直接用作负极,可实现高达1160 mAh g-1的比容量和低至-2.714 V(相对于标准氢电极电势)的氧化还原电势。而丰富的O2、温室气体CO2、SO2以及单质S均可作为正极材料,从而构成各类钠—金属电池。“理论上,这些电池体系分别以气态O2、CO2、SO2或固态S作为正极活性材料;但事实上,正极材料往往需要负载在多孔碳中才可以表现出较高的电化学活性,这些多孔碳基体并不直接参与电化学反应,而是作为电荷转移的介质和活性材料的载体。”王云晓说,正极材料和放电产物的低导电性是首当其冲的难题。“尽管构建高导电性的正极载体可以一定程度上缓解这一问题,但值得注意的是,不同的钠—金属电池可能需要不同的孔尺寸及形貌才能实现较好的电化学性能。”另外,迟缓的反应动力学和较高的过电势也是一大挑战。不过,引入催化剂可能是一种行之有效的提高正极反应活性的方法。此外,降低催化剂尺寸至纳米颗粒、量子点甚至单原子级别可以得到最大化的催化活性中心。王云晓告诉记者,不同的电池体系对应不同的催化需求。例如,在Na-O2体系中,催化剂的选择可能取决于其对于O2/O2-的亲和性以及对电极界面O2-中间体的稳定作用,如贵金属和过渡金属氧化物等;在Na-CO2电池体系中,目前仅报道了一种双金属氧化物具有一定的催化作用,可有效促进稳定放电产物Na2CO3发生可逆电化学反应的催化剂仍在寻找中;在室温Na-S电池中,理想的催化剂应具有良好的亲硫性,这样不仅可以通过化学键合作用实现对多硫化物的固定作用,还可以促进不同硫物种之间转化的动力学过程。“钠负极的钝化限制了电池的放电容量,同时充放电过程中的过电势降低了电池的库伦效率。在这一方面,我们仍需要更多的基础研究来揭示负极反应过程。另外,行之有效的抑制钠枝晶的形成以及保护高反应活性的钠金属电极的方法也仍待探究。”王云晓说,正极和钠负极的电解液相容性的全局考虑也至关重要。目前关于钠金属负极和不同正极之间的研究是相对独立进行的,而全电池的研究相对缺乏。商业化前景尚不明朗除此普遍的正负极材料问题,不同的钠—金属电池各自也存在不同的挑战,这为其商业化应用蒙上了一层阴影。曹余良介绍,对于Na-O2电池,其反应机理尚不明确。为得到更低的过电势和更高的循环寿命,有效实现Na-O2为主要反应产物的方法仍待研究。此外,对于Na-CO2电池的研究也还十分有限,其较低的反应可逆性及较差的循环性仍亟待解决。“未来的研究可能集中在气态CO2正极的设计和高电压电解液的探索上。”基于目前对Na-SO2电池的研究结果,曹余良表示,NaAlCl4·2SO2无机电解质的使用对于实现Na-SO2电池的长循环、稳定性和安全性至关重要。研究可替代不稳定的钠金属的负极材料、反应机制如充放电过程中较大的电压滞后以及充电过程中具体的反应路径、新的有机电解质体系,特别是凝胶和固态电解质的研究对Na-SO2电池的发展都是亟待解决的问题。幸运的是,对于室温钠硫电池,电化学性能已取得突破性进展,然而其作用机制也尚不明确。“硫电极在不同电解液体系中的电化学行为研究十分匮乏,硫在醚类和碳酸酯类电解液中的表现也仍缺乏令人信服的解释。因此,探索反应过程中复杂的反应机理的原位检测技术十分必要。”他说。曹余良认为,尽管钠—金属电池的商业化前景尚不明朗,但其高能量密度及低成本优势在钠离子电池家族中仍表现出较强的竞争力。未来团队将着力开展金属钠负极的保护和优化。对于正极材料,研究将重点放在空气和固态硫电极上,同时发展非燃电解液体系,提升金属钠电池的安全性能。“我们希望能在钠空气和钠硫电池方向取得突破性进展,为新型储能电池的未来市场提供更多有利选择。”曹余良说。相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.05.026《中国科学报》 (2019-07-08 第7版 能源化工)原标题:新型储能电池为何“钠”么难

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