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。

新闻中心 更多

图片描述
2019方形动力电池装机量TOP10“解码”

在寡头效应影响下,方形动力电池领先的局面短期内不会发生改变。方形动力电池独占市场鳌头的局面依然持续。高工产业研究院(GGII)通过发布的《新能源汽车产业链数据库》统计显示,2019我国全年累计实现动力电池装机量约62.38GWh,同比增长9%。其中,方形电池装机量52.73GWh,同比增长24.8%,占总装机量84.5%。方形电池装机量TOP10约51.59GWh,占比方形总装机量达97.8%,占比总装机量82.7%。位列2019方形动力电池装机量TOP10的企业为(按装机电量高低排列):宁德时代、比亚迪、国轩高科、亿纬锂能、中航锂电、力神、时代上汽、欣旺达、鹏辉能源、塔菲尔。在方形、软包、圆柱三种形状的电池路线中,方形电池市场份额依旧遥遥领先,且是2019年唯一保持同比正向增长的技术路线。在寡头效应影响下,方形电池领先的局面短期内不会发生改变。逻辑依据是,一是,国内动力电池市场高度集中,两大头部动力电池企业占据近70%的市场份额,其先发形成的方形电池市场阵线短期内难以攻破。加之在技术层面,宁德时代CTP电池、比亚迪“刀片电池”的领先突破,从性能、成本上进一步赋能产品优势,将促使方形电池的市场空间继续保持领先。二是,A00级乘用车产销量大幅下滑,A0级和A级车型以及PHEV车型销量上升,主要采用方形电池进而压缩了软包和圆柱电池的市场空间。值得注意的是,受2020年国产特斯拉Model3销量带动,圆柱电池将在一定程度下有所回潮。三是,国内软包电池市场需求尚未正式放量,国产纯软包电池企业在资本、产能、体量等方面仍不够强大。2019年动力电池装机量TOP10中,仅剩一家纯软包电池企业。四是,从2018年开始,国内大部分圆柱动力电池逐步退出动力市场,在小动力等新兴市场寻找新的发展机会。2019年圆柱电池在动力电池领域的市场份额持续下降,装机电量约4.17GWh,占比6.7%,同比下滑41%。以下是高工锂电梳理的2019年方形动力电池装机量TOP10企业的整体情况:宁德时代GGII数据显示,2019年宁德时代实现装机电量32,307MWh,同比增长37%。其中方形动力电池31,933MWh,占比98.8%。市场方面,宁德时代产品覆盖乘用车、客车、专用车领域,方形电池配套装机量排名前五的客户包括北京汽车、宇通客车、吉利汽车、广汽乘用车及上海汽车。产品方面,2019年9月,宁德时代推出全球首款CTP电池包,采用全新CTP技术的无模组电池包。相较于目前市场上的传统电池包, CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,能量密度可达到200Wh/kg以上。投入应用后将大幅降低动力电池的制造成本。比亚迪比亚迪2019年实现方形电池装机电量10,782MWh,同比下降5.7%。主要在客车和专用车用电池装机量下降比较明显。市场方面,比亚迪依然以自身配套供给为主,占比98.35%。对外供应客户包括北京华林、广汽比亚迪、长安汽车、中联重科、徐工机械、中天高科,占比1.65%。产品方面,比亚迪推出“刀片电池”,融合CTP模式,据介绍,该电池体积比能量增加50%,寿命长达8年120万公里,成本下降30%。搭载新电池,新车续航可达500-600km。国轩高科国轩高科2019年实现电池装机量3,215MWh,同比增长4%,涵盖圆柱电池与方形电池。其中,方形动力电池装机量2,012MWh,同比下降14.2%,占总装机量62.6%。市场方面,国轩高科方形电池主要配套客户包括奇瑞汽车、江淮汽车、安凯汽车、吉利商用车、昌河汽车等39家车企。产品方面,公司生产的方形磷酸铁锂产品单体能量密度达185Wh/kg,配套应用于各款车型。方形三元产品,公司使用自主开发并生产的三元正极材料,生产的三元电芯产品已与奇瑞、众泰、猎豹、敏安等车企完成配套设计。值得一提的是,国轩高科软包三元产品已经箭在弦上,已实现 300Wh/kg单体电池小批量试制,常温循环寿命达到1500周,相应的1GWh软包示范线已经建成,预计2020年实现装车。亿纬锂能亿纬锂能2019年实现电池装机量1,836MWh,其中,方形电池装机量1,773MWh,占整体装机量96.6%。市场方面,亿纬锂能方形电池主要配套的车企包括南京金龙、开沃汽车、东风汽车、吉利商用车、山西新能源汽车等16家。产能方面,公司目前其共计拥有11GWh产能,包括方形铁锂4.5GWh、圆柱三元3.5GWh、方形三元1.5GWh、软包三元1.5GWh。其中3.5GWh圆柱电池产能已全部转向消费电子领域,以抓住电动两轮车、电动工具的市场机遇。2019年5月,公司完成募资25亿元,用于建设5GWh储能动力电池产能(3.5GWh磷酸铁锂电池和1.5GWh方形三元电池)等项目。中航锂电中航锂电2019年实现动力电池装机量1,492MWh,同比增长108.4%,全部为方形电池。配套客户涵盖长安汽车、广汽乘用车、北汽福田、金康汽车、东风汽车、吉利汽车、江铃汽车、宇通客车、瑞驰汽车。产品方面,近期中航锂电推出最新研发产品,D148平台模组使用寿命长,可达5年50万公里(或等同放电量)质保需求。D221模组产品在满足针刺热失控等安全测试的前提下,能量密度达到230Wh/kg,能够进一步提升车辆续航能力。产能方面,2019年9月,中航锂电厦门项目一期A6项目开工,项目规划投资100亿元,达产后可形成年产20GWh的产能。力神电池力神电池2019年实现动力电池装机量1,951MWh,其中方形电池装机量1,190MWh,同比上涨136.6%,占比总装机量61%。市场方面,力神电池方形电池配套客户涵盖东风本田、长安汽车、东风汽车、广汽本田、上汽通用五菱等33家。产品方面,力神电池涵盖圆柱三元、方形铁锂和方形三元,且三种技术产品在不同的应用市场都存在较强的竞争优势。此外,力神电池2019年实现装机总电量位列行业第4。方形电池和圆柱电池装机电量分别排名行业第6和第2。时代上汽与比亚迪外供装机电量相比,时代上汽作为宁德时代与上汽集团的合资公司(宁德时代占股51%,上汽集团占股49%。),2019年的表现可谓耀眼,装机量跻身行业前十。时代上汽主打方形电池,项目于2017年6月破土动工,一期项目规划投资100亿,形成18GWh年生产能力。2018年第311批新车公告,时代上汽正式登上舞台。GGII数据显示,时代上汽2019年实现装机数量15494台,覆盖乘用车与专用车,实现方形电池装机电量742883KWh,配套车企包括上海汽车、上汽通用、上汽大众和上汽大通。欣旺达2019年欣旺达在动力电池领域的发展突飞猛进,方形装机量达650931KWh,同比增长586%。位列方形动力电池排行榜第8位,位列总装机量排行榜第10位,这也是欣旺达全年装机量首次进入年度TOP10。市场方面,欣旺达目前主打方形电池,配套主机厂主要包括吉利汽车、吉利旗下山西新能源汽车、云度新能源和东风柳汽等。动力新增产能方面,2019年3月,欣旺达同意子公司欣旺达电动汽车联合南京溧水经济开发区管理委员会、南京鼎通园区建设发展有限公司,成立合资公司南京欣旺达,计划总投资120亿元,在南京建立30GWh年产能动力电池生产基地,生产动力电池电芯、模组和系统。欣旺达预计,2019年归属于上市公司股东的净利润7.37亿-9.12亿元,同比增长5%-30%。鹏辉能源依托于上汽通用五菱配套绑定,鹏辉能源连续两年位列方形动力电池装机量第9位。2019年公司实现动力电池装机电量642MWh,其中方形电池装机量636MWh,同比增长32%,占比99%。市场方面,除了上汽通用五菱外,鹏辉能源方形电池配套的客户还包括东风汽车、长安汽车、昌河汽车、五菱汽车、九龙汽车、航天神州汽车等14家车企。产品方面,鹏辉能源近期公布了三项动力电池技术“黑科技”,包括48V磷酸铁锂体系启停电池、6C快充技术产品和88Ah软包电池。塔菲尔塔菲尔2019年实现方形电池装机量382MWh,同比上涨41%。方形动力电池装机连续两年位列第10。市场方面,塔菲尔方形电池配套客户包括长城汽车、东风柳州汽车、河南速达、新特汽车、中国一汽等14家车企。产品方面,塔菲尔2019年量产的型号以NCM523方形铝壳电池为主,单体能量密度超过230Wh/kg。在第十批推荐目录中,塔菲尔配套车型数量第一,系统能量密度达160Wh/kg,工况续航里程普遍超400km,成为新能源乘用车动力电池市场上的强有力竞争者。

作者:沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
图片描述
2019年动力电池产销量保持正增长 品牌集中度不断提升

2019年,共有79 家动力电池企业实现装车配套,排名前3家、前5家、前10家的企业,电池装车量分别为45.6GWh、49.2GWh和54.7GWh,占总装车量比分别为73.4%、79.1%和87.9%。动力电池作为新能源汽车核心零部件,其发展与新能源汽车行业息息相关。尽管2019年新能源汽车产销量都出现了下滑,但动力电池却呈现增长之势。分析其原因,中国汽车动力电池产业创新联盟副秘书长马小利表示,这与单车载电量提升有很大关系。2019年12月,受新能源客车产量大幅上升带动,我国新能源汽车按车型划分的平均装车电量高达63.2kWh,环比上升8.8%。我国纯电动乘用车系统能量密度在140Wh/kg 及以上的车型产量仍然占主体,140(含)-160Wh/kg和160Wh/kg以上车型产量占纯电动乘用车总产量比例分别为49.3%和35.9%,125Wh/kg以下车型12月产量稍有增长,占比提升至2%。马小利表示,从材料类型看,三元和磷酸铁锂仍是主力。能量密度的提升既符合政策导向也符合市场需求。中汽协秘书长助理许海东也表示,装机动力电池能量密度的提升一方面反映了技术的进步,一方面也更贴近市场需求。中国汽车动力电池产业创新联盟公布的数据显示,2019年,我国动力电池产量累计为 85.4GWh,同比累计增长21%。其中,三元电池产量累计55.1GWh,占总产量的64.6%,同比累计增长40.8%;磷酸铁锂电池产量累计为27.7GWh,占总产量的32.4%,同比累计下降1.2%。动力电池的销量与产量差距并不大。2019年,动力电池累计销量为75.6GWh,同比累计增长21.4%,整体处于正增长态势。动力电池月度装车量数据(GWh)尽管动力电池的产销量差距并不大,但装车量却有一定差距,这在一定程度上跟动力电池生产销售早于车企新能源汽车的生产周期有关。2019年,动力电池装车量达到62.2GWh,同比累计增长9.2%。尽管全年维持了正增长,但从月度数据看,动力电池下半年感受到了明显的压力。从8月开始,动力电池的月度装机量都较去年有了不同程度的降低,12月降幅高达27.4%。与汽车行业整体集中度不断提升一致,动力电池行业的集中度表现得更为明显,2019年12月,配套电池企业为56家,而2018年和2017年这一数字分别为75家和81家。马小利表示,集中度不断提升的同时,我国动力电池行业“小”、“乱”的问题也正在逐步好转。2019年,共有79 家动力电池企业实现装车配套,排名前3家、前5家、前10家的企业,电池装车量分别为45.6GWh、49.2GWh和54.7GWh,占总装车量比分别为73.4%、79.1%和87.9%。值得的是,TOP10的前三家装车量不断提升的同时,前2家的优势表现得尤为明显。12月,排名第一的宁德时代的装车量高达5.09GWh,而前十家企业的总装机量仅为8.64GWh,宁德时代占比高达58.9%,就是排名第二的比亚迪装车量也仅为1.15GWh,与宁德时代存在一定差距。(中国汽车报网/王金玉)

作者:沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
图片描述
590电池模组“百家争鸣”

自从德国大众推出MEB平台和VDA电池模组标准尺寸以来,国内动力电池产业链纷纷投入资源开发相关平台和产品。究其原因,大众推出的MEB平台和VDA标准尺寸不仅降低汽车应用期间成本,提升可靠性,而且还兼顾动力电池全生命周期管理,提升电池性价比。尤其对电池厂而言,便于自动化生产和提升电池一致性,有利于减少反复资本投入。如图1-图3所示,大众MEB平台可兼容软包和方形电池的VDA标准化模组。例如以LG为代表的软包电芯横向排布,而CATL等方形电芯则叠放,竖向排布。图1 大众MEB电池系统软包电池,尺寸比较灵活多变,但其宽度和高度尤其是模组封装方面也呈现VDA标准尺寸化趋势。代表企业主要有万向一二三、微宏动力等企业。方形电池,VDA标准尺寸的主流代表主要有宁德时代、国轩高科、天津力神、中航锂电等企业。其中宁德时代开发的355、390、590等系列模组,高度均为108mm,有应用在蔚来ES8上,电池包成组后的高度为136mm;天津力神的355、590模组,高度也均为108mm,电池包成组后的高度控制在140mm以内。例如广汽新能源的Aion LX,是国内第一款采用590尺寸VDA标准电池模组的车型,电池能量密度达180Wh/kg,模组集成率能达到93%,容量配置为93kWh。关于电池模组VDA标准尺寸,市场当前主流的长度355mm(如吉利帝豪EV450等众多车型)正逐渐向390mm(如奥迪E-Tron)和590mm(如广汽Aion LX)长度过渡。如图4-图9所示,390和590型号模组差别主要是单体电池的尺寸和制造工艺有差别。图4(可能是390的雏形)业内人士反馈,590型号是真正为纯电动平台MEB开发的标准模组,从一开始就具备成为通用模组所有条件。相比355和390等其他型号,590模组尺寸大,能降低成本和成组效率最高。同时590模组一旦普及,会加速电动汽车平民化进展。然而590模组的电流密度和极化反应等存在均匀性差等风险,再加上技术指标多,制造难度高。因此390还是590模组,谁可能更受市场欢迎,不同的角度,看法可能不同。吉阳智能的一位高级工程师表示,590型号模组是电池PACK后,长度为590mm。其所用的软包单体电池尺寸,一般长度在550mm,宽度100mm,高度10mm左右。在叠片工艺上,考虑效率的话,热复合叠片机更适合590型号电芯。当然Z字型叠片也能做,不过技术难度要大一些。超业精密的一位高层认为,现在订单大多是390型号模组的电池,不过已经有很多客户在提590型号的需求。针对590型号的电池需求,正进行相关的技术和方案设计,涉及的设备有Z字型叠片机,冲坑机,软包一封,二封机。鹏辉能源研究院院长刘建生认为,针对高端市场,今年整车厂普遍采用的体系为电池型号390和590模组。因为能实现4秒以内达到百公里时速,续航600-700公里。广汽新能源技术中心副部长刘太刚表示:590型号的模组肯定是趋势。至于采用软包还是钢壳,这个要看技术进步和实际成本情况而定,由于软包和硬壳会兼容装载,目前来看,还不好确定。爱驰汽车电池高级经理杨建军认为:VDA模组的三个长度355、390和590,是充分研究了车上的尺寸需求后得出来的。但考虑到模组加工难度,355尺寸短,比较容易实现。现在比较多的厂家能提供这种模组,目前是主流。至于390模组,能够提供得还是比较少,590更少。因此在相当长一段时间内,355模组还是主流,未来其他发展起来之后,355模组也不会淘汰。总的来说,未来主流选择390还是590型号,最终要回归到成本与安全。从当前动力电池产业入冬,行业进入马拉松赛场的背景来看,如果590型号模组的降本增效优势更突出,市场受欢迎程度会大一点。

作者:沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情

公告 更多

政策法规 更多

热点资讯 更多

description
“宝刀”磷酸铁锂加速“收复失地”

对于三元和磷酸铁锂两种电池技术路线,许多业内人士都认为二者将在各自适合的领域长期并存。但受国家政策影响,三元电池近几年却在侵蚀磷酸铁锂的市场占有率;而随着财政补贴即将退出,磷酸铁锂似乎出现了“收复失地”的态势。比亚迪磨刀霍霍在这场“收复失地”运动中,老将比亚迪磨刀霍霍、阵势十足。众所周知,磷酸铁锂一直是比亚迪的传统强项,虽然近年来三元电池混得风生水起,但比亚迪依然认为铁锂电池“宝刀不老”,如今的“刀片”在经过比亚迪的精心打磨后将“锋芒更利”。其实这个事媒体已经报道了不少,那就是比亚迪董事长兼总裁王传福透露,比亚迪开发的磷酸铁锂“刀片电池”2020年3月将实现量产,并首次装配比亚迪新车型“汉”,续航里程可达600km。该“刀片电池”体积能量密度增加50%,成本下降30%。早在几年前,王传福就曾经放话:“如果家庭消费启动,比亚迪可以分分钟造出特斯拉。”有意思的是,比亚迪“汉”将是一辆电动跑车,瞄准的目标对手就是特斯拉。可见,比亚迪对“刀片电池”寄予了多大的厚望。不过,对标特斯拉或许只是个噱头,但重要的是“刀片电池”确实是降本神器。据中信证券测算,假设2020年比亚迪动力电池出货15GWh,以刀片电池替换比例做情景假设,假设替换比例分别为100%、50%、25%,经过测算,刀片电池替换将给比亚迪节省25.5亿元、12.8亿元、6.4亿元的成本。2019年比亚迪磷酸铁锂电池出货同比下降37%,预计2020年之后“刀片电池”技术将带动磷酸铁锂电池需求回暖。曾经的电池老大比亚迪振臂一呼,铁锂阵营的士气随之暴涨。车企的回马枪实际上,在比亚迪“刀片”出鞘之前,就有不少车企和电池企业已经在精心修炼磷酸铁锂“内功”,企图能在2020年财政补贴退坡之后杀个回马枪。早在2019年年初,北汽新能源EC220新增了一款标准版车型,针对配置以及电池等方面进行调整,补贴后售价为5.58万元,动力电池组更换为磷酸铁锂电池。同样在2019年,江淮汽车推出了全新电动车型iEV7L,也是搭载磷酸铁锂电池。江淮汽车认为,对于我国三四线城市的消费者来说,主打长续航特性的三元电池产品并不适合其通勤路程短的使用特点,相反价格低、寿命长的磷酸铁锂电池更具竞争力。值得一提的是,近些年凭借三元电池逆袭崛起的宁德时代,2019年10月表示,公司已经与拉丁美洲三大商用车之一的大众(拉美)卡客车公司签订了长期战略合作协议,双方合作的车型将搭载宁德时代电池,采用的是全新磷酸铁锂商用车标准电池包。此外,根据国家工信部《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(2019年第8批),奇瑞新能源新款小蚂蚁车型搭载的动力电池也由三元锂电池更换为磷酸铁锂电池。在电池系统能量密度上,新车型磷酸铁锂电池为140.2Wh/kg,老车型三元锂电池为140.9Wh/kg,参数基本持平,但是成本降低了不少。而时间到了2020年,除了比亚迪“汉”外,新宝骏E300最近正式亮相,作为新宝骏家族里面的首款新能源车,E300承载着新宝骏进军新能源汽车市场的重任。该车型搭载了容量为16.8kWh的电池包,所采用的电池也并非三元,而是磷酸铁锂。诚然,下游的车企忙着装配磷酸铁磷电池,中游的电池企业没闲着。2019年4月,力神电池青岛基地投产的4GWh磷酸铁锂电池项目,电芯内部采用叠片结构,空间利用率提升约8%,单体能量密度达到180Wh/kg,系统能量密度已达到155Wh/kg。公司计划2020年将量产的磷酸铁锂电池单体能量密度提高至190Wh/kg。除此之外,2019年7月,山东鑫动能锂电材料项目一期工程投产,产能为5000吨/年磷酸铁锂碳正极材料联产5000吨/年磷酸铁锂。2019年12月,云南曲靖市麟铁科技有限公司年产2万吨磷酸铁锂项目正式投产。需求边际回暖“新的补贴政策出台后,车企将转变经营方向,放弃追求更高能量密度电池以博取较高档补贴;改用相对更廉价的磷酸铁锂电池以降低成本。”乘联会秘书长崔东树表示,他认为,鉴于目前新能源车企的盈利情况相对较差,在新能源汽车财政补贴大幅下降的情况下,整车厂可选择余地不多。毕竟,如果车子卖得太贵,消费者是不会买账的。从数据来看,磷酸铁锂电池成本确实比三元电池低了不少。据悉,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,磷酸铁锂电池价格较低是显而易见的,且两者差距开始扩大。那么,在财政补贴退坡背景下,磷酸铁锂的成本优势将进一步凸显。成本固然是许多企业对磷酸铁锂“另眼相看”的重要原因,实际上磷酸铁锂的能量密度也在不断实现新的突破。据了解,国轩高科通过材料技术提升和工艺改进,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140Wh/kg,能满足新能源汽车400Km以上的续航里程。公司2020年还计划将磷酸铁锂单体电芯能量密度提高到200Wh/kg。正如北汽新能源副总经理张青平所说的,随着近年来电池包开发技术的提升,磷酸铁锂在能量密度方面也得到提升,可以满足目前国家的技术门槛要求以及相当一部分消费者对日常出行的需要。从目前市场的选择来看,财政补贴退坡确实搅动了一池春水。不少业内人士认为,换装磷酸铁锂电池这一技术路线,目前是应对财政补贴退坡最直接有效的办法。随着未来财政补贴的取消,越来越多的车企或将会推出更多搭载磷酸铁锂电池版本的新车型,磷酸铁锂电池需求边际将回暖。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
“刀片电池”将带领磷酸铁锂回归?

在近日举办的百人会论坛上,比亚迪董事长王传福表示,比亚迪将会开发新一代磷酸铁锂电池——“刀片电池”,并于今年量产。全球首款搭载“刀片电池”的车型比亚迪“汉”有望于今年6月上市。续航600公里 寿命长达8年据了解,比亚迪“刀片电池”采用了GCTP 技术,单体电芯较传统方形电池更加长和扁平。比亚迪专利显示,该电池度最长可以达到2500mm,是传统磷酸铁锂电池的10倍以上。该产品的优势在于能够提高电池包50%的能量密度,减少电池包约30%的制造成本。而且,长条形电芯具有很好的散热效果。这样一来,不仅电池可以拥有更长的续航能力,磷酸铁锂电池寿命长,安全性高的优点也同时保留。据推测,被比亚迪称为“超级铁锂电池”的“刀片电池”续航里程高达600公里,寿命长达8年120 万公里。国泰君安证券指出,比亚迪的超级磷酸铁锂电池将锂电池单体进一步做大,并且减少模组环节来进一步提高体积能量密度。预计2020年,磷酸铁锂电池成本有望降低到0.5-0.6元,从而进一步降低电动车成本。在该利好消息的驱动下,1月13日、14日两日,比亚迪股票涨幅超15%。今日再度大涨,A股创去年4月以来新高,H股大涨近7%。上市公司合纵科技近日在互动平台表示,2020年公司正在进行新一代高压实密度磷酸铁开发以及低成本磷酸铁研发。与贝特瑞合作开发的高压实磷酸铁项目已经量产,与国轩高科合作开发高压实磷酸铁中试验证验证即将量产,与比亚迪“刀片电池”匹配产品在进行认证。磷酸铁锂要回归?动力电池是新能源汽车提供动力来源的核心部件,市场主流的动力电池主要有三元锂电池和磷酸铁锂电池两种。目前应用最广泛的是三元锂电池,典型代表是特斯拉使用的镍钴铝,以及镍钴锰等电池产品。磷酸铁锂电池能量密度不及三元锂电池,不容易满足补贴要求,因此在补贴退坡和里程要求提升情况下,磷酸铁锂逐渐被市场抛弃,作为主推的磷酸铁锂电池的比亚迪,也一度大规模使用三元锂电池,继而在电池领域被宁德时代超越。数据显示,2019年1-12月,我国动力电池装车量累计62.2GWh,同比累计增长9.2%。其中三元电池装车量累计40.5GWh,占总装车量65.2%,同比累计增长22.5%;磷酸铁锂电池装车量累计20.2GWh,占总装车量32.5%,同比累计下降9.0%。2019年装机量排名前4的企业分别为宁德时代、比亚迪、国轩高科和亿纬锂能,头部企业的出货和产能集中度较高。比亚迪重新回归磷酸铁锂路线是否意味着磷酸铁锂电池要回归呢?目前,磷酸铁锂电池在新能源专用车及新能源客车的电池应用上,装机量都达到了80%-90%。受CTP技术的影响,磷酸铁锂电池在乘用车方面的装机量将会有所回升。据中信证券测算,假设2020年比亚迪动力电池出货15GWh,以“刀片电池”替换比例做情景假设,假设替换比例分别为100%、50%、25%、0%,经过测算,“刀片电池”替换将给比亚迪节省25.5、12.8、6.4、0亿成本。预计2020年后“刀片电池”技术将带动铁锂电池需求回暖。有机构认为,“刀片电池”是从车辆、电池包、电芯整体层面开发的新的解决方案,结构改进的效果非常明显,从数据结果分析,或许也存在改进电芯内部材料的可能性。虽然被普遍看好,但是业内对于“刀片电池”还是有着不同的声音。业内看法不一有专家认为,“刀片电池”只是电池结构设计上的创新,可能会提高提高电池包体积能量密集和质量能量密度,但并不是材料上的技术突破,对提高单体能量密度意义不大。这和宁德时代此前法兰克福车展上发布的CTP技术类似,都是对电池系统结构上进行调整。2019年9月,宁德时代推出了全新的CTP方案(Cell To Pack),改变了原有的电芯-模组-电池包结构,电芯直接集成到电池包,北汽EU5将成为首款搭载该电池的车型。该电池体积利用率提高了15%~20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,电池包能量密度提升了10%~15%,能量密度可达 200Wh/kg。此外,特斯拉、蜂巢能源也有布局 CTP 电池技术。动力电池系统或电池包一般由数个电池模组组成,每一个模组有单独的控制系统。模组数量大幅减少,电池包内部结构更加紧凑,成组效率不断优化提高,内部零件数量大幅减少。这样提高电池包能量密度,同时降低了电池包成本。但是也有观点认为,虽然“刀片电池”对电芯尺寸,内部设计等方面进行了改进,但同时降低了电池的安全性,例如电池组散热、电芯结构稳定性等问题。近年来,电动车安全事故频发。据统计,大部分是电池起火引起的。为了提升续航里程,如今的车企大多采用镍成分比例较高的三元锂电池,在续航里程提高的同时,电池安全性成了一大隐患。三元锂电池热失控温度低于300度,三元锂电池在进行2000次充放电循环后就会出现衰退;磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500度以上在循环寿命上大约3500次后容量才开始衰减,可以看出磷酸铁锂电池在安全性以及循环寿命上的优势。根据测算,2019年比亚迪新能源乘用车电池包平均成本为0.85元/Wh,替换成磷酸铁锂“刀片电池”后,成本有望下降30%,预计成本将下降至0.6元/Wh。作为如今平均水平,一辆纯电动乘用车用电池容量约为60kWh上下,如果替换成磷酸铁锂的“刀片电池”,单车电池成本将会下降1.5万元左右。不管今后比亚迪“刀片电池”、宁德时代的CTP技术,还是以后的新技术,我们都要看到这些企业为降低动力电池系统成本所做的努力。他们对电池包内部结构进行了大量优化工作,少模组或者无模组将会是未来电池技术的趋势,都可以很好地解决新能源汽车续航里程和成本的痛点。总之,从新能源汽车电池安全、寿命等多方面考虑,磷酸铁锂电池还是有其自身优势的,将来能否超过三元电池,还需要“刀片电池”在市场中的验证。

作者: 子蕊 详情
description
全球首款半固态锂离子电池将推向市场

据外媒报道,日本电子公司京瓷正在推出一款Enerezza住宅储能电池,该电池将采用世界首创的半固态锂离子电池架构,能够大大提高电池的经济性,加快了电池储能的价格革命。京瓷将成为第一家将这项技术推向市场的公司。京瓷公司现已宣布,最新的住宅储能设备的电池基于半固态电池架构,该设备将于今年秋天投入批量生产。储能产品的电池出自美国初创公司24M,2019年6月,京瓷公司在与24M共同试行了电池制造工艺,24M公司的电池是由它的创办者同时也是麻省理工学院的研究员Yet-Ming Chiang所开发的锂离子电池生产方法。去年,京瓷开始进行试运行,以验证这种技术的实际效率。据了解,24M公司具有显著的结构材料清单优势,并且所需的前期资金将大大减少。该储能产品有5 kWh,10 kWh和15 kWh三种型号可供选择。京瓷公司称,这种新工艺可大大降低生产成本。半固态电池的材料成本比标准锂离子电池的材料成本减少约40%,制造时间则缩短了2/3,因为在半固态电极中,电解质与材料混合形成了粘土状的浆料,无需粘合剂,从而去除了惰性物质,减少了如干燥、溶剂回收、压延和电解质填充等处理步骤。独特的生产工艺可以制造出比行业标准厚四到五倍的电极,从而减少了对铜、铝和隔板的需求,也就降低了成本。此外,半固态电池的能量密度比其竞争对手几倍。京瓷公司称,种种优势使半固态电池的资本需求增加到传统锂离子储能产品的一半。24M公司称,半固态电池架构的能量密度可以达到350 Wh/kg。最后,这种全球首款推向市场的住宅储能电池能否真正得到应用只待实践的检测。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
国际船级社DNV GL发布船舶锂电池安全报告

电动船舶作为另一大锂电池新兴应用市场吸引了越来越多电池企业的关注,但当前能够生产符合电动船舶产品性能要求的企业并不多。和电动汽车面临的问题相似,大功率纯电池动力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等问题,将是纯电池动力在船舶推广应用的难题,需加强技术研发,进行充分测试验证,确保安全可靠应用和经济性。由于电动船舶需要携带较多数量的电池,对电池的放电倍率、循环性、成本的要求比较高。尤其是在安全性方面更是对电池企业提出了严苛的要求。日前, 世界领先的船级社之一DNV GL(由挪威船级社(DNV)与德国劳氏船级社(GL)合并而来)发布了一项有关船舶电池安全性的新报告,该报告评估了海上电池装置中的爆炸和火灾风险,以及在电池起火时灭火系统的有效性。在报告中,DNV GL检查了锂离子电池单元过热到故障点(热失控)时会发生什么,并评估了避免或最小化伤害的几种常用方法。最大的收获是,如果大量的电池模块(总计4000安培小时或更长时间)一次在同一隔室中发生故障,则即使每小时换气100次(ACH)的通风速率也不足以避免爆炸量级超压0.5 bar(barg),因此仅靠通风不足以防止爆炸。“除了灭火和通风之外,电池设计还必须具有预防性的安全屏障,以便将火和气体的排放限制在尽可能少的电池系统的一部分内。” DNV GL的高级顾问项目经理Henrik Helgesen表示。该报告基于新创建的模型提供了有关通风系统的新建议,该模型根据船舶的电池安装确定了合适的尺寸和类型的通风系统。早期的火灾和气体检测也很重要,这意味着气体传感器应尽可能靠近电池放置。此外,该报告还指出,与NMC电池相比,磷酸铁锂电池通常更难以被迫进入热失控状态。对于NMC电池,其温度上升速率也较低。据了解,该研究报告项目于2017年启动,借鉴了众多海事利益相关者的经验,参与成员包括挪威海事局、丹麦海事局、海事管理局、挪威国防研究机构(FFI)、船用电池系统供应商Corvus Energy、锂离子灭火系统供应商、Nexceris,电池气体传感器技术开发商等。总体来看,DNV GL的这份关于船舶用锂电池安全风险的报告给电池企业提供了一些警醒,要求电池企业在开发船用电池时更加注重电池的安全性以及如何预防起火或灭火,这对电池企业而言的一大挑战。同时,该报告也指出相比三元电池,磷酸铁锂电池的安全优势在船舶上更加突出,因此当前船舶电池主要以磷酸铁锂电池为主。高工锂电了解到,目前国内船用锂电池必须通过中国船级社(CCS)及其授权机构的资质认证,且CCS只认定方形磷酸铁锂。同时,中国船级社对于船用电池安全还提出了电池的布置与安装、电池管理系统基本功能要求;产品检验要求中还包括电池和电池管理系统的型式试验和出厂试验要求。截至2019年6月,国内拥有船级社认证的电动船用锂离子电芯企业11家、认证电芯产品25款,电芯种类数量以及对应的企业数量仍较少。目前,已经有越来越多电池企业加入电动船舶锂电池市场,针对性的开发在渡轮、游船、集装箱船、货船、工程船等电动船舶中应用的锂电池。随着未来磷酸铁锂电池应用在电动船舶领域的比例增多,铁锂电池产品的价格也会呈现下降趋势。值得注意的是,当前船用电池检测还停留在电芯级,检测项目也与车载动力电池项目类似,船用电池完善安全规范体系和内湖、内江小型船舶市场规范性运营体系也需要进一步完善。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
加拿大Li-Cycle宣称锂电池材料回收率达100%

事实证明,从废旧锂电池中回收有价值的钴锂金属已经成为了降低电池成本和保障原料供应的重要途径。近期,加拿大锂离子电池资源回收公司Li-Cycle Corp完成了其第一批商业回收电池材料的装运,其中包含钴镍锂等金属材料。Li-Cycle成立于2016年,是一家清洁技术公司,其使命是解决全球寿命终止的锂离子电池问题,并满足对关键电池材料迅速增长的需求。据了解,Li-Cycle开发出一项独特的技术,可通过两步机械和湿法冶金“湿化学”工艺,实现锂离子电池中所有材料的80%至100%的回收。Li-Cycle的处理技术能够回收锂离子光谱中正极和负极材料的所有变体,而无需分类为特定的化学。具体而言,Li-Cycle的两步走工艺首先要用机械方法缩小电池尺寸,将电池破碎去掉塑料和金属。第二步是利用湿法冶金、湿法化学工艺进行电池回收,把金属碎片一个接一个地去除有价值的成分,如碳酸锂、锂、钴、铜、铝、石墨、铁、磷酸铁等。当前,Li-Cycle的示范工厂已对Li-Cycle Technology™进行了重要验证,并确认了其可扩展至商业水平。据了解,Li-Cycle Technology™路线图分为再生技术工艺—商业工厂开发—电池回收—资源回收—电池金属几个阶段。迄今为止,Li-Cycle已完成三个研发计划/物理验证工作流程。该公司目前正在运营一个综合示范工厂,电池粉碎产能为5000吨,并且正处于商业工厂开发的进展阶段。瞄准未来庞大的废旧动力电池回收市场,其正计划全面扩大第二个工厂的产能。Li-Cycle的物理验证工作流以“按比例缩小”为前提,即相对于商业规模按比例缩小。每个缩减阶段都专注于特定关键绩效指标的验证。事实上,随着电气化进程推进,主机厂、电池厂和材料企业在电池回收利用的合作正在进一步加深。包括奥迪、宝马、大众、特斯拉、丰田等国际车企当前都在布局废旧电池回收利用,将其作为电池材料的重要来源。同时,三星SDI、LG化学、SKI等国际电池巨头也在与优美科、巴斯夫等国际正极材料企业合作,布局废旧动力电池回收,为其增添新的原材料供应渠道,进而降低原材料采购成本。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
电动船舶用锂电池将成产业布局新方向

数据显示,2019年、2022年以及2025年的电动船舶锂电化渗透率按照0.035%、0.55%、18.5%计算,截至2025年,电动船舶用锂电池市场将达到35.41GWh。按照1.5—2年的验证周期,两年后船用电池市场将有更多的企业进入。2019年7月以来,我国新能源汽车销量连续五个月同比下降,新能源汽车补贴也将逐步退坡。此外,去年底,工信部发布《新能源汽车推广应用推荐车型目录(2019年第11批)》,搭载外资电池的新能源汽车首次在中国获得补贴,国外电池企业来势汹汹。"内忧外患"之下,部分锂电企业开始拓展在其他领域的投资,比如电动船舶锂电池市场。2025年市场规模35.41GWh电动船舶具有绿色环保、零污染、安全以及使用成本低等优点,其运行成本明显低于柴油和LNG燃料船舶。此外,电动船舶的结构简单,运行稳定,维护成本低,更适合未来环保的趋势。目前,电动船舶主要应用于民用领域,未来,景区游船、客船以及渡船将有更多的纯电动化船舶运行。电动船舶需要携带较多数量的电池,对电池的放电倍率、循环性、成本的要求也较高。在电池类型选择上,和铅酸电池相比,磷酸铁锂电池在安全性、能量密度、循环性能等方面优势明显。不过磷酸铁锂电池目前较多应用在新能源客车以及储能等领域较多,应用于电动船舶上的磷酸铁锂电池将面临较多技术验证,需要更严格的规范标准,产品价格较高。就具体应用而言,现阶段锂电池只运用在少量混合动力型船舶上,超过5000吨级的中大型船舶完全锂电化难度较大,未来将成逐年递增趋势。数据显示,2019年、2022年以及2025年的电动船舶锂电化渗透率按照0.035%、0.55%、18.5%计算,截至2025年,电动船舶用锂电池市场将达到35.41GWh。基于对船舶锂电市场未来发展巨大潜力的判断,亿纬锂能等企业早已开始提前布局。亿纬锂能与宁德时代"再一次"领先?1月4日,亿纬锂能在互动平台表示,公司的动力电池已广泛应用于电动船舶领域,主要包含各大景区画舫、沿江沿海渡船、观光船和内河货船、港口拖船、江海联运散货船等。国家相关部门加强动力电池在电动船舶的推广应用,有利于电动船舶的行业发展,也利于公司进一步开拓市场空间。亿纬锂能是最早进入船舶领域的锂电池厂家。早在2016年,亿纬锂能的船用动力电池就获得了中国船级社CCS认证,并于2019年获得德国莱茵防爆认证。目前,国内约90%电动船舶配套亿纬锂能电池解决方案,装机数量超过200多艘。2019年12月,亿纬锂能与中船动力研究院举行了"新能源动力系统电池产品合作协议"签约仪式。双方将利用各自的行业经验和资源优势,在新能源动力系统方面开展战略合作,共同推进船舶新能源动力系统发展及锂电池系统的配套应用。签约仪式上发布的君旅号由亿纬锂能提供电池、中国船舶第七一二研究所进行电力推进系统集成设计,是国内第一艘通过中国船级社(CCS)《纯电池动力电动船检验指南》要求的纯电池动力客船,同时也是国内第一艘装载大容量锂电池的全电动客船。据了解,君旅号是国内第一艘采用"锂电池动力+吊舱推进器"绿色动力船舶,于2019年11月11日交付使用。该船依据武汉长江通航条件进行设计,长53.2米,总吨位近700吨,一次最多可搭乘300位游客,充满电后可连续航行8小时;满足旅游观光、商务包船、轮渡等功能。得益于"全电池动力+吊舱推进器"的动力系统,船只在航行过程中几乎听不到噪音,并且不会产生碳、硫等废气污染物,完全实现"零排放"。另一个锂电巨头宁德时代也不甘示弱。2019年1月,宁德时代与中国船级社(CCS)武汉规范研究所在福建签署战略合作协议。双方将在推动电池系统船舶技术标准的研究和水上应用、加速相关电池产品的认可和检验等多个方面开展战略合作,并就进一步深化资源共享、技术合作、服务升级等全方位的合作与交流达成一致意向。同时,双方将共同启动电动船舶安全规范的研究和制修订工作,建立从电池单体、模块、电池管理系统到电池系统的安全规范体系,促进锂电池水上安全应用的健康、持续发展。资料显示,宁德时代已经攻克了船用锂电池安全、长续航、大功率、长寿命等技术难题,采用符合IP67以上防护等级的电池包,有效规避水汽、盐雾及粉尘引发的安全风险,满足全生命周期内的IP等级要求。星盈科技、风帆等企业也正在进行船用锂电池的相关测试。按照1.5—2年的验证周期,两年后船用电池市场将有更多的企业进入。目前,船用锂电池必须通过中国船级社(CCS)及其授权机构的资质认证,且CCS只认定方形磷酸铁锂。其中,内河、内湖的短距离运输船、观光船、轮渡船等小吨位船舶以纯电动为主,大吨位长途商用船则以油电混动技术路线为主。中国船级社针对磷酸铁锂电池系统的检验,分别给出了磷酸铁锂电池船上应用安全技术要求和磷酸铁锂电池产品检验要求。同时,中国船级社对于船用电池安全还提出了电池的布置与安装、电池管理系统基本功能要求;产品检验要求中还包括电池和电池管理系统的型式试验和出厂试验要求。产业难点与瓶颈明显国家对于船舶动力电池的发展也极为重视。2019年7月9日,科技部在对十三届全国人大二次会议第5889号建议的答复如下:动力电池技术和产业水平的提升将快速推动交通电动化转型进程,在道路交通、轨道交通和航空交通等相关领域的电动化技术研发和应用均得到高度重视。近年来,由于受环境保护、减少有害气体排放等政策的影响,液化天然气、锂电池、燃料电池、太阳能、风能、岸电等清洁能源以及余热发电等技术正在船舶上得到应用,船舶能源种类从以化石能源为主的局面逐渐向低碳化能源转变。多种能源的接入推动了船舶动力系统朝着电气化方向发展,未来船舶的能源种类将多种多样,能源应用形式呈现多元化、混合化。大功率纯电池动力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等问题,将是纯电池动力在船舶推广应用的难题,需加强技术研发,进行充分测试验证,确保安全可靠应用和经济性。科技部将持续加强动力电池、燃料电池等关键核心技术攻关,不断深入开展交通电动化转型研究,为交通领域节能减排和减少污染物排放提供科技支撑。安全、循环及倍率方面综合性能更优的磷酸铁锂方形动力电池为主流。并且随着未来磷酸铁锂电池应用在电动船舶领域的比例增多,产品的价格将会呈现下降趋势。有关机构预测,电动船舶市场的发展整体呈现两个阶段,2018-2021年增速缓慢,2022-2025年增速加快。若电动船舶用锂电池市场锂电化渗透率达到50%,将带动锂电池市场90GWh以上的规模。未来,船舶锂电化趋势将主要集中在沿江沿海城市渡船、观光船;内河货船;港口拖船市场等,部分大中型船舶使用锂电替代铅酸,进而促进锂电池船用化加速。但是,当前船用电池检测还停留在电芯级,检测项目也与车载动力电池项目类似,船用电池完善安全规范体系和内湖、内江小型船舶市场规范性运营体系也需要进一步完善。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
铅酸蓄电池仍是主流 汽车启停市场或将迎来黄金发展期

近年来,中国政府对汽车的油耗标准要求日趋严格,在此背景下可有效节省油耗的启停系统逐步成为乘用车型的标准配置。有预测称,2020年国内将有1500万辆新车配置启停系统。未来几年将迎来中国汽车启停电池市场的黄金发展期,市场前景十分广阔。据电池中国网了解,汽车启停电池具有很高的技术壁垒,因为启停车需要更加频繁的启动及在怠速时为车载电器供电等要求,对启停电池要比对普通电池有更高的性能要求。目前,市场上大规模应用的启停电池分为EFB和AGM两种,铅酸蓄电池仍是启停电池市场的主体,市场份额约占90%,锂电池市场占比还非常小。在启停电池领域,目前国内品牌主要有风帆、骆驼、双登、超威、南都、天丰等,国外品牌主要有瓦尔塔、德国MOLL、汤浅、博世、江森自控等。今年电池中国网在走访调研时了解到,风帆公司具备约3000万只铅蓄电池(含500万只AGM、EFB电池)年生产能力,是一汽大众、上海大众、上海通用、北京现代、东风汽车等国内大多数规模汽车制造商的常年合作方,并为奥迪、奔驰、宝马等豪华品牌车供应AGM电池。在前不久举行的2019年中国国际铅酸蓄电池高峰论坛上,风帆研究院主任工程师裴新彬介绍了汽车启停系统电池技术的发展趋势,并分享了风帆公司多年来在汽车启停系统电池领域的研究成果与创新实践。启停系统装配率大幅提升据裴新彬介绍,美国从2012年开始推广汽车启停系统,装配率于2017年有了大幅度提高。他表示,到目前为止,装备发动机启停系统是降低汽车排放最易实施、效果最明显的方法。目前启停系统在发达国家已经普遍推广,预计到2020年欧洲的启停系统装配率可达90%,美国的启停系统装配率可达57%。而从中国市场来看,启停系统装配率也在迅速增加。裴新彬给出的数据是:2012年国内汽车启停系统的标配率仅10.24%,到2018年已经达到56.29%。具体来看,目前国内的合资品牌汽车如奔驰、宝马、奥迪、大众、通用等已经将启停系统作为标配,其中高端的汽车品牌基本使用AGM电池,大众、日系车大部分使用EFB电池,国内自主品牌的主流车型也使用EFB电池。“随着2020年汽车国六标准的实施,启停技术将成为车企降低油耗的首选之一,作为启停系统核心的启停电池将受到更多的关注。” 裴新彬作出判断,同时他也指出,爆发的启停电池市场也将受到更多的监管。性能更优的启停电池从技术上来讲,裴新彬表示,与传统的电池相比,启停系统对EFB电池性能提出更高的要求:较高的循环寿命,较普通蓄电池提高2-3倍;比较高的低温高倍放电性,较普通电池提高25%以上;较高的安全性,需要考虑EFB电池的功能设定等问题;较好的动态充电能力,能够适应启停汽车的充电策略,在不同的荷电情况下快速完成自身的动能补充;较好的一致性。为了满足降低油耗和排放的需求,目前汽车充电系统采用智能充电,主要依据电池电量、温度进行动态调整。裴新彬讲解到,启停系统是通过在电池的负极安装EBS装置来实现,装置采集电池电压、电流温度然后确定电池的SOD值。裴新彬谈到,为了提高电池的循环寿命,要选择合适的板栅类型,有拉网板栅、冲孔板栅、浇铸板栅、连铸板栅等。为了提高电池的低温放电能力,要增加板栅的放电面积。同时,裴新彬表示,风帆公司还对EFB电池壳体材料和结构进行了优化,有效保证高安全性。“风帆公司的EFB电池,还设置了搅拌的装置,我们称为导流槽,这种导流装置能够起到混淆上下部胆结液密度的作用,以达到缓解电解液分层的目的,该装置也得到大众实验室的认可。”裴新彬讲解说。在研发中,风帆公司还考虑到蓄电池亏电的问题。有调查数据显示,在关于汽车蓄电池的各种投诉中,涉及电池亏电的情况占比比较大。“首先要注重EFB电池的亏电问题,电源匹配有问题也会影响EFB电池的使用寿命。”裴新彬表示,“我们在生产EFB电池的时候,都经过了严格的启停测试,即便换了原装电池之后,启停系统依旧正常。”此外,裴新彬还谈到了采用双电池系统的轻混汽车,这种双电池系统包括一只12V蓄电池(AGM或EFB)和一套48V锂电池系统。“下一步轻混汽车和混动汽车市场即将到来,EFB电池的应用量将会更大。”裴新彬作出展望。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
调查表明铅酸电池成为美国回收率最高的消费产品

根据美国蓄电池理事会(BCI)最新发布的《美国回收率研究》年度调查报告,铅酸电池是当今美国“回收率最高”的消费类产品。代表铅酸电池厂商和汽车电池行业厂商利益的美国蓄电池理事会(BCI)日前发布了这份研究报告,该组织使用了2018年的调查数据。调查表明,美国2014年至2018年的铅酸电池回收率为99%,这使其回收率比其他消费类产品还要高。美国蓄电池理事会(BCI)执行副总裁Kevin Moran表示,“美国铅酸电池的回收率接近99%。铅酸电电池主要成分(例如塑料、酸和铅)成为宝贵的资源,可用于制造包含80%以上可回收材料的新型铅酸电池。这些数据强化了铅酸电池是一种支持可再生能源储能和绿色交通增长的明智、可持续的选择。”Moran表示,根据美国蓄电池理事会(BCI)的调查,全球70%以上的可充电电池是铅酸蓄电池。Kevin Moran的论点与电池厂商Trojan Battery 公司的代表类似。这位代表表示,铅酸电池在存储太阳能方面仍在发挥重要的作用,铅酸电池的投资成本(并不是终身运行成本)比锂离子电池更低。与此同时,锂离子电池不仅比许多人认为的更具可回收性,废旧或部分废弃的锂离子电池和相关废弃物具有更高的价值。除此之外,锂离子电池还可以在电池单元级别上进行监控。许多业界人士表示,这为了解锂离子电池性能和使用寿命提供了一个清晰的窗口。最近,加拿大电池回收厂商Li Cycle公司从处理废旧锂离子电池的过程中回收了中的大部分可用材料(其中包括钴),而英国的Aceleron公司也已开始将二次电池用于在肯尼亚部署的住宅太阳能系统。此外,虽然铅酸电池本身是可回收的,但在非洲等新兴市场,由于回收的供应链并不完善,很多铅酸电池被重复使用多次,并且一些电池已经泄漏了有毒物质。

作者: 刘伯洵 详情
description
山西试点废铅蓄电池集中收集

(记者马晓媛)记者从山西省生态环境厅获悉,《山西省废铅蓄电池集中收集和跨区域转运制度试点工作实施方案》近日印发,其中提出通过一系列措施,力争到2020年全省废铅蓄电池规范回收率达到40%以上。  此次试点单位分为两类,第一类为省内铅蓄电池生产企业、在山西省注册有分公司且具有一定市场占有率的省外铅蓄电池生产企业;第二类为持有省内危险废物经营许可证且经营类别包含废铅蓄电池的企业。方案明确,试点单位可依托铅蓄电池销售网点、机动车4S店、维修网点等设立收集网点,收集机关、学校、银行、机动车维修及居民日常生活中产生的废铅蓄电池,不得收集工业企业、变电站、公交集团等集中产生的废铅蓄电池。试点单位应建立废铅蓄电池“收集网点—集中转运点—利用处置企业”的收集转运处置模式。优先利用现有收集体系,建立不少于3个集中转运点,每个集中转运点设立不少于3个收集网点。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
铅蓄电池提供了全球75%的储能 未来将扮演何种角色?

由于预计今年的全球储能装机容量将增加一倍,2020年将增加两倍,研究人员正在努力提高铅蓄电池的性能,以用于可再生能源集成和电动汽车。资助铅电池创新的全球研究组织电池创新联盟CBI,已经制定了一个增长路线图。CBI主任阿利斯泰尔•戴维森(Alistair Davi-dson)表示,先进的铅电池具有成本和可持续性方面的优势。它们通常比其他替代品便宜,而且回收率为99%。你也可以把旧电池卖到回收市场,而不是花钱去处理。CBI的技术经理Maththew Raiford说:“你可以在生命结束时把它们放回回收利用的循环中,这样就能赚钱。”虽然铅电池太重,不能作为电动汽车的主要电池,但12伏的铅电池通常被用作汽车的备用电池。他说,如果汽车里的锂离子电池或其他电池出现故障,铅蓄电池就能给司机提供足够的动力把车开到路边。在大多数电动汽车中都可以找到正因为如此,它们在大多数电动汽车中都能找到,而电动汽车的增长将推动铅电池市场的发展。此外,先进的铅电池需要更少的能量来生产,Raiford说。每生产一千瓦电池大约需要100到150千瓦时的能量。戴维森说,到2030年,公共事业层面的储能设施预计将增加10倍。铅蓄电池可用于输电和配电储备,在电网层面提供备用储能。戴维森说,家用电池是另一个不断增长的市场。雷福德说,CBI的目标是改善用于公用事业和可再生能源应用的电池的生命周期。生命周期代表了它们可以充放电的次数。根据路线图:CBI希望到2022年将电池的使用寿命提高5倍,达到5000次循环,降低运营成本,这是公用事业和可再生能源应用的一个关键参数。路线图还表明,全球各国政府正在制定雄心勃勃的脱碳和电气化目标,推动能源储存的需求。单靠一项技术无法满足如此巨大的增长。铅电池在微电网中的作用戴维森认为,全球对用于微电网的铅蓄电池的需求也在增长。密苏里科技大学的EcoVillage提供了在微电网中使用铅蓄电池的示例。校园内的住宅被用作研究可再生能源和储存的生活实验室。研究的重点是先进的铅电池在小型太阳能微电网中的性能,以及在社区层面共享能源。另一块铅蓄电池是费尔岛(Fair Isle)微电网的一部分。费尔岛是苏格兰的一个偏远岛屿,以前是由一台柴油发电机和一些风力发电机供电的,但晚上会停电。费尔岛现在有24/7的电力来自一个由50KW的光伏太阳能板和一个0.23MW的电池储能系统组成的微电网。戴维森说,在非洲和拉丁美洲的偏远地区,装有先进铅电池的微型电网通常可以取代柴油发电系统。“这大大降低了对石油的依赖,电池为从未见过它的地区提供了高度可持续的电气化。”他说。根据路线图的数据,铅蓄电池提供了全球75%的可充电储能。电池储能需求的增长刺激了一场创造创新电池的竞赛。CBI想要成为这场竞争中的一员。“电池储能需求的巨大增长推动了这场电池创新竞赛。随着各国纷纷减少对碳的依赖,电池储能将成为本世纪最具决定性的技术之一。原标题:CBI:随着储能的增长 铅电池将扮演何种角色?

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
铅蓄电池回收:“良币驱逐劣币”

由于铅蓄电池本身循环利用率高,继而催生了灰色的非法回收地下产业链。鉴于当前非法电池回收处置环节污染形势严重,今年以来,国家相关部门接连出台政策,力图给予重拳打击。、我国是铅生产和消费大国,每年仅铅蓄电池的耗铅量就达到330万吨以上,约占我国铅生产总量的70%。铅蓄电池广泛应用于交通、通信、储能、物流等诸多行业,报废的铅蓄电池也成为涉铅企业铅原料的主要来源。由于铅蓄电池本身循环利用率高,继而催生了灰色的非法回收地下产业链。鉴于当前非法回收处置环节污染形势严重,今年以来,国家相关部门接连出台政策,力图给予重拳打击。继4月份国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会联合发布《废铅酸蓄电池回收技术规范》之后,国家发展改革委近日又组织起草了《铅蓄电池回收利用管理暂行办法(征求意见稿)》(以下简称《办法》),要求到2025年底,铅蓄电池规范回收率达到60%以上。在业内专家看来,这一废旧铅蓄电池回收再利用的“国字头”政策一旦正式实施,将有效规范废旧铅蓄电池回收和资源化利用行为,提高资源循环利用水平,并进一步控制铅蓄电池回收带来的环境污染。治理“灰产”已刻不容缓铅蓄电池的应用历史已有百余年,其性能的稳定性是很多电源产品无法比拟的。在我国,铅蓄电池占据很多应用市场的主导地位,但回收再生渠道凌乱、回收处理不规范等带来的环境污染,始终是制约我国铅蓄电池发展的桎梏之一。中国电池工业协会副理事长王敬忠告诉记者,报废的铅蓄电池里的含铅量可以达到60%,因此价值很高,单价甚至高于两三百元。巨大的利益也催生了庞大的灰色产业链。他坦言,我国每年约产生500万吨废铅蓄电池,这些电池通过正常渠道回收的仅占30%~40%,剩下的都被没有资质的无证企业收走。这些流进非法渠道的废铅蓄电池,在回收过程中产生的二次污染非常严重。王敬忠告诉记者,由于很多无资质的个体商户没有环保设施,采用的也是最基本的冶炼方法,这就会产生大量烟气,而烟气飘入空中遇冷,就会变成粉尘,从而造成严重的大气污染。除此之外,我国每年约有16万吨铅在非法冶炼过程中流失,并且非法个体回收每年拆解倒酸超过30万吨,废液废渣随意倒入阴沟、田地,也对环境和人体造成可见及潜在的危害。国家环境保护铅酸蓄电池生产和回收再生污染防治工程技术中心主任陈中华向记者指出,回收利用率低、回收企业集中度差、规模小、技术装备落后、铅回收率低、环保措施差,收集、运输、贮存管理体系不完备等,都是当前国内铅蓄电池回收环节存在的关键问题。实际上,废旧铅蓄电池中除了含有大量铅板,还有20%的硫酸以及15%的塑料和其他辅助材料。在王敬忠看来,如果报废的铅蓄电池都流入正规回收企业,以目前企业的回收技术水平和配备的全套现代化设备,完全可以做到对废铅蓄电池“吃干榨尽”,并且不产生二次污染。但是,由于非法回收渠道和网络的存在,环保投入较大的正规再生铅企业,往往在经济性方面低于非法企业或个体经营户。这也导致在铅再生领域“劣币驱逐良币”的现象屡见不鲜,整治非法回收渠道已刻不容缓。“以旧换新”将成突破口由于此前国家对违法违规企业监管乏力,使得一些企业和商贩在高额利益面前铤而走险,导致废铅蓄电池回收的“顽疾”久治不愈。而此次发布的《办法》对有关铅蓄电池回收的各个环节都作了硬性规定,这也将在一定程度上推动铅蓄电池回收体系规范运行。《办法》的亮点之一就是提出实行铅蓄电池回收目标责任制,制定发布铅蓄电池规范回收率目标。《办法》希望,到2025年底,铅蓄电池规范回收率达到60%以上,且这一目标还将根据行业发展情况适时调整。在王敬忠看来,目前,我国正规企业的处理能力已经远远大于能够回收的量,如果完全按照规定执行,完成60%的目标并不难,甚至还有可能达到80%~100%,目前最难的是如何才能真正阻止废铅蓄电池流入非法渠道。他认为,“以旧换新”“销一收一”是非常值得推广的方式。实际上,欧美等国家早已建立了较为规范的回收体系及政策。例如,美国执行押金制,使用者在购买铅蓄电池时需加收高额回收押金,迫使使用者将报废的铅酸蓄电池交到指定回收点回收,不然将不予退还押金;德国强制规定铅酸蓄电池生产厂商对废铅酸蓄电池在销售和收集过程实行“销一收一”的方式,不然将禁止其销售铅酸蓄电池。《办法》也提出,鼓励铅蓄电池生产企业、销售企业、规范回收企业、资源化利用企业和无害化处置企业加强合作,共建废旧铅蓄电池回收网络体系。鼓励生产企业采用“以旧换新”“销一收一”等商业策略提高逆向回收率。同时,也鼓励生产企业依托机动车维修网点及电池销售网络建立废旧铅蓄电池逆向回收网络体系。“如果我国铅蓄电池企业销售一个就必须要收回一个,以销售渠道建立回收网络,并从源头上进行监管,废铅蓄电池就不会流向非法渠道。”王敬忠说。广东绿循能源科技有限公司总经理郑秋华也表示,《办法》在一定程度上吸纳了国外的先进经验,这也缩小了国内外在规范回收和再生利用上的差距。作为超威集团副总裁,陈中华介绍,超威集团就依托新电池销售代理商建立了电池回收模式,通过“以旧换新”“销一收一”等模式开展回收工作,目前已经在北京、天津、山东、福建、广西等试点省份建立了517个暂存点、27个中转站,并根据不同地区的市场特色和政策特点,探索出适合当地发展的铅蓄电池回收模式。追踪溯源关注全生命周期值得关注的是,《办法》还提出实行铅蓄电池全生命周期统一编码制度,编码标准由国家市场监督管理总局、国家发展改革委、工业和信息化部、生态环境部组织制定。另外,还将实行铅蓄电池全生命周期关键节点电子台账制度,并建立铅蓄电池全生命周期管理信息系统,每季度前15日内将上季度台账信息上传铅蓄电池全生命周期管理信息系统。此外,《办法》还提出将委托第三方机构对铅蓄电池生产企业提交的年度目标完成情况报告进行核查,核查结果纳入企业信用系统;将铅蓄电池生产企业回收目标完成情况,以及落实生产者责任延伸制度情况纳入企业信用评价,对严重失信企业实施部委联合惩戒。王敬忠表示,中国电池工业协会正在进行追踪溯源的平台建设,“即铅蓄电池在出厂时就被打上二维码,通过识别二维码追踪它从出厂到回收的全过程,包括流向哪里、谁在使用、用完后又交给谁等等,全面掌握每块铅蓄电池的整个生命周期”。为加强对废铅蓄电池回收过程的监督,超威集团已经开发出电池全生命周期管理系统和电池链App,通过平台将收集到的废铅蓄电池信息、运输车辆信息、暂存点和中转站信息及跨区域转移信息集成,实现废铅蓄电池流转全过程可视化管理,有效防止废铅蓄电池转移至无资质单位处理处置,从而降低环境风险。此外,对于专业回收端的发展,郑秋华还提出了几点期望,一是要尽快解决电池收购环节的进项税问题,专业回收企业执行3%低税率政策;二是要畅通举报信息渠道,设立有奖举报基金,鼓励监督和举报;三是尽快下发《危险废物经营许可证管理办法》正式文件,早日让废铅蓄电池收集市场向有序、环保、良性发展方向迈进。原标题:铅蓄电池回收:“良币驱逐劣币”

作者: 李惠钰 详情
description
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。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
“宝刀”磷酸铁锂加速“收复失地”

对于三元和磷酸铁锂两种电池技术路线,许多业内人士都认为二者将在各自适合的领域长期并存。但受国家政策影响,三元电池近几年却在侵蚀磷酸铁锂的市场占有率;而随着财政补贴即将退出,磷酸铁锂似乎出现了“收复失地”的态势。比亚迪磨刀霍霍在这场“收复失地”运动中,老将比亚迪磨刀霍霍、阵势十足。众所周知,磷酸铁锂一直是比亚迪的传统强项,虽然近年来三元电池混得风生水起,但比亚迪依然认为铁锂电池“宝刀不老”,如今的“刀片”在经过比亚迪的精心打磨后将“锋芒更利”。其实这个事媒体已经报道了不少,那就是比亚迪董事长兼总裁王传福透露,比亚迪开发的磷酸铁锂“刀片电池”2020年3月将实现量产,并首次装配比亚迪新车型“汉”,续航里程可达600km。该“刀片电池”体积能量密度增加50%,成本下降30%。早在几年前,王传福就曾经放话:“如果家庭消费启动,比亚迪可以分分钟造出特斯拉。”有意思的是,比亚迪“汉”将是一辆电动跑车,瞄准的目标对手就是特斯拉。可见,比亚迪对“刀片电池”寄予了多大的厚望。不过,对标特斯拉或许只是个噱头,但重要的是“刀片电池”确实是降本神器。据中信证券测算,假设2020年比亚迪动力电池出货15GWh,以刀片电池替换比例做情景假设,假设替换比例分别为100%、50%、25%,经过测算,刀片电池替换将给比亚迪节省25.5亿元、12.8亿元、6.4亿元的成本。2019年比亚迪磷酸铁锂电池出货同比下降37%,预计2020年之后“刀片电池”技术将带动磷酸铁锂电池需求回暖。曾经的电池老大比亚迪振臂一呼,铁锂阵营的士气随之暴涨。车企的回马枪实际上,在比亚迪“刀片”出鞘之前,就有不少车企和电池企业已经在精心修炼磷酸铁锂“内功”,企图能在2020年财政补贴退坡之后杀个回马枪。早在2019年年初,北汽新能源EC220新增了一款标准版车型,针对配置以及电池等方面进行调整,补贴后售价为5.58万元,动力电池组更换为磷酸铁锂电池。同样在2019年,江淮汽车推出了全新电动车型iEV7L,也是搭载磷酸铁锂电池。江淮汽车认为,对于我国三四线城市的消费者来说,主打长续航特性的三元电池产品并不适合其通勤路程短的使用特点,相反价格低、寿命长的磷酸铁锂电池更具竞争力。值得一提的是,近些年凭借三元电池逆袭崛起的宁德时代,2019年10月表示,公司已经与拉丁美洲三大商用车之一的大众(拉美)卡客车公司签订了长期战略合作协议,双方合作的车型将搭载宁德时代电池,采用的是全新磷酸铁锂商用车标准电池包。此外,根据国家工信部《新能源汽车推广应用推荐车型目录》(2019年第8批),奇瑞新能源新款小蚂蚁车型搭载的动力电池也由三元锂电池更换为磷酸铁锂电池。在电池系统能量密度上,新车型磷酸铁锂电池为140.2Wh/kg,老车型三元锂电池为140.9Wh/kg,参数基本持平,但是成本降低了不少。而时间到了2020年,除了比亚迪“汉”外,新宝骏E300最近正式亮相,作为新宝骏家族里面的首款新能源车,E300承载着新宝骏进军新能源汽车市场的重任。该车型搭载了容量为16.8kWh的电池包,所采用的电池也并非三元,而是磷酸铁锂。诚然,下游的车企忙着装配磷酸铁磷电池,中游的电池企业没闲着。2019年4月,力神电池青岛基地投产的4GWh磷酸铁锂电池项目,电芯内部采用叠片结构,空间利用率提升约8%,单体能量密度达到180Wh/kg,系统能量密度已达到155Wh/kg。公司计划2020年将量产的磷酸铁锂电池单体能量密度提高至190Wh/kg。除此之外,2019年7月,山东鑫动能锂电材料项目一期工程投产,产能为5000吨/年磷酸铁锂碳正极材料联产5000吨/年磷酸铁锂。2019年12月,云南曲靖市麟铁科技有限公司年产2万吨磷酸铁锂项目正式投产。需求边际回暖“新的补贴政策出台后,车企将转变经营方向,放弃追求更高能量密度电池以博取较高档补贴;改用相对更廉价的磷酸铁锂电池以降低成本。”乘联会秘书长崔东树表示,他认为,鉴于目前新能源车企的盈利情况相对较差,在新能源汽车财政补贴大幅下降的情况下,整车厂可选择余地不多。毕竟,如果车子卖得太贵,消费者是不会买账的。从数据来看,磷酸铁锂电池成本确实比三元电池低了不少。据悉,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,磷酸铁锂电池价格较低是显而易见的,且两者差距开始扩大。那么,在财政补贴退坡背景下,磷酸铁锂的成本优势将进一步凸显。成本固然是许多企业对磷酸铁锂“另眼相看”的重要原因,实际上磷酸铁锂的能量密度也在不断实现新的突破。据了解,国轩高科通过材料技术提升和工艺改进,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140Wh/kg,能满足新能源汽车400Km以上的续航里程。公司2020年还计划将磷酸铁锂单体电芯能量密度提高到200Wh/kg。正如北汽新能源副总经理张青平所说的,随着近年来电池包开发技术的提升,磷酸铁锂在能量密度方面也得到提升,可以满足目前国家的技术门槛要求以及相当一部分消费者对日常出行的需要。从目前市场的选择来看,财政补贴退坡确实搅动了一池春水。不少业内人士认为,换装磷酸铁锂电池这一技术路线,目前是应对财政补贴退坡最直接有效的办法。随着未来财政补贴的取消,越来越多的车企或将会推出更多搭载磷酸铁锂电池版本的新车型,磷酸铁锂电池需求边际将回暖。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
“刀片电池”将带领磷酸铁锂回归?

在近日举办的百人会论坛上,比亚迪董事长王传福表示,比亚迪将会开发新一代磷酸铁锂电池——“刀片电池”,并于今年量产。全球首款搭载“刀片电池”的车型比亚迪“汉”有望于今年6月上市。续航600公里 寿命长达8年据了解,比亚迪“刀片电池”采用了GCTP 技术,单体电芯较传统方形电池更加长和扁平。比亚迪专利显示,该电池度最长可以达到2500mm,是传统磷酸铁锂电池的10倍以上。该产品的优势在于能够提高电池包50%的能量密度,减少电池包约30%的制造成本。而且,长条形电芯具有很好的散热效果。这样一来,不仅电池可以拥有更长的续航能力,磷酸铁锂电池寿命长,安全性高的优点也同时保留。据推测,被比亚迪称为“超级铁锂电池”的“刀片电池”续航里程高达600公里,寿命长达8年120 万公里。国泰君安证券指出,比亚迪的超级磷酸铁锂电池将锂电池单体进一步做大,并且减少模组环节来进一步提高体积能量密度。预计2020年,磷酸铁锂电池成本有望降低到0.5-0.6元,从而进一步降低电动车成本。在该利好消息的驱动下,1月13日、14日两日,比亚迪股票涨幅超15%。今日再度大涨,A股创去年4月以来新高,H股大涨近7%。上市公司合纵科技近日在互动平台表示,2020年公司正在进行新一代高压实密度磷酸铁开发以及低成本磷酸铁研发。与贝特瑞合作开发的高压实磷酸铁项目已经量产,与国轩高科合作开发高压实磷酸铁中试验证验证即将量产,与比亚迪“刀片电池”匹配产品在进行认证。磷酸铁锂要回归?动力电池是新能源汽车提供动力来源的核心部件,市场主流的动力电池主要有三元锂电池和磷酸铁锂电池两种。目前应用最广泛的是三元锂电池,典型代表是特斯拉使用的镍钴铝,以及镍钴锰等电池产品。磷酸铁锂电池能量密度不及三元锂电池,不容易满足补贴要求,因此在补贴退坡和里程要求提升情况下,磷酸铁锂逐渐被市场抛弃,作为主推的磷酸铁锂电池的比亚迪,也一度大规模使用三元锂电池,继而在电池领域被宁德时代超越。数据显示,2019年1-12月,我国动力电池装车量累计62.2GWh,同比累计增长9.2%。其中三元电池装车量累计40.5GWh,占总装车量65.2%,同比累计增长22.5%;磷酸铁锂电池装车量累计20.2GWh,占总装车量32.5%,同比累计下降9.0%。2019年装机量排名前4的企业分别为宁德时代、比亚迪、国轩高科和亿纬锂能,头部企业的出货和产能集中度较高。比亚迪重新回归磷酸铁锂路线是否意味着磷酸铁锂电池要回归呢?目前,磷酸铁锂电池在新能源专用车及新能源客车的电池应用上,装机量都达到了80%-90%。受CTP技术的影响,磷酸铁锂电池在乘用车方面的装机量将会有所回升。据中信证券测算,假设2020年比亚迪动力电池出货15GWh,以“刀片电池”替换比例做情景假设,假设替换比例分别为100%、50%、25%、0%,经过测算,“刀片电池”替换将给比亚迪节省25.5、12.8、6.4、0亿成本。预计2020年后“刀片电池”技术将带动铁锂电池需求回暖。有机构认为,“刀片电池”是从车辆、电池包、电芯整体层面开发的新的解决方案,结构改进的效果非常明显,从数据结果分析,或许也存在改进电芯内部材料的可能性。虽然被普遍看好,但是业内对于“刀片电池”还是有着不同的声音。业内看法不一有专家认为,“刀片电池”只是电池结构设计上的创新,可能会提高提高电池包体积能量密集和质量能量密度,但并不是材料上的技术突破,对提高单体能量密度意义不大。这和宁德时代此前法兰克福车展上发布的CTP技术类似,都是对电池系统结构上进行调整。2019年9月,宁德时代推出了全新的CTP方案(Cell To Pack),改变了原有的电芯-模组-电池包结构,电芯直接集成到电池包,北汽EU5将成为首款搭载该电池的车型。该电池体积利用率提高了15%~20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,电池包能量密度提升了10%~15%,能量密度可达 200Wh/kg。此外,特斯拉、蜂巢能源也有布局 CTP 电池技术。动力电池系统或电池包一般由数个电池模组组成,每一个模组有单独的控制系统。模组数量大幅减少,电池包内部结构更加紧凑,成组效率不断优化提高,内部零件数量大幅减少。这样提高电池包能量密度,同时降低了电池包成本。但是也有观点认为,虽然“刀片电池”对电芯尺寸,内部设计等方面进行了改进,但同时降低了电池的安全性,例如电池组散热、电芯结构稳定性等问题。近年来,电动车安全事故频发。据统计,大部分是电池起火引起的。为了提升续航里程,如今的车企大多采用镍成分比例较高的三元锂电池,在续航里程提高的同时,电池安全性成了一大隐患。三元锂电池热失控温度低于300度,三元锂电池在进行2000次充放电循环后就会出现衰退;磷酸铁锂电池热失控温度普遍在500度以上在循环寿命上大约3500次后容量才开始衰减,可以看出磷酸铁锂电池在安全性以及循环寿命上的优势。根据测算,2019年比亚迪新能源乘用车电池包平均成本为0.85元/Wh,替换成磷酸铁锂“刀片电池”后,成本有望下降30%,预计成本将下降至0.6元/Wh。作为如今平均水平,一辆纯电动乘用车用电池容量约为60kWh上下,如果替换成磷酸铁锂的“刀片电池”,单车电池成本将会下降1.5万元左右。不管今后比亚迪“刀片电池”、宁德时代的CTP技术,还是以后的新技术,我们都要看到这些企业为降低动力电池系统成本所做的努力。他们对电池包内部结构进行了大量优化工作,少模组或者无模组将会是未来电池技术的趋势,都可以很好地解决新能源汽车续航里程和成本的痛点。总之,从新能源汽车电池安全、寿命等多方面考虑,磷酸铁锂电池还是有其自身优势的,将来能否超过三元电池,还需要“刀片电池”在市场中的验证。

作者: 子蕊 详情
description
全球首款半固态锂离子电池将推向市场

据外媒报道,日本电子公司京瓷正在推出一款Enerezza住宅储能电池,该电池将采用世界首创的半固态锂离子电池架构,能够大大提高电池的经济性,加快了电池储能的价格革命。京瓷将成为第一家将这项技术推向市场的公司。京瓷公司现已宣布,最新的住宅储能设备的电池基于半固态电池架构,该设备将于今年秋天投入批量生产。储能产品的电池出自美国初创公司24M,2019年6月,京瓷公司在与24M共同试行了电池制造工艺,24M公司的电池是由它的创办者同时也是麻省理工学院的研究员Yet-Ming Chiang所开发的锂离子电池生产方法。去年,京瓷开始进行试运行,以验证这种技术的实际效率。据了解,24M公司具有显著的结构材料清单优势,并且所需的前期资金将大大减少。该储能产品有5 kWh,10 kWh和15 kWh三种型号可供选择。京瓷公司称,这种新工艺可大大降低生产成本。半固态电池的材料成本比标准锂离子电池的材料成本减少约40%,制造时间则缩短了2/3,因为在半固态电极中,电解质与材料混合形成了粘土状的浆料,无需粘合剂,从而去除了惰性物质,减少了如干燥、溶剂回收、压延和电解质填充等处理步骤。独特的生产工艺可以制造出比行业标准厚四到五倍的电极,从而减少了对铜、铝和隔板的需求,也就降低了成本。此外,半固态电池的能量密度比其竞争对手几倍。京瓷公司称,种种优势使半固态电池的资本需求增加到传统锂离子储能产品的一半。24M公司称,半固态电池架构的能量密度可以达到350 Wh/kg。最后,这种全球首款推向市场的住宅储能电池能否真正得到应用只待实践的检测。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
国际船级社DNV GL发布船舶锂电池安全报告

电动船舶作为另一大锂电池新兴应用市场吸引了越来越多电池企业的关注,但当前能够生产符合电动船舶产品性能要求的企业并不多。和电动汽车面临的问题相似,大功率纯电池动力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等问题,将是纯电池动力在船舶推广应用的难题,需加强技术研发,进行充分测试验证,确保安全可靠应用和经济性。由于电动船舶需要携带较多数量的电池,对电池的放电倍率、循环性、成本的要求比较高。尤其是在安全性方面更是对电池企业提出了严苛的要求。日前, 世界领先的船级社之一DNV GL(由挪威船级社(DNV)与德国劳氏船级社(GL)合并而来)发布了一项有关船舶电池安全性的新报告,该报告评估了海上电池装置中的爆炸和火灾风险,以及在电池起火时灭火系统的有效性。在报告中,DNV GL检查了锂离子电池单元过热到故障点(热失控)时会发生什么,并评估了避免或最小化伤害的几种常用方法。最大的收获是,如果大量的电池模块(总计4000安培小时或更长时间)一次在同一隔室中发生故障,则即使每小时换气100次(ACH)的通风速率也不足以避免爆炸量级超压0.5 bar(barg),因此仅靠通风不足以防止爆炸。“除了灭火和通风之外,电池设计还必须具有预防性的安全屏障,以便将火和气体的排放限制在尽可能少的电池系统的一部分内。” DNV GL的高级顾问项目经理Henrik Helgesen表示。该报告基于新创建的模型提供了有关通风系统的新建议,该模型根据船舶的电池安装确定了合适的尺寸和类型的通风系统。早期的火灾和气体检测也很重要,这意味着气体传感器应尽可能靠近电池放置。此外,该报告还指出,与NMC电池相比,磷酸铁锂电池通常更难以被迫进入热失控状态。对于NMC电池,其温度上升速率也较低。据了解,该研究报告项目于2017年启动,借鉴了众多海事利益相关者的经验,参与成员包括挪威海事局、丹麦海事局、海事管理局、挪威国防研究机构(FFI)、船用电池系统供应商Corvus Energy、锂离子灭火系统供应商、Nexceris,电池气体传感器技术开发商等。总体来看,DNV GL的这份关于船舶用锂电池安全风险的报告给电池企业提供了一些警醒,要求电池企业在开发船用电池时更加注重电池的安全性以及如何预防起火或灭火,这对电池企业而言的一大挑战。同时,该报告也指出相比三元电池,磷酸铁锂电池的安全优势在船舶上更加突出,因此当前船舶电池主要以磷酸铁锂电池为主。高工锂电了解到,目前国内船用锂电池必须通过中国船级社(CCS)及其授权机构的资质认证,且CCS只认定方形磷酸铁锂。同时,中国船级社对于船用电池安全还提出了电池的布置与安装、电池管理系统基本功能要求;产品检验要求中还包括电池和电池管理系统的型式试验和出厂试验要求。截至2019年6月,国内拥有船级社认证的电动船用锂离子电芯企业11家、认证电芯产品25款,电芯种类数量以及对应的企业数量仍较少。目前,已经有越来越多电池企业加入电动船舶锂电池市场,针对性的开发在渡轮、游船、集装箱船、货船、工程船等电动船舶中应用的锂电池。随着未来磷酸铁锂电池应用在电动船舶领域的比例增多,铁锂电池产品的价格也会呈现下降趋势。值得注意的是,当前船用电池检测还停留在电芯级,检测项目也与车载动力电池项目类似,船用电池完善安全规范体系和内湖、内江小型船舶市场规范性运营体系也需要进一步完善。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
加拿大Li-Cycle宣称锂电池材料回收率达100%

事实证明,从废旧锂电池中回收有价值的钴锂金属已经成为了降低电池成本和保障原料供应的重要途径。近期,加拿大锂离子电池资源回收公司Li-Cycle Corp完成了其第一批商业回收电池材料的装运,其中包含钴镍锂等金属材料。Li-Cycle成立于2016年,是一家清洁技术公司,其使命是解决全球寿命终止的锂离子电池问题,并满足对关键电池材料迅速增长的需求。据了解,Li-Cycle开发出一项独特的技术,可通过两步机械和湿法冶金“湿化学”工艺,实现锂离子电池中所有材料的80%至100%的回收。Li-Cycle的处理技术能够回收锂离子光谱中正极和负极材料的所有变体,而无需分类为特定的化学。具体而言,Li-Cycle的两步走工艺首先要用机械方法缩小电池尺寸,将电池破碎去掉塑料和金属。第二步是利用湿法冶金、湿法化学工艺进行电池回收,把金属碎片一个接一个地去除有价值的成分,如碳酸锂、锂、钴、铜、铝、石墨、铁、磷酸铁等。当前,Li-Cycle的示范工厂已对Li-Cycle Technology™进行了重要验证,并确认了其可扩展至商业水平。据了解,Li-Cycle Technology™路线图分为再生技术工艺—商业工厂开发—电池回收—资源回收—电池金属几个阶段。迄今为止,Li-Cycle已完成三个研发计划/物理验证工作流程。该公司目前正在运营一个综合示范工厂,电池粉碎产能为5000吨,并且正处于商业工厂开发的进展阶段。瞄准未来庞大的废旧动力电池回收市场,其正计划全面扩大第二个工厂的产能。Li-Cycle的物理验证工作流以“按比例缩小”为前提,即相对于商业规模按比例缩小。每个缩减阶段都专注于特定关键绩效指标的验证。事实上,随着电气化进程推进,主机厂、电池厂和材料企业在电池回收利用的合作正在进一步加深。包括奥迪、宝马、大众、特斯拉、丰田等国际车企当前都在布局废旧电池回收利用,将其作为电池材料的重要来源。同时,三星SDI、LG化学、SKI等国际电池巨头也在与优美科、巴斯夫等国际正极材料企业合作,布局废旧动力电池回收,为其增添新的原材料供应渠道,进而降低原材料采购成本。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
电动船舶用锂电池将成产业布局新方向

数据显示,2019年、2022年以及2025年的电动船舶锂电化渗透率按照0.035%、0.55%、18.5%计算,截至2025年,电动船舶用锂电池市场将达到35.41GWh。按照1.5—2年的验证周期,两年后船用电池市场将有更多的企业进入。2019年7月以来,我国新能源汽车销量连续五个月同比下降,新能源汽车补贴也将逐步退坡。此外,去年底,工信部发布《新能源汽车推广应用推荐车型目录(2019年第11批)》,搭载外资电池的新能源汽车首次在中国获得补贴,国外电池企业来势汹汹。"内忧外患"之下,部分锂电企业开始拓展在其他领域的投资,比如电动船舶锂电池市场。2025年市场规模35.41GWh电动船舶具有绿色环保、零污染、安全以及使用成本低等优点,其运行成本明显低于柴油和LNG燃料船舶。此外,电动船舶的结构简单,运行稳定,维护成本低,更适合未来环保的趋势。目前,电动船舶主要应用于民用领域,未来,景区游船、客船以及渡船将有更多的纯电动化船舶运行。电动船舶需要携带较多数量的电池,对电池的放电倍率、循环性、成本的要求也较高。在电池类型选择上,和铅酸电池相比,磷酸铁锂电池在安全性、能量密度、循环性能等方面优势明显。不过磷酸铁锂电池目前较多应用在新能源客车以及储能等领域较多,应用于电动船舶上的磷酸铁锂电池将面临较多技术验证,需要更严格的规范标准,产品价格较高。就具体应用而言,现阶段锂电池只运用在少量混合动力型船舶上,超过5000吨级的中大型船舶完全锂电化难度较大,未来将成逐年递增趋势。数据显示,2019年、2022年以及2025年的电动船舶锂电化渗透率按照0.035%、0.55%、18.5%计算,截至2025年,电动船舶用锂电池市场将达到35.41GWh。基于对船舶锂电市场未来发展巨大潜力的判断,亿纬锂能等企业早已开始提前布局。亿纬锂能与宁德时代"再一次"领先?1月4日,亿纬锂能在互动平台表示,公司的动力电池已广泛应用于电动船舶领域,主要包含各大景区画舫、沿江沿海渡船、观光船和内河货船、港口拖船、江海联运散货船等。国家相关部门加强动力电池在电动船舶的推广应用,有利于电动船舶的行业发展,也利于公司进一步开拓市场空间。亿纬锂能是最早进入船舶领域的锂电池厂家。早在2016年,亿纬锂能的船用动力电池就获得了中国船级社CCS认证,并于2019年获得德国莱茵防爆认证。目前,国内约90%电动船舶配套亿纬锂能电池解决方案,装机数量超过200多艘。2019年12月,亿纬锂能与中船动力研究院举行了"新能源动力系统电池产品合作协议"签约仪式。双方将利用各自的行业经验和资源优势,在新能源动力系统方面开展战略合作,共同推进船舶新能源动力系统发展及锂电池系统的配套应用。签约仪式上发布的君旅号由亿纬锂能提供电池、中国船舶第七一二研究所进行电力推进系统集成设计,是国内第一艘通过中国船级社(CCS)《纯电池动力电动船检验指南》要求的纯电池动力客船,同时也是国内第一艘装载大容量锂电池的全电动客船。据了解,君旅号是国内第一艘采用"锂电池动力+吊舱推进器"绿色动力船舶,于2019年11月11日交付使用。该船依据武汉长江通航条件进行设计,长53.2米,总吨位近700吨,一次最多可搭乘300位游客,充满电后可连续航行8小时;满足旅游观光、商务包船、轮渡等功能。得益于"全电池动力+吊舱推进器"的动力系统,船只在航行过程中几乎听不到噪音,并且不会产生碳、硫等废气污染物,完全实现"零排放"。另一个锂电巨头宁德时代也不甘示弱。2019年1月,宁德时代与中国船级社(CCS)武汉规范研究所在福建签署战略合作协议。双方将在推动电池系统船舶技术标准的研究和水上应用、加速相关电池产品的认可和检验等多个方面开展战略合作,并就进一步深化资源共享、技术合作、服务升级等全方位的合作与交流达成一致意向。同时,双方将共同启动电动船舶安全规范的研究和制修订工作,建立从电池单体、模块、电池管理系统到电池系统的安全规范体系,促进锂电池水上安全应用的健康、持续发展。资料显示,宁德时代已经攻克了船用锂电池安全、长续航、大功率、长寿命等技术难题,采用符合IP67以上防护等级的电池包,有效规避水汽、盐雾及粉尘引发的安全风险,满足全生命周期内的IP等级要求。星盈科技、风帆等企业也正在进行船用锂电池的相关测试。按照1.5—2年的验证周期,两年后船用电池市场将有更多的企业进入。目前,船用锂电池必须通过中国船级社(CCS)及其授权机构的资质认证,且CCS只认定方形磷酸铁锂。其中,内河、内湖的短距离运输船、观光船、轮渡船等小吨位船舶以纯电动为主,大吨位长途商用船则以油电混动技术路线为主。中国船级社针对磷酸铁锂电池系统的检验,分别给出了磷酸铁锂电池船上应用安全技术要求和磷酸铁锂电池产品检验要求。同时,中国船级社对于船用电池安全还提出了电池的布置与安装、电池管理系统基本功能要求;产品检验要求中还包括电池和电池管理系统的型式试验和出厂试验要求。产业难点与瓶颈明显国家对于船舶动力电池的发展也极为重视。2019年7月9日,科技部在对十三届全国人大二次会议第5889号建议的答复如下:动力电池技术和产业水平的提升将快速推动交通电动化转型进程,在道路交通、轨道交通和航空交通等相关领域的电动化技术研发和应用均得到高度重视。近年来,由于受环境保护、减少有害气体排放等政策的影响,液化天然气、锂电池、燃料电池、太阳能、风能、岸电等清洁能源以及余热发电等技术正在船舶上得到应用,船舶能源种类从以化石能源为主的局面逐渐向低碳化能源转变。多种能源的接入推动了船舶动力系统朝着电气化方向发展,未来船舶的能源种类将多种多样,能源应用形式呈现多元化、混合化。大功率纯电池动力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等问题,将是纯电池动力在船舶推广应用的难题,需加强技术研发,进行充分测试验证,确保安全可靠应用和经济性。科技部将持续加强动力电池、燃料电池等关键核心技术攻关,不断深入开展交通电动化转型研究,为交通领域节能减排和减少污染物排放提供科技支撑。安全、循环及倍率方面综合性能更优的磷酸铁锂方形动力电池为主流。并且随着未来磷酸铁锂电池应用在电动船舶领域的比例增多,产品的价格将会呈现下降趋势。有关机构预测,电动船舶市场的发展整体呈现两个阶段,2018-2021年增速缓慢,2022-2025年增速加快。若电动船舶用锂电池市场锂电化渗透率达到50%,将带动锂电池市场90GWh以上的规模。未来,船舶锂电化趋势将主要集中在沿江沿海城市渡船、观光船;内河货船;港口拖船市场等,部分大中型船舶使用锂电替代铅酸,进而促进锂电池船用化加速。但是,当前船用电池检测还停留在电芯级,检测项目也与车载动力电池项目类似,船用电池完善安全规范体系和内湖、内江小型船舶市场规范性运营体系也需要进一步完善。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
中美科学家研有机聚合物制高性能电极 或实现低成本钠离子电池

下一代电池中的锂离子可能会被更丰富、更环保的碱金属或多价离子所取代。不过,最主要的挑战是要研发稳定的电极,能够将高能量密度和快速的充放电速率相结合。最近,中国和美国的科学家就研发了一种由有机聚合物制成的高性能电极,可用于低成本、环保且耐用的钠离子电池。目前,锂离子电池是最先进的技术,可用于便携式设备、储能系统和电动汽车,而且锂离子电池技术在今年荣获诺贝尔奖。不过,下一代电池有望使用更便宜、更安全、更环保的材料,实现更高的能量密度和容量。目前,研发得最多的电池种类都基本采用了与锂电池相同的充放电技术,不过通常锂离子都被钠、镁和铝等廉价的金属离子所取代。然而,这种替代也使得需要对电极材料做出重大调整。有机化合物是很好的电极材料,首先,不含有害和昂贵的重金属;其次,可以用于不同的用途。不过,缺点是会溶解在液体电解质中,导致电极不稳定。美国马里兰大学(niversity of Maryland)的Chunsheng Wang及其团队与国际科学团队合作,推出了一种有机聚合物,能够成为高容量、快速放电且不易溶解的电池阴极材料。根据该项研究,在钠离子电池中,该种聚合物在容量传递和容量保留方面优于目前的聚合物和无机阴极,而在多价镁离子和铝离子电池中,此种表现也没有落后太多。科学家们发现六氮杂三萘(HATN)是一种非常合适的阴极材料,而且已经在锂电池和超级电容器中对此种化合物进行了测试,证明其能够成为一种高能量密度的阴极,快速插入锂离子中。但是,与大多数有机材料一样,HATN会在电解液中溶解,导致在充放电循环过程中,阴极不稳定。科学家们解释说,现在的关键是通过让单个分子之间联系,稳定材料的结构,结果得到了一种称为聚合HATN或PHATN的有机聚合物,能够让钠、铝和镁离子具备快速的反应动力和高容量。在组装好电池后,科学家们采用高浓度电解液测试了PHATN阴极,并发现非锂离子具有优异的电化学性能。该钠电池可以在高达3.5V的高压下工作,即使经过5万次循环,其容量仍可维持在每克100毫安时以上。研究人员认为此类聚合对二氮杂苯阴极(对二氮杂苯是一种基于HATN的有机物,是一种芳香烃类富氮有机物质,含有果味),可实现环保、高能量密度、充放电快速且超稳定的下一代可充电电池。

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情
description
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
description
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
description
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

作者: 沈阳蓄电池研究所新闻中心 详情

质检信息 更多

企业之窗 更多

视频系统 更多

  • description 819电池节丨为行业加油,为梦想添能

供应信息 更多

求购信息 更多

品牌推荐