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朱炫蓉：打造零下45度也能用的宽温电池
如今的生活中，电的重要性不言而喻，电池随处可见、广泛应用。然而在高海拔、高纬度等复杂环境下，受温度限制，普遍电池无法正常使用。为了解决这个痛点，可适于复杂温度环境的宽温电池被研发和生产出来。在成都，就有一只创业团队，致力于打造满足“国军标”质量要求的宽温电池，并成功将电池的低温适用范围拓展到了零下45度。专业人士抱团 数年成功打造有技术优势的电池产品电池会受到温度限制而无法使用，在边疆地区尤为明显。为了解决这个痛点问题，包括朱炫蓉在内的几人，于2018年4月成立了四川昆仑云熙新能源科技有限公司，致力于打造军民两用的宽温电池。在创始团队中，朱炫蓉负责市场开拓和投融资管理。据她介绍，公司的核心创始人是技术出身的“爷爷”余昆。早在上世纪80年代，这位爷爷便获得了机械工程方面的技术专利。在退休后，他偶然结识了材料领域的大学教授崔龙竹，一并了解到了宽温电池技术。怀着对新技术发展、国防建设的兴趣和热情，余昆出资成立了公司，组建了创始团队，专攻能应用于军用宽温电池的研发。经过多年探索，团队成功研发出了可以在零下45度到零上75度持续供电的电池产品，并积极立项申请专利。同时不断迭代和更新产品，希望能够早日实现高质量的交付。以“国军标”产出为目标 积极与部队合作进行测试“一开始我们就确定了研发方向，一定要打造出符合‘国军标’的电池产品，能够被我国军队的特种设备采用，帮助队伍提高整体作战力。”朱炫蓉说，公司在创立之初，就确定了要以“国军标”作为产品产出标准，以实现高质量产品的打造。一旦啃下代表着高标准、严要求的部队客户，未来要应用到更广阔的民用领域也方便得多。为此，在产品研发测试的过程中，公司没少和部队合作，在部队中进行小范围的测试。例如，公司曾给驻守南海的边防战士们送去一些独轮电动平衡车，一方面便利了战士们的日常巡逻，也对电池在海风腐蚀环境下的使用进行了检测。提及这个场景，朱炫蓉就回想起战士们骑着平衡车时兴奋的面庞。此外，产品广泛在极寒地区、高温沙漠等特殊环境下，在水中、冰中、雪中、高温砂砾中进行测试。在极端的测试压力下，公司不断打磨产品，将宽温电池的适用范围从常见的零下30度拓展到零下45度。朱炫蓉说，诚然，要真正被部队所接纳，公司还要完成一些技术突破，并获批专利。眼下，重要的是耐心把产品打磨好。
来源：封面新闻
关于召开2020年全国铅酸蓄电池标准化技术委员会年会、换届会议延期的通知
各位委员及代表因国内疫情原因，国家规定不能举行大型会议，因此1月6日标准年会、换届会延期举行，时间待定，地点、会议内容不变，对于本次活动取消给各位代表造成不便，深表歉意。陈玉松
来源：沈阳蓄电池研究所标准化办公室
新电池技术频出，到底谁是「大杀器」？
电动汽车规模持续扩张，促使动力电池技术不断取得新的突破。近日，韩国媒体ETNews报道称，LG化学计划明年二季度量产一款超高镍NCMA电池。明年下半年，这款电池将搭载于上海超级工厂生产的特斯拉Model Y。超高镍NCMA电池将交由LG化学旗下全资子公司LG能源生产。据ETNews报道，NCMA电池正极材料中镍含量可以提高至90%，钴含量可以降到5%以下。多元锂电池最大优势便是高续航能力，ETNews报道称，NCMA电池单次充电可以提供不低于600公里的续航，这个数字明显高于目前市场主流的500公里续航段位。结合路透社本月早些时候的报道，LG化学计划明年将中国的电池产能提高一倍以上，这部分增产的电池将运往特斯拉位于德国和美国的工厂。搭上“电池消费大客户”特斯拉，LG化学意欲抢下更大的市场份额。LG化学电池业务发展历程；来源：东吴证券研究所不过，动力电池的竞争一向激烈。LG化学的“宿敌”宁德时代也在暗中发力。12月14日，未来汽车日报（ID：auto-time）从上汽集团接近智己汽车的高层独家获悉，智己汽车正在与宁德时代共同开发“掺硅补锂电芯”技术，双方将共享技术专利，研发并量产搭载该技术的动力电池。智己汽车筹备组副组长刘涛对未来汽车日报表示，这款电池最高可实现约1000公里的续航、20万公里零衰减。不过，“囿于成本原因，1000公里左右续航的产品将在未来5年内陆续推向市场”。依靠约5年的时间差，LG化学能抢到多少红利？2030年，高镍电池成本或低于磷酸铁锂眼下，动力电池尚处于技术路线押注的阶段。磷酸铁锂电池和多元锂电池，是目前主流的两种新能源动力电池。相较多元锂电池，磷酸铁锂电池不含钴镍等贵重金属，在成本端具有两大优势——原料低廉且加工便宜。2014年至2019年，中国磷酸铁锂电池的成本下降了约60%-70%；2020年，磷酸铁锂电池包的价格较三元锂电池约便宜15%。但是，对比磷酸铁锂电池，多元锂电池具有较高能量密度、长续航里程的优势。自2016年12月国家采用精准补贴扶持政策后，三元锂电池出货量大幅增加。2018年至2020年上半年，中国三元锂电池市占率持续攀升，从54%增加至72%，而磷酸铁锂电池装机量占比从37%降至27%。长远来看，高镍低钴是未来发展趋势。随着高镍电池占比提升，单位GWh电池所需电池组材料成本有所下降，尤其对成本占比较高的硫酸钴依赖程度会降低。目前，三元锂电池从最早的NCM111，发展到NCM523（5系）、NCM622（6系）、NCM712（7系）、NCM811（8系）等，镍含量占比梯次提高。荣百科技董事长白厚善预计，到2030年，高镍电池的成本将与磷酸铁锂电池相当，甚至更低。根据头部主机厂的研发进程，预计到2025年，动力电池平均价格将下探至100美元/kWh以下，纯电动汽车的总拥有成本将与传统燃油车基本持平。华西证券认为，多元材料体系为中短期提供电动车续航里程最为成熟的技术路线。华泰证券分析称，全球锂电池巨头未来的发展方向仍将是高能量密度，目前多元业态锂离子体系下的可行路线是提升镍含量。此前，LG化学和SKI等海外电池巨头基于安全性考虑，对推行高镍路线比较谨慎，此次LG化学即将量产高镍多元电池，表明其技术积累已经达到一定高度。不过，高镍电池也存在一定安全风险。因为，镍比例越高，电池正极材料的热稳定性就越差。而且，高镍电池充电时会产生气体导致电池鼓胀，在高温、外力冲击等情况下，存在安全隐患。对此，LG化学将通过引入铝元素，来平衡高镍带来的不稳定性。挑战宁德时代霸主地位对于积极推动高镍三元电池量产的宁德时代来说，“动力电池白名单”放开之后，LG化学成了第一个进场夺食的强敌。自去年进入特斯拉中国供应链以来，LG化学在动力电池领域高歌猛进。该公司财报显示，今年前三季度，LG化学动力电池的装机量同比增长110%，达到近20GWh，其中国产特斯拉贡献了约4.7GWh需求。据SNE Research调研数据，截至今年前三季度，LG化学成为全球最大装机量电池商，一举超越盘踞榜首3年的宁德时代。这家韩国动力电池王牌企业预计，2020年全年动力电池的销量将达到40-45GWh，2021年销量同比翻番至80-90GWh。东吴证券分析师也表示，作为欧洲电动车市场主供应商及国产特斯拉重要供应商，LG化学2021年的出货量将延续80%-100%的高增长。图片来源：远川研究所图片来源：远川研究所此消彼长，宁德时代的相关技术却没有赢得“电池大客户”特斯拉的青睐。在今年年初与特斯拉签署的采购协议中，宁德时代仅为后者提供磷酸铁锂电池，而并非其最擅长的三元锂电池。事实上，早在2018年，相较于当时的电池排头兵松下，中国企业在高镍三元体系动力电池的技术和应用上已落后了至少2-3年。“随着时间的推移，差距在继续拉大。”一位电池行业从业者对未来汽车日报（ID：auto-time）表示。目前，中国掌握高镍材料和高镍电池量产应用能力的企业较少。在动力电池产业上游的四大关键材料（正极材料、负极材料、隔膜、电解液）领域，日韩企业居于技术主导地位，包括更尖端的高镍三元材料和配套的添加剂材料等。宁德时代并未坐以待毙。未来汽车日报曾独家获悉，智己汽车正在与宁德时代共同开发“掺硅补锂电芯”技术，搭载该技术的电池产品续航里程将突破1000公里。此外，相较于松下、LG化学，中国电池厂商拥有更加完整的产业链和成本控制能力。宁德时代动力电池原材料供应商100%来自国内，而且利用“多供应商”模式平衡采购价格。不过，动力电池领域未来的战争或许将更加复杂。除了宁德时代与LG化学待一决高下，正在有新的强敌不断入局。特斯拉或将于下个月派代表团赴印尼考察，考虑在当地兴建电池工厂；苹果正在研究“LFP”磷酸铁锂电池，未来苹果电动汽车可能将采用自研电池技术。究竟，谁才能成为电池领域真正的王者？
来源：未来汽车日报
退役电池梯次利用为5G通信基站稳定供能
11月份，浙江杭州余杭区超山风景区南门的通信信号塔下，白马坑5G通信基站的备用电池组迎来了新的成员——从新能源汽车中退役的动力电池。白马坑5G通信基站是余杭区首座完成蓄电池梯次利用改造的5G基站。该站共计20千瓦时容量的电池在夜间用电低谷时充电，在白天用电高峰时放电，不仅可以缓解当地用电高峰时的供电压力，而且能为5G运营商节省不少电费。近年来，我国新能源汽车产业快速发展，也产生了汽车动力蓄电池回收的问题。当新能源汽车常用的磷酸铁锂电池的容量衰减至80%以下时，电池就要退役。据中国汽车技术研究中心数据统计，2020年将有20万吨的动力电池退役，退役的电池容量达到2500万千瓦时，相当于25座大型变电站的供电容量之和。如果直接丢弃这些电池，不仅浪费资源，电池中包含的镍、钴、锰、锂等重金属元素也会对环境造成污染。同时，5G移动通信技术不断发展，5G基站逐渐增多。而5G基站需要比4G基站用更多电。4G时代的通信基站使用的后备电池已经满足不了5G基站的大功耗需求。退役的磷酸铁锂电池和5G基站的用电需求“一拍即合”。9月份，杭州余杭区供电公司推进新能源汽车动力蓄电池梯次利用，主动对接中国电信、中国移动、中国联通三大运营商，商讨退役电池在5G基站的批次利用事宜。经过反复讨论，供电公司和三大运营商选择了白马坑通信基站作为余杭区供电公司蓄电池梯次利用的首个试点站点。白马坑通信基站原有24块铅酸电池，电池容量共20千瓦时。在连接上5G信号后，这些电池只能为基站提供2个小时的电能。余杭区供电公司在白马坑通信站内增加了10块容量共100千瓦时的动力电池。这些退役的动力电池和与基站原有的后备电池共同出力，保障了整个超山风景区5G信号的稳定覆盖。现在，白马坑通信基站的电池容量达到120千瓦时，储满电能后能维持基站正常运行一整天。“由于新能源汽车的动力电池是磷酸铁锂电池，可以频繁充放电。改造后的5G基站相当于一个容量120千瓦时的储能站，能参与电网削峰填谷和需求侧响应。”余杭区供电公司能源技术部综合能源专职叶万成说，“改造后的5G基站每年可为运营商节约3.6万元电费。余杭区有850多个5G基站，全部改造完成后全年可为运营商节省3000多万元。运营商若参与需求侧响应，在用电高峰使用备用动力电池，每用一度电还能获得4元的补贴。”
来源：国家电网报
谈谈最近比较热门的固态电池
近日，获得德国大众及上汽集团等多家车企等投资的固态电池公司QuantumScape表示，其锂金属电池将很快应用到汽车和卡车上，引起产业圈和资本圈的重点关注。且Quantum Scape于今年11月上市。百灵研究特邀固态电池资深专家，就这个主题来做个深入解析。1. 为什么要发展固态电池续航里程是制约电动汽车发展的核心原因，提升续航里程主要靠提升电池能量密度，而锂离子电池能量密度主要是由正负极的材料体系决定的，现有正负极材料体系的限制下，锂离子电池包的极限能量密度难以达到要求。如果希望提高能量密度，需要更换正负极材料，比如负极用上锂金属，但锂金属负极对于电池的要求很高，也就因此有了固态电池。#插曲# 其实金属负极电池早于石墨负极电池锂电池早期就是锂金属负极+固态电解质材料，锂金属电池曾被Moli公司商业化。但锂金属在电池的充放电过程中会形成“枝晶”并快速长大，刺破隔膜造成内短路，使得电池内部热量急剧聚集、温度极速上升，最终会导致电池的起火爆炸。当时，在寻求解决锂枝晶问题时，发现石墨能缓解锂枝晶问题，锂离子电池由于石墨负极的发现，被日本sony推向市场。#插曲完#石墨负极适用于能量密度低的场景，如希望能量密度，就需要重新面对锂金属负极，解决抑制锂枝晶的问题。固态电解质有希望提高电池安全性。这也就是固态电池被大家关注的原因。2. 当前主流固态电池的实际情况当前主流液态电解质电池里，液态电解液占整个电池的质量分数15%~25%。现在通常所说固态电池，比如国内北京卫蓝、江苏清陶、宁波锋锂、台湾辉能等产品，实际上是固液混合电池，电解液含量在1%到10%不等。而严格定义的全固态电池是没有任何电解液的，也就是说电解液的质量分数占比为0，这种电池内完全由固态电解质作为导体介质。3. 固态电池优缺点3.1 优点1) 高安全性：固态电解质比液态电解液的燃点高很多，不易燃且不会发生流动和渗漏。2) 提升能量密度：固体形态可抑制锂枝晶的生长，能够使锂金属负极成为可能。锂金属负极电池能量密度能够提升35%以上，如果用高镍三元NCM811作为正极，电池能量密度就可达500Wh/kg以上，用磷酸铁锂做正极，电池能量密度也可以达到300Wh/kg以上。3) 减少活性物质，提升能量密度：锂离子电池两面在同一个集流体里，一个是正极，一个是负极，因此它的内部必须是并联，需要有外部的串并联装备，所以有一部分非活性的成分。但固态电池可以用双极技术在电池内部直接串联；不需要非活性成分，也不需要冷却系统，由于固态电池去除了非活性成分，固态电池能量密度能够提升很多，提升40%的空间。4) 使得柔性化成为可能：固态电解质不怕渗漏也不怕损坏，电池可以实现拉伸幅度300%以上。这种可弯曲的电池可用于可穿戴及形变量很大的地方。3.2 缺点1) 界面阻抗增加，导致体积变化大：固态电池正负极因无电解质，通过面与面接触实现快速的导锂，会增加界面阻抗，使得能量消耗在内部且无法实现快充。且正极和负极充放电过程中体积是变化的，在达到10%以上。基于此，在电池循环的过程中，固固界面的接触存在一个很大的问题。这也导致了固态电池量产难度加大，还不能像锂离子电池一样迅速产业化。2) 成本高昂：由于产业尚处于初期，所以固态电池材料成本较为高昂，如典型氧化物固态电解质材料——锂镧锆氧（LLZTO），目前售价为200美元/公斤，而如果是硫化物，更前沿一些的锂硅磷硫材料或锂磷硫材料，价格均在10万美金/公斤以上，成本非常高昂。4. 固态电池主要的技术路线及分类（更正：图中氢化物实际为氧化物）目前全固态锂电池主要分为4种不同的技术路线：1）薄膜全固态：正、负极、固态电解质都非常薄（厚度为微米级别），通过化学气相沉积（CVD）或者物理气相沉积（PVD）的方式来实现，这种技术路线电池容量小，能量密度较低（因为总体容量较低）。但循环性较好，适应高电压，典型代表如LiPON的薄膜固态电解质材料，主要用于电子器件等高精尖的产业，也可能应用于对安全性能要求高的场景，但不适用于电动汽车、无人机、航空航天设备等场景。2）聚合物全固态：材料体系主要是聚环氧乙烷（PEO）体系。主要优点是容易加工，可以制备大容量电芯、机械性较软，各项性能和目前使用的电解液（本质是有机溶剂）有类似之处。因此生产线基接近于聚合物固态电池生产线，所以是最容易利用现有的设备通过改造实现量产的固态电池。主要缺点：1） 离子电导率最低，必须加热到60或85℃以上，离子电导率才会提升，接近10-3 S/cm，2） 容易短路（由于聚合物较为柔软，因此锂枝晶容易穿透固态电解质，造成短路）；3） 能量密度有局限，由于聚合物是有机物，电化学稳定性不好，跟磷酸铁锂兼容性好，跟三元兼容性不好，导致能量密度无法提升。3）氧化物全固态：导电率高于聚合物，氧化物的离子电导率可达到10-4~10-5 S/cm，通过掺杂能够达到10-3 S/cm的级别，所以可以在低温下实现导锂，而且可耐受高电压，比聚合物明显在高电压下更稳定。典型的代表有锂镧锆氧、LAGP、LATP这些氧化物材料。主要缺点：1）氧化物的机械性能坚硬，如果用其制作电解质片，较容易脆裂；2）固-固接触也不是太好，造成大容量电芯很难制备。但就目前国内来说，氧化物体系最为流行。例如以卫蓝为代表的国产品牌等多使用氧化物作为电池材料。4）硫化物全固态：硫化物本身的离子电导率最高、接触性又好，所以它整体的离子电导率性能非常好。是全固态电池未来最可能的技术路线。但该产品产品价格非常高、空气稳定性较差。硫化物在空气中，尤其是与水接触后，直接就产生H2S，H2S不仅有毒，而且也有臭味。这是使用中的最大问题，限制了它的广泛应用。5. 国内外主要固态电池公司以产业化进度根据产业链调研，固态电池将在2025年逐步实现商业化，在2030年成为动力电池主要技术路线。在此背景下，世界上主要国家均在大力布局该领域：1）欧美主要包括Cymbet、Quantum Scape、SolidPower、Polyplus、24M、 Sakti3等公司：Cymbet：美国的一家薄膜固态电池公司，做薄膜全固态；24M：麻省理工蒋业明教授创立（A123创办者），目前做的是半固态的概念，把正负极都做厚。与英国戴森合作的Sakti3。曾经比较辉煌，目前已经倒闭，但曾经比较辉煌。Quantum Scape：近期比较热门的公司，且已在美股上市，已获得大众、德国大陆及国内上汽集团等车企的投资；美股SEEO公司，获得德国博世的投资德国宝马自己在做固态电池。2）中国目前中国宣称做固态电池的有很多，比如清陶、卫蓝、赣峰锂业、无锡海特等。且CATL等电池龙头企业均在大力研发固态电池，但未对外大规模宣布。此外，上汽、国轩高科等都在做。3）韩国韩国主要有三家，现代、LG化学、三星。三星2020年3月份时候在Nature Energy上发表了1000多循环的硫化物全固态电池，这也是目前公开数据中最好的硫化物全固态电池。4）日本日本投入固态电池的公司非常多，而且现在基本都是联合开发，像丰田、松下、日立、NGK，都在一起做硫化物的全固态电池。6. 固态电池的应用展望日本日立公司在2017年开始做硫化物全固态电池，2019年供给航空宇宙飞船。所以从近期来看，固态电池可能应用于军工、高精尖设备以及一些略显小众的市场。到中2025年、2030年的目标则是新能源车动力电池的市场。将来能量密度和安全性进一步提升以后，就会应用到电动船舶、电动飞机等运输行业。如果成本降到一定程度的话，也会进入消费电子如手机电脑等市场。另外像航空航天国家安全以及大规模储能这种技能领域，会随着能量密度的提高和成本的降低逐渐覆盖。
来源：百灵研究
UBMC电池管理云服务可实时测量电动汽车的电池状态
据外媒报道，松下公司将提供一种基于云的全新电池管理服务，称为UBMC(通用电池管理云)服务。该服务可以利用专业电池知识和专有人工智能技术，实时确定各类电动出行工具中的电池状态，以确保安全使用。（图片来源：松下）为了应对全球变暖等问题，交通工具的电气化步伐正在加快。然而，使用电动出行工具时，由于剩余电量的显示值经常不准确，有时会出现意外断电。此外，因为无法实时测量电池变化状态，用户可能会错过更换电池的最佳时间等。为了解决这些问题，松下利用其在电池开发过程中积累的数据和专业知识，以及人工智能和云技术，开发了UBMC服务。这项服务可以明确并定量分析运行状态，从而实时监控电池，实现问题可视化。这将有助于运营商解决电池问题，让用户更加安心地使用电动出行工具，为社会安全做出贡献。UBMC服务具有以下优势：1.准确评估电池状态，防止突然断电。松下利用其电池开发特长，开发了一种全新评估技术。该技术基于人工智能，将云端收集的电池日志作为机器学习数据，为各类电池创建高度精确的SOC评估模型。在使用电动车辆时，用户可以通过手机应用程序，准确测量剩余电池电量，从而防止意外断电。2.远程监控，优化电池运行状态。通过UBMC应用编程接口(API)，利用远程管理电池运行数据，可以实时查看各类电动车辆的电池状态。因此，电动汽车制造商的客服部门可以通知用户更换电池的理想时间，而共享服务商则可有效管理充电操作。3.可更新功能带来全新出行体验。通过准确评估电池状态，了解剩余电量，用户可以根据地图信息，确定他们能从当前位置继续行驶的距离。该服务还可以根据用户的目的地和中转站，推荐最为方便的充电站或更换电池的地点，通过这种方式不断更新功能，提供全新出行体验。
来源：盖世汽车新能源
