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2021年1月动力电池月度数据
2021年1月份动力电池月度数据发布如下：产量方面，2021年1月，我国动力电池产量共计12.0GWh，同比上升317.2%，环比下降20.4%。其中三元电池产量6.8GWh，占总产量56.8%，同比上升241.6%，环比下降19.4%；磷酸铁锂电池产量5.2GWh，占总产量43.1%，同比上升493.6%，环比下降20.3%。装车量方面，2021年1月，我国动力电池装车量共计8.7GWh，同比上升273.9%，环比下降33.1%，实现同比大幅增长。三元电池、磷酸铁锂电池装车量分别为5.4GWh和3.3GWh，同比分别上升241.9%和349.8%，环比分别下降9.8%和52.8%。企业集中度方面，2021年1月，我国新能源汽车市场共计37家动力电池企业实现装车配套，较2020年12月减少13家。排名前3家、前5家、前10家动力电池企业动力电池装车量分别为6.2GWh、7.1GWh和7.9GWh,占总装车量比分别为72.1%、81.5%和91.8%。
来源：中国汽车动力电池产业创新联盟
订单爆满、加速扩产 动力电池上下游迎“幸福烦恼
“为了保证产能，我们春节假期只有五天，初五就回来上班了。”日前，一位动力电池企业员工告诉《每日经济新闻》记者，由于春节前公司订单暴增，今年他的春节假期从原来的七天缩短至五天。这只是如今整个动力电池行业境况的一个缩影。春节前，宁德时代在一则“加薪通知”中称：“2021年是产能冲锋决战的关键一年……公司决定提前至3月实施基层员工年度加薪。”为了引入更多员工，宁德时代将普工内推的奖金额度提高至6000元。一位宁德时代的员工向记者透露：“之前推荐一个产线员工的奖金最高只有1500元，最近经常在公司能看到前来应聘的人在排着长队。”不只如此，记者在某招聘网站发现，包括亿纬锂能在内的多家动力电池企业近期也发布了大量与生产技术相关岗位的招聘信息。眼下，整个动力电池产业上下游都正在经历“幸福烦恼”。一位碳酸锂生产企业员工称，现在公司的订单量已经饱和，从去年四季度开始，几乎每天都处于满产状态。上下游加紧扩产暴增的订单量，让动力电池上下游企业不得不加快扩建产能。据记者不完全统计，仅今年1月，国内外动力电池扩产项目就有9起，新增动力电池产能规划超88.5GWh。具体来看，继去年12月在宁德福鼎、江苏溧阳、四川宜宾投资不超过390亿元，建设总计130GWh左右的动力电池产能后，宁德时代今年开启又一次大规模扩产规划，新增产能合计投资上限为290亿元，折合产能预计80GWh左右。鹏辉能源董秘在回答投资者提问时也称：“公司2021年将在常州、河南等基地扩建动力电池（包括汽车动力电池和轻型动力电池）产能。”动力电池加紧扩产，上游原材料的扩产也加紧提上日程。今年1月，国内外动力电池材料扩建项目有8起，结构件项目1起，涉及正极（三元/磷酸铁锂）、铜箔、隔膜、电解液，甚至扩至电池材料循环利用领域。扩产背后，包括德方纳米等在内的主流磷酸铁锂生产企业订单均已饱和，目前生产以满足老订单为主，新订单暂时不报价。“若无法满足需求，报价就没意义了。”德方纳米董秘在回答投资者提问时表示。川财证券研报认为，锂电产业链扩产紧锣密鼓地进行中，但产能的释放需要时间，短期内动力电池供需依然紧张。涨价潮要来袭？紧张的供需关系正在动力电池产业上下游引发一系列连锁反应。“最近价格几乎是每日一变，即便是这样还是供不应求。”上述碳酸锂生产企业员工说。截至2月15日，电池级碳酸锂价格较1月初（下同）上涨36.45%；氢氧化锂价格上涨14.39%；电解钴价格上涨27.52%；钴酸锂价格上涨29.57%；三元523正极材料价格上涨19.67%；LFP价格上涨16.22%；六氟磷酸锂价格上涨30.84%；电解液价格上涨1.20%。碳酸锂价格的上涨，已经影响到了主流磷酸铁锂电池生产企业。德方纳米董秘在回答投资者提问时表示：“上游原材料涨价，公司产品会跟随涨价，但是会存在时间差，因为价格传导需要时间。”上游原材料产线满产却供不应求，下游动力电池企业订单爆满，动力电池的价格随之受到影响。以50kWh三元动力电池为例，电池价格约5万元，成本约4万元，其中价格上涨的锂、钴占据其总成本的13%~14%。财信证券分析师张鹏认为：“当电池级碳酸锂价格从5万元/吨上涨到10万元/吨，单车的成本上升约4500元；当金属钴价格从30万元/吨上涨到40万元/吨，单车成本上升约650~1100元。”多方压力传导下，新能源汽车终端市场会出现涨价潮吗?对此，北京多家4S店销售人员告诉《每日经济新闻》记者：“最近店里车价与之前相比没有变化，也没有接到厂家说要涨价的通知。”背后的“推手”动力电池产业上下游供需紧张的现状，与终端不断增长的需求不无关系。今年1月，国内新能源汽车销量为17.92万辆，同比增长286.38%。其中，纯电动汽车销量15.06万辆，同比增长350.20%。“目前新能源汽车市场呈现电动化越走越强，插电式混合动力汽车份额持续下降的趋势，两者的比例是8:2。”全国乘用车市场信息联席会秘书长崔东树认为。在这种分化下，相关政策也在向纯电动汽车倾斜。2月10日，上海市人民政府在印发《上海市鼓励购买和使用新能源汽车实施办法》中规定，自2023年1月1日起，消费者购买插电式混合动力(含增程式)汽车，上海市不再发放专用牌照额度。中原证券分析师牟国洪认为：“结合行业政策进展，预计2021年我国新能源汽车月度销量将持续增长，结合基数效应预计上半年增速较高，且全年增速将显著提升。”值得一提的是，动力电池的这根弦不单单被中国新能源汽车市场所触动。今年1月，欧洲新能源车市场预计实现销量近11万销量，同比增幅超过45%。根据EV Sales数据，欧洲2020全年新能源车销量为136.71万辆，同比增长143%。目前，国内多家动力电池企业已进入欧洲车企的供应体系。如，国轩高科与大众集团、戴姆勒与孚能科技、亿纬锂能与宝马等都达成了合作。安信证券研报认为，随着以欧洲为首的新能源车市场异军突起，中国锂电产业链具备全球竞争力的电池材料厂商将持续受益。每日经济新闻
来源：每日经济新闻
大众计划初期规划每年回收3600个电池系统
日前，大众汽车集团官方宣布，将在海外市场开启电池回收计划。据悉，大众集团将启用位于萨尔茨吉特的首个汽车动力电池回收试点工厂，初期规划每年回收3600个电池系统。根据官方提供的信息显示，在废旧电池回收前，萨尔茨吉特工厂会通过分析确认电池是否还具备足够的功率，能否继续用于灵活快速充电站或充电机器人等移动储能系统中。同时，大量的电池回收需求或许将从2020年代末才会开始出现，而工厂的初期规划每年回收3600个电池系统，相当于1500吨。回收后的旧电池将被进行深度放电、拆解，电池组件被粉碎成颗粒然后干燥分筛，这一过程除了能够产出铝、铜以及塑料等材料外，还会产出含有锂、镍、锰、钴和石墨等电池原材料的物质。而通过湿法冶金术等技术，这些原材料将被分离并进行处理和再利用。据计算，若电池的阴极材料由再生原料制成，且电池的生产制造过程中使用绿色电力，那么每个62kWh电池组可减少约1.3吨的二氧化碳排放。目前，大众汽车海外市场销售的包含ID.3、ID.4等车型，而随着未来电动车车型和数量的逐步增多，高效的电池回收也就显得至关重要了。（文/汽车之家 马艾骏）
来源：汽车之家
20万吨退役电池：现实、谎言与利益的共谋
2020年，新能源汽车迎来了属于自己的狂欢。国内新能源车企市值狂涨、动力电池制造商订单“爆仓”……但很少人道出“狂欢”背后的巨大“阴暗面”。与售前热闹形成对比的是，电动汽车生命周期的末端，迟迟未得到市场的足够重视，如同“皇帝的新衣”。据中国汽车技术研究中心数据，2020年国内累计退役的动力电池将超20万吨（约25GWh）。20万吨是什么概念？或许可以装满上海陆家嘴“三件套”，但如果处理不当，将会对环境造成长达50年的污染。老大难问题已存在多年，但电池回收巨头格林美董事长许开华却道出一番话劝退新玩家：“别进来，纯粹是浪费钱，只有行业前五才能生存下来。”这背后的原因发人深省。01、车已亡，户口仍在20万吨退役电池都在哪里？无法追溯正是目前一大痛点。据一位市场人士向车市物语透露，他有一个朋友专门做倒卖电动二手车生意，俗称“车贩子”。说来也神奇，在他手里总能不定期的拿到一批批二手、三手甚至是五六手的国产新能源汽车。一些低价甩卖给“常规”用户，而另一些则改头换面，流入河南、江西、新疆等偏远地区。在二手车市场或“黄牛”手中几番折腾后，这些搭载着早已到了“退役”阶段的动力电池随着整车不知所踪。甚至还会出现“电动汽车已亡，但户口犹在”的怪象。对于规模化“迁徙”的电动汽车，上述“黄牛”朋友还能提供特殊服务——上“户口”。“在很多偏僻村庄，一个老人名下可以挂20多辆电动汽车。”“对于消化不掉的电动汽车，就暂且堆砌在村民们的自家院落或空地上。而对于‘黑户’的电动汽车，一部分会卖给拆车厂，一部分会卖给‘小作坊’电池回购商。”上述消息人士补充。理论上，目前国内电池生产企业基本都按照要求，对新生产的电池进行了编码可追溯，但在实际执行过程中仍会存在具体问题。比如，上海一位新能源车主刘思（化名）近期处理了一辆车龄6年的新能源车，电池已过质保期。“送去4S店（回收点）太不划算，二手车市场交易会卖价更高些。”在比较过多个渠道后，刘思最终以较满意的价格在二手车市场把车卖了。事实上，首任车主在购买新车时，经销商会对车主信息进行登记，车企可据此对车辆及电池进行跟踪；而一旦首任车主出售车辆，跟踪链条就会中断，电池的去向就难以掌控。这些不知道经过了几手的电动汽车，在中间商的利益驱使下，早已流向偏远地区。虽然经过政府的多轮取缔，该乱象已隐蔽许多，但依旧未能根治。这些地下链条的始终存在，给电池回收“正规军”造成较大冲击。02、正规军打不过游击队为了规范市场秩序，国家曾多次出手。2018年，工信部公布首批符合《新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用行业规范条件》企业名单，包括邦普循环、格林美、华友钴业等五家企业入围。2020年12月，工信部又公示第二批22家企业名单。进入“白名单”的企业被视为“正规军”，意味着其在回收的资质、渠道、技术、规模等方面具备了较完善的体系和运营能力。但巧妇难为无米之炊，回收不到电池是“正规军”面对的最大问题。在电池回收产业链条中，总夹着一批中间商，他们能灵活操控回收电池的价格，挥舞着手上的大刀，将之架在回收企业的脖子上。“这些中间商总能通过一些特殊渠道拿到货源，我们也不知道其中的猫腻。”锂电池回收高级研究院唐小林坦言，“他们大多会卖给非白名单企业，可以免除开发票等环节。”这也意味着，越正规的回收企业越拿不到货。另一方面，出售原材料的，希望价格越高越好，而采购原材料的，则希望价格更低。“如果电池回收后的价值是1万元，我们最多报价6500元收购，但小作坊则可能出到8000元以上。”华友钴业相关负责人称，“这个价格明显超出了我们的盈利范围，你说我们怎么和他们竞争？”对于非“白名单”企业，包括隐藏在“黑市”的拆车厂以及小作坊，大多没有专业的电池分解设备。如果暴力拆解和提取，会给作业人员的人身安全和环境安全带来隐患；如果废弃的电解液采用非法掩埋或倾倒的方式进行处理，会对方圆几公里的土壤和水质都将造成不可逆的污染，威胁人类的身体健康。但地下作坊们在利益最大化驱使之下往往不会考虑这么多。1月7日晚，来自湖南宁乡的一声爆炸声让宁德时代一天内市值蒸发200亿元，同时也将电池回收安全问题送上了风口浪尖。经报道显示，爆炸企业是宁德时代的孙公司邦普，因废渣堆放车间的废铝箔起火发生燃爆。“当时，电池回收圈的资深人士都懵了，大家有猜测是氨水、萃取剂或锂电池发生爆炸，谁也没想到是铝粉。”一位不愿透露姓名的业内人士称，“此前，回收企业没有针对铝粉自燃做过培训，对于安全没有认识到位，以至于用错灭火方式酿成大祸。”此次事件也给整个电池回收行业敲响了警钟，正规企业对安全尚有意识不足之处，更何况“小作坊”。据业内预估，2020年的退役电池中，至少有三分之二没有直接流通到“正规军”手中。面对“无米之炊”，“除了邦普在电池回收领域实现盈利外（宁德时代“庇佑”下），其他企业大多处于亏损状态，只有少数企业在盈亏平衡点。”唐小林透露。03、三方利益关系无法理顺2018年，工信部有提出谁产谁负责，谁污染谁治理，明确了汽车生产企业将承担动力电池回收的主体责任，整车企业也在陆续布局电池回收业务，在全国各地4S店设置回收网点。不过，据了解，这些回收网点大多形同虚设。“对车企而言，电池不是他生产的，又要求他回收，没有多大利益驱动。”益普索研究总监叶盛向车市物语透露，“我们调研了很多车企，由于目前没有强制性的规定，他们是能躲则躲，巴不得电池找不到。毕竟这不是车企的主营业务，叠加堆放电池的用地成本和人力成本，确实也无利可图。”与此同时，车市物语调查多家新能源经销商4S店回收服务网点发现，大部分收集型回收网点并没有在营业场所设置提示性信息，更没有作业流程规范示意图，消防安全也很难达标，正常的电池回收业务更无从谈起。未来几年，退役动力电池的总量将会持续攀升。到2025年，动力电池的累计退役量预计会达到78万吨（约116GWh）。目前，在电池回收生态上，车企、电池回收企业和电池制造商之间，还没有形成一个科学的定价模式。“除部分外资品牌车企有正规的回收厂家外，几乎所有的国内品牌车企都普遍采用竞价的方式招标。”叶盛坦言。由于利益关系没有理顺，这对行业闭环的形成带来了一定影响。眼下，汽车产业链一环扣一环，特斯拉一而再，再而三的降价，让新能源汽车销售压力倍增，车企没法将电池回收费用加在整车生产环节，也不可能将环保税强加给消费者，这将对新能源消费构成打击。为打破冗长的动力电池回收链条，也有企业试图基于换电模式解决电池回收问题。如此，回收渠道就能完全可控，以防电池流入“黑市”。不过，对于后续报废电池流向何处，多数车企也是走一步算一步。蔚来换电业务相关负责人告诉车市物语，“商业模式仍在探索阶段，未来退役电池可能会应用于储能与两轮车领域。”在叶盛看来，由于成本过高，即使是走换电模式的部分车企，目前并没有形成一套电池衰减的预测技术分析。换电模式或二手车战略，更多的是短期的一种销售行为，至于后期电池如何把控，主机厂仍然会踩雷。04、“变废为宝”落入困境按照正规流程，如果回收企业顺利收到退役电池，要将之“变废为宝”——梯次利用或拆解回收。前者指把退役电池使用在低速电动车、储能电站等领域，这适合寿命更长的磷酸铁锂电池；后者指把电池中有价值的钴、锂、镍等金属材料提取再利用，适合三元电池。事实上，梯次利用的社会效益大于经济效益，一度被业内视为“伪命题”。退役电池要达到梯次利用标准，还需要一定的成本支出。不同车型的动力电池包设计多样，其内部结构、电池模组链接方式、组装工艺等各不相同，电池拆解下来后，还需要经过残值评估、系统集成、电池模组重新分组、电池管理、运输等环节。一系列改造成本过高，企业难以覆盖其回收成本。随着技术进步，新动力电池价格会持续走低。回收企业更愿意出价收购三元电池，而磷酸铁锂电池很多都是处理给了第三方，基本上等于卖废铁。值得一提的是，数据不透明阻碍了退役电池的回收和再利用。无论是磷酸铁锂，还是价值更高的三元锂电池，“第三方企业很难从车企或电池企业拿到数据，无法利用大数据手段对电池寿命进行评估，只能对电池进行传统的拆解检测。”浙江华友循环科技有限公司总经理鲍伟日前在中国电动汽车百人会论坛上称。这也意味着，回收企业在拿到退役电池后，如同在进行一场赌博。由于没有数据能够准确证明电池的状况和价值，其只能事后分析，这导致了回收和再利用的成本高昂。正因为如此，业内都在等待“风起”——退役电池的规模足够大、回收技术成熟到不造成额外的环境负担、收益覆盖回收过程的成本。当然，也有企业选择了另辟新径的处理方式。2020年12月，日本企业宣布将采购比亚迪回收的二手车载电池，改装成大型蓄电池，最早2021年度向欧美和亚洲的工厂等销售。不过类似于这样的商业模式，别家企业很难借鉴与模仿。这也得益于比亚迪早期用户主要聚焦于出租租赁、公共交通领域等B端用户，车辆集中管理，电池可统一处理，因此动力电池回收难度较小。对于无法形成闭环的商业模式，“大概1000吨钴、2000吨镍的湿法冶金企业才能实现做退役电池的盈亏平衡点，而这需要上万吨的电池。”鲍伟称。05、尾声市场仍处于混沌状态。国内已制定电池回收相关的政策和技术标准，但对于非正规的中间商而言，很难起到约束作用。眼下，具体有多少退役电池流入黑市，这样的数据统计口径也不清晰。在回收利用体系完善之前，正规玩家在技术、资本、资源的博弈下，其盈利战线也被拉长，但欣慰的是，与前几年相比，少部分企业已在黑暗之际看到了黎明曙光。随着规模化升起，车企在回收环节中肩负重任。能否在扎堆利润较高的前端产销同时，加大对回收利用环节的投入？能否在产品规划初期就将电池回收纳入考量？能否在退役电池上挖掘出更高的价值？这都是车企需要重新审视的问题。只有掌握电池从“生”到“死”的全过程，才有资格谈真正的环保。
来源：车市物语
韩国2020年动力电池全球市占率翻倍增长
随着全球电动汽车市场的高速成长，动力电池需求跟着暴增，韩国能源市场分析公司SNE Research发布数据显示，2020年，全球动力电池装车量高达142.8GWh，较2019年增长21%。全球电动车2020年电池装车量排名，电池巨头宁德时代夺得第一，市占率24%；LG能源解决方案上升到第二位，日本松下和比亚迪分列第三、第四。韩国动力电池企业的排名也明显成长，LG能源解决方案、三星SDI和SK创新三大企业的电池装车量总和达到49.4GWh，市占率为34.7%，较2019年成长一倍。其中，LG能源解决方案电池的装机量为33.5GWh，市占率23.5%，是2019年的2.7倍，排名全球第二。三星SDI达8.2GWh，位居第五，增长了85.3％，SK创新以7.7GWh排名第六，增长了3.4倍以上。SNE Research认为，三家韩国公司的增长归因于配套电池的车型销量大增。得益于特斯拉Model 3（中国制造），雷诺Zoe和大众ID.3的强劲销售，LG能源解决方案得以持续增长。三星SDI的稳步增长归功于奥迪e-tron 、福特翼虎PHEV和大众帕萨特GTE的销量增长。现代KONA EV（欧洲供应）和起亚Niro EV的销量急剧增长则推动了SK创新的发展。
来源：鑫椤锂电
锂电池安全问题汇总及常见预防措施
锂离子电池热失控过程电池热失控都是由于电池的生热速率远高于散热速率，且热量大量累积而未及时散发出去所引起的。从本质上而言，“热失控”是一个能量正反馈循环过程：升高的温度会导致系统变热，系统变热后温度升高，又反过来让系统变得更热。不严格的划分，电池热失控可以分为三个阶段：锂离子电池热失控过程图不同种类锂电池热失控反应动力学机制研究第1阶段：电池内部热失控阶段由于内部短路、外部加热，或者电池自身在大电流充放电时自身发热，使电池内部温度升高到90℃～100℃左右，锂盐LiPF6开始分解；对于充电状态的碳负极化学活性非常高，接近金属锂，在高温下表面的SEI膜分解，嵌入石墨的锂离子与电解液、黏结剂会发生反应，进一步把电池温度推高到150℃，此温度下又有新的剧烈放热反应发生，例如电解质大量分解，生成PF5,PF5进一步催化有机溶剂发生分解反应等。第2阶段：电池鼓包阶段电池温度达到200℃之上时，正极材料分解，释放出大量热和气体，持续升温。250-350℃嵌锂态负极开始与电解液发生反应。第3阶段：电池热失控，爆炸失效阶段在反应发生过程中，充电态正极材料开始发生剧烈分解反应，电解液发生剧烈的氧化反应，释放出大量的热，产生高温和大量气体，电池发生燃烧爆炸。锂离子电池材料的安全性负极材料负极材料虽然比较稳定，但嵌锂状态下的碳负极在高温下会与电解液发生反应。负极与电解液之间的反应包括以下三个部分：SEI的分解；嵌入负极的锂与电解液的反应；嵌入负极的锂与黏结剂的反应。常温下电子绝缘的SEI膜能够防止电解液的进一步分解反应。但在100℃左右会发生SEI膜的分解反应。SEI放热分解反应的反应式如下：尽管SEI分解反应热相对较小，但其反应起始温度较低，会在一定程度上增加负极片的“燃烧”扩散速度。锂离子电池各种放热反应的温度区间与反应焓在更高温度下，负极表面失去了SEI膜的保护，嵌入负极的锂将与电解液溶剂直接反应有C2H4O产生，可能为乙醛或氧化乙烯。嵌入锂的石墨在300℃以上与熔融的PVDF–HPF共聚物发生如下反应：反应热随着嵌锂程度的增加而增加，反应热随黏结剂种类不同而不同。通过成膜添加剂或锂盐增加其热稳定性。降低嵌入负极的锂与电解液反应热的途径包括以下两个方面：减少嵌入负极的锂和减小负极的比表面积。减少嵌入负极的锂是说在正负极的配比上一定要适当，负极要过量3％～8％左右。降低负极的比表面也可以有效改进电池的安全性，有文献报道，碳负极材料比表面从0.4m2·g–1增加到9.2m2·g–1时，反应速率增加了两个数量级。但如果比表面过低将会降低电池的倍率性能和低温性能。这需要通过合理的负极结构设计和电解液配方优化，提高锂离子在负极固相扩散速率和获得具有良好离子导电率的SEI膜。另外，尽管黏结剂在负极中的重量比十分小，但是其与电解液的反应热十分可观。因此，通过减少黏结剂的量或选择合适的黏结剂将有利于改善电池的安全性能。文献通过对专利的分析也认为解决碳负极材料安全性的方法主要有降低负极材料的比表面积、提高SEI膜的热稳定性。在现有的国内专利申请中，改进负极材料及结构进而提高电池安全性能的相关技术。专利文献中对负极材料及负极结构的改进研究正极材料常见的正极材料在温度低于650℃时是稳定的，在充电时处于亚稳定状态，温度升高时发生如下反应。放出的氧气会使溶剂氧化：正极是直接与电解液反应还是放出氧气后发生反应有确切的说法吗？常见正极材料的DSC测试结果：对正极材料热稳定性分析可得出以下几点结论：第一，正极材料与溶剂的反应机理有待深入研究；第二，正极的分解反应及其与电解液的反应放热量比较大，在大多数情况下是造成电池爆炸的主要原因；第三，采用三元或LFP正极材料相对LCO可以提高电池的安全性。电解液锂离子电池电解液基本上是有机碳酸酯类物质，是一类易燃物。常用电解质盐六氟磷酸锂存在热分解放热反应。因此提高电解液的安全性对动力锂离子电池的安全性控制至关重要。LiPF6的热稳定性是影响电解液热稳定的主要因素。因此，目前主要改善方法是采用热稳定性更好的锂盐。但由于电解液本身分解的反应热十分小，对电池安全性能影响十分有限。对电池安全性影响更大的是其易燃性。降低电解液可燃性的途径主要是采用阻燃添加剂。目前，引起人们重视的锂盐有LiFSI双（氟磺酸）亚胺锂］和硼基锂盐。其中，双草酸硼酸锂（LiBOB）的热稳定性较高，分解温度为302℃，可在负极形成稳定的SEI膜。LiBOB作为锂盐和添加剂可以改进电池的热稳定性。另外，二氟草酸硼酸锂（LiODFB）结合了LiBOB和四氟硼酸锂（LiBF4）的优势，也有希望用于锂电池的电解液中。除了电解质盐的改进，还应采用阻燃添加剂改进电池的安全性能。电解液中的溶剂之所以会发生燃烧，是因其本身发生了链式反应，如能在电解液中添加高沸点、高闪点的阻燃剂，可改善锂离子电池的安全性。已报道的阻燃添加剂主要包括三类：有机磷系、氟代碳酸酯和复合阻燃添加剂。尽管有机磷系阻燃添加剂，具有较好的阻燃特性和良好的氧化稳定性，但其还原电位较高，与石墨负极不兼容，黏度也较高，导致电解液电导率降低和低温性能变差。加入EC等共溶剂或成膜添加剂可以有效提高其与石墨的兼容性，但降低了电解液的阻燃特性。复合阻燃添加剂通过卤化或引入多官能团能提高其综合性能。另外氟代碳酸酯由于其闪点高或无闪点、有利于在负极表面成膜、熔点低等特点，也具有较好的应用前景。上图采用一种纳米级树枝状结构的高分子化合物（STOBA）对NCM（424）进行涂层，当锂电池发生异常，产生高温时，会形成一道薄膜阻隔锂离子间的流动，稳定锂电池，借以提高电池安全度。由下图可见，针刺实验时，正极材料未涂STOBA涂层的电池内部温度在几秒钟内升至700℃，而用STOBA涂层正极材料的电池温度最高只有150℃。隔膜目前，已商品化的锂离子电池隔膜主要有三类，分别为PP/PE/PP多层复合微孔膜、PP或PE单层微孔膜和涂布膜。广泛使用的隔膜主要为聚烯烃微孔膜，这种隔膜的化学结构稳定，力学强度优良，电化学稳定性好。隔膜垂直方向上的机械强度越高，电池发生微短路的概率就越小；隔膜的热收缩率越小，电池的安全性能越好。隔膜的微孔关闭功能也是改进动力电池安全性的另一方法；凝胶类聚合物电解质具有较好的保液性，采用这种电解质的电池比常规液态电池具有更好的安全性；除此，陶瓷隔膜也可以改进电池的安全性。常见的国内专利文献对锂电池隔膜的制备和处理类型，见下表。专利文献中对隔膜的改进情况工艺设计与热失控电池的生产工艺非常复杂，即使进行严格控制，也不能完全避免生产过程中的金属杂质或毛刺。若电池内部出现杂质、毛刺或枝晶，经过放大和恶化导致电导率升高，温度上升，化学反应和放电发热所产生的热量不断累积，最终可能造成电池的热失控。负极容量不足当正极部位对面的负极部位容量不足，或是根本没有容量时，充电时所产生的部分或全部的锂就无法插入负极石墨的间层结构中，会析在负极的表面，形成突起状“枝晶”，而下一次充电时，这个突起部分更容易造成锂的析出，经过几十至上百次的循环充放电后，“枝晶”会长大，最后会刺穿隔膜纸，使内部产生短路。电芯急剧放电，产生大量的热，烧坏隔膜，而造成更大的短路现象，高温会使电解液分解成气体，负极碳和隔膜纸燃烧，造成内部压力过大，当电芯的外壳无法承受这个压力时，电芯就会爆炸。水份含量过高水份可以和电芯中的电解液反应，生产气体，充电时，可以和生成的锂反应，生成氧化锂，使电芯的容量损失，易使电芯过充而生成气体，水份的分解电压较低，充电时很容易分解生成气体，当这一系列生成的气体会使电芯的内部压力增大，当电芯的外壳无法承受时，电芯就会爆炸。内部短路由于内部产生短路现象，电芯大电流放电，产生大量的热，烧坏隔膜，而造成更大的短路现象，这样电芯就会产生高温，使电解液分解成气体，造成内部压力过大，当电芯的外壳无法承受这个压力时，电芯就会爆炸。激光焊时，热量经壳体传导到正极耳上，使正极耳温度高，如果上部胶纸没有隔开正极耳及隔膜，热的正极耳就会使隔膜纸烧坏或收缩，造成内部短路，而形成爆炸。高温胶纸包住负极耳在负极耳点焊时，热量传导到负极耳上，如果高温胶纸未贴好，负极耳上的热量就会烧坏隔膜，造成内部短路，形成爆炸。贴底部胶未完全包住底部客户在底部铝镍复合带处点焊时，会在底部壳壁产生大量的热，传导极芯的底部，如果高温胶纸未完全包住隔膜，会烧坏隔膜，造成内部短路，形成爆炸。过充电芯过充电时，正极的锂过度放出会使正极的结构发生变化，而放出的锂过多也容易无法插入负极中，也容易造成负极表面析锂，而且，当电压达到4.5V以上时，电解液会分解生产大量的气体。上面种种均可能造成爆炸。外部短路外部短路可能由于操作不当，或误使用所造成，由于外部短路，电池放电电流很大，会使电芯的发热，高温会使电芯内部的隔膜收缩或完全坏坏，造成内部短路，因而爆炸。负极容量不足的工位负极包不住正极，正负极分档配对错误，负极压片时压死，负极颗粒，负极露箔，负极凹点，负极划痕，负极暗痕，负极涂布不均，正极头尾部堆料，正极涂布不均，正极敷料量偏大，正负极搅拌不均，负极来料容量偏低，正极来料容量偏高，负极容量不足。水份含量过多的工位封口太慢而吸潮，陈化时吸潮，电解液水份含量过大，注液前烘烤未烘干或吸潮，组装烘烤时未烘干，涂布时正负极未烘干，正极打胶配料时吸潮，正极烘烤不充分，水份含量过高。内部短路的工位贴底部胶未完全包住底部，高温胶纸包住负极耳，上部胶位置不对，烘烤时温度太高烘坏隔膜，激光焊短路电芯未检出，组装微短路电芯下流，组装短路电芯未检出，压扁时压力太大，隔膜纸有砂眼，卷绕不齐，负极铆焊未拍平，有毛刺，正负极分小片毛刺，正负极分小片掉料，内部短路。过充可能的工位用户使用时充电器电压偏大，检测时个别点电压偏大，检测时电流设置过大，电芯容量不足，预充柜个别点电流过大，预充时电流设置过大，过充。外部短路可能的工位保护线路板失效，用户在使用时正负极短路，电芯在周转过程中打火，上电芯未对好，造成正负极接触，外部短路。防止锂离子电池爆炸的措施锂离子电池安全性问题是个复杂的综合性问题。电池安全性最大的隐患是电池随机发生的内短路，产生现场失效，引发热失控。所以开发和使用热稳定性高的材料是将来改善锂离子电池安全性能的根本途径和努力的方向。提高电池材料的热稳定性正极材料可以通过优化合成条件 ,改进合成方法 ,合成热稳定性好的材料 ;或使用复合技术(如掺杂技术)、表面包覆技术(如涂层技术)来改善正极材料的热稳定性。负极材料的热稳定性与负极材料的种类、材料颗粒的大小以及负极所形成的SEI膜的稳定性有关。如将大小颗粒按一定配比制成负极即可达到扩大颗粒之间接触面积,降低电极阻抗,增加电极容量,减小活性金属锂析出可能性的目的。SEI 膜形成的质量直接影响锂离子电池的充放电性能与安全性,将碳材料表面弱氧化,或经还原，掺杂，表面改性的碳材料以及使用球形或纤维状的碳材料有助于SEI膜质量的提高。电解液的稳定性与锂盐、溶剂的种类有关。采用热稳定性好的锂盐,电位稳定窗口宽的溶剂可以提高电池的热稳定性。在电解液中添加一些高沸点、高闪点和不易燃的溶剂可以改善电池的安全性。导电剂与粘结剂的种类与数量也影响着电池的热稳定性，粘结剂与锂在高温下反应产生大量的热 ,不同粘结剂发热量不同 , PVDF 的发热量几乎是无氟粘结剂的2倍 ,用无氟粘结剂代替PVDF可以提高电池的热稳定性。提高电池过充保护能力为防止锂离子电池过充 ,通常采用专用的充电电路来控制电池的充放电过程 ,或者在单个电池上安装安全阀以提供更大程度的过充保护;其次也可采用正温度系数电阻器(PTC),其作用机理为当电池因过充而升温时,增大电池的内阻 ,从而限制过充电流 ;还可采用专用的隔膜 ,当电池发生异常引起隔膜温度过高时 ,隔膜孔隙收缩闭塞 ,阻止锂离子的迁移 ,防止电池的过充。防止电池的短路对于隔膜而言而言,孔率为40%左右,且分布均匀，孔径为10nm的隔膜能阻止正负极小颗粒运动,从而提高锂离子电池的安全性;隔膜的绝缘电压与其防止正负极的接触有着直接的关系 ,隔膜的绝缘电压依赖于隔膜的材质、结构以及电池的装配条件。采用热闭合温度和熔融温度差值比较大的复合隔膜 (如PP/PE/PP)可防止电池热失控。将隔膜表面涂覆陶瓷层提高隔膜耐温性。利用低熔点的PE(125℃) 在温度较低的条件下起到闭孔作用, PP(155℃) 又能保持隔膜的形状和机械强度 ,防止正负极接触 ,保证电池的安全性。大家都知道以石墨负极替代金属锂负极,从而使充放电过程中锂在负极表面的沉积和溶解变为锂在碳颗粒中的嵌入和脱出,防止了锂枝晶的形成。但这并不代表锂离子电池的安全性已经解决,在锂离子电池充电过程 ,如果正极容量过多,就会出现金属锂在负极表面沉积,负极容量过多,电池容量损失较严重。涂布厚度及其均一性也影响锂离子在活性物质中的嵌入和脱出。例如负极面密度较厚不均一, 因此充电过程中各处极化大小不同, 就有可能发生金属锂在负极表面局部沉积。此外,使用条件不当也会引起电池的短路,低温条件下,由于锂离子的沉积速度大于嵌入速度,从而导致金属锂沉积在电极表面引起短路。因此,控制好正负极材料的比例,增强涂布的均匀性等是防止锂枝晶形成的关键。此外,粘结剂的晶化、铜枝晶的形成也会造成电池内部短路。在涂布工艺中,通过涂布烘烤加热将浆料中溶剂全部除去,若加热温度过高,则粘结剂也有可能发生晶化,会使活性物质剥落,使电池内部短路。在过放条件下,当电池过放至1-2V时,作为负极集电体的铜箔将开始溶解,并于正极上析出,小于1V时正极表面则开始出现铜枝晶,使锂离子电池内部短路。
来源：锂电联盟会长
