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动力电池安全问题如何解决？能量密度与安全性需要平衡优化
王子冬认为，在没有掌握锂电池起火规律之前，把控能量密度与安全性和长寿命的平衡关系是不能忽视的问题。今年，电动汽车的安全问题有点儿多。根据国家市场监督管理总局的数据，2018年国内至少发生40起涉及新能源汽车的火灾事故，今年4月起，又接二连三发生电动汽车起火冒烟事故，动力电池安全性是一个敏感的话题，又是一个不能回避的话题。近日，中国动力电池创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子冬在首届中国国际电动汽车安全技术创新大会上对电动汽车安全性问题进行了多维度剖析。他认为，动力电池在材料上没有明显技术突破前，比能量发展到一定水平后，就很难再有进一步的突破。与此同时，在安全性方面的负面影响却越来越大。在没有掌握锂电池起火规律之前，把控能量密度与安全性和长寿命的平衡关系是不能忽视的问题。中国动力电池创新联盟副秘书长、中国电动汽车充电基础设施充电联盟副秘书长王子冬动力电池技术路线之争这个问题由来已久，这也正是能量密度与安全性的博弈。王子冬表示，“我们必须承认，电池组是一种含高能物质的部件，具有危险性的本质，而且，随着电池比能量和比功率的提高，发生事故的危险性将增大。”在锂电池众多的技术路线中，磷酸铁锂与三元的对决最为胶着。磷酸铁锂安全性高、寿命长，但是能量密度不如三元高，但可以通过提高电池容量加以弥补，低温性能差，主要是在小容量电池上低温性能低，材料一致性也差。三元电池能量密度高，一致性好，低温性能好，但是安全性略差，循环寿命远不如磷酸铁锂电池。“当前，在中国磷酸铁锂电池具有最成熟的产业链，我们对相关领域掌握的核心技术也比较多，而三元电池则以日韩为代表，相对更成熟一些。”王子冬认为，这种技术路线的对决，更有一种中国vs日韩的意味。如果单从动力电池本身的性能来评价，他列举了10个维度：1.电池组的安全性、2.电池组的能量密度（而非单体）、3.电池组的循环寿命、4.电池组的成本、5.充电倍率、6.电池单体一致性、7.低温性能、8.成组利用率、9.回收再利用的方便性、10.正负极材料可回收修复再利用。作为一种能够引领潮流的技术路线，在以上任何一个方面都不能有太过鲜明的缺点，需要做到各方面的均衡才是一种具有可行性的路线，而不是某一个单一性能指标高，比如说能量密度。因此从以上10个方面分析对比，在这场对决中，三元和磷酸铁锂惨烈厮杀，痛苦角逐，互有胜负，也有平手，在这10场对决后，王子冬个人裁判，给出一个简单的最终结论：在乎安全性、能量密度要求不是很高的场合，首选磷酸铁锂电池。动力电池的天花板在哪里？在王子冬看来，对提高动力电池能量密度需要有清醒的认识：能够产业化的电动车用动力电池的性能提高，不仅仅是正负极材料性能上需要有幅度改进，同时在许多方面都需要有比较大的突破，才有可能实现动力电池真正意义上的提高。那么从产业化动力电池的定义来说，国家提出的目标是：到2020年实现电动车充电一次可以跑400km，单体电池比能量达到：300Wh/kg（350）、600Wh/L（700）、0.6元/Wh，电池系统达到：220Wh/kg（260）、300Wh/L（380）、1.0元/Wh，循环寿命1500次（80%DOD）。王子冬表示，从指标数据上看，要想实现这些指标难度还是比较大的。目前国内动力电池企业产品概况是：磷酸铁锂方面，规模化生产的能量型磷酸铁锂动力电池能量密度大致在140-180Wh/kg之间。三原材料方面，规模化生产的用于纯电驱动的三元正极锂离子动力电池能量密度大致在180-260Wh/kg之间。从技术角度推论，如果电池组比能量要达到260Wh/kg，按照10KWh/kg/100km的能耗计算，形势400km的电动车40KWh电池组电芯重量不能超过99.5kg，电池组的总重量不能超过153kg，软包装电芯的比能量需要超过402Wh/kg，难度可想而知。由此可以推出，比能量达到350Wh/kg的电池（如果能做出来的话），需要做成大容量（80Ah以上）的铝合金硬壳动力电池，这样可以节省模块化后占掉的重量，40KWh电芯总重量要控制在114.3kg以内，只能占电池组重量比74.7%，其余的铝合金箱体（25kg）、热管理系统（2kg）、连接件和固定件（11.7kg）等的总重量不能超过38.7kg，站电池组的重量比25.3%，电池组总重量才能不超过153kg，电池组的比能量才可以达到262Wh/kg。“为什么大家一提到高能量密度就想到软包装电池？从车辆工程的角度是看动力电池系统的能量密度，而非单体电池的能量密度。从单体电池到模块，再到系统集成，中间环节比较多，电池之间的连接件、模块之间的连接电缆、箱体、固定架、支撑架、导热结构等等，这些都会增加许多重量”，王子冬提出，需要在系统能量密度、可靠性及安全性方面做优化。动力电池的安全性我国动力电池行业经过十年积累，已经有了非常大的提升，特别是对动力电池的理解和认识方面，应对当下的电动汽车使用，应该说是能够胜任的。现在的动力电池在材料上，如果没有明显技术突破前，比能量发展到一定水平之后，就很难再有进一步的突破，与此同时，在安全性方面的负面影响却越来越大。“许多人曾经问我，燃油车还经常起火呢，且比电动汽车多，为什么对电动汽车要求这么高呢？”王子冬表示，这里有一个概念需要说清：燃油车的着火是能够找到规律的，与许多已知因素有关，关键一点是燃油车的易燃物是燃油，是被密封在一个与外界隔绝的环境里，与氧气（助燃剂）和火源分开，这种隔绝条件一旦被打破（如管路老化漏油遇到发动机高温），就会出现事故。而动力电池系统的易燃物是电解液，它与助燃剂氧气（正极材料遇到高温时会分解生产氧气）和火源（内短路、过充都会产生高温）被密封在同一个容器环境里，因此它的安全不确定性也就显得尤为突出。王子冬就此打比方说，感冒与2003年SARS病毒谁对人类造成的伤害大？当然是感冒，但是人类恐惧SARS，因为对于SARS病毒，我们当时没有可以治疗的药物。因此，在没有掌握锂电池着火的规律前，把控能量密度与安全性和长寿命的平衡关系是不能忽视的问题。1、如何认识动力电池？动力电池出生前就需要事先考虑好：电池模块和电池组（系统）的可组装性设计、可安装性设计、可维护性设计、可调整性设计、回收可方便拆解性设计等。这些性能的设计非常重要，不能把电池都造出来灾区解决这些性能问题，锂电池生来就是“爆”脾气，为什么锂电池会变身“定时炸弹”？锂离子电池主要由六部分组成，分别是正极、铝箔、负极、铜箔、隔膜、电解液。电池内部的电解液含有大量有机物，比如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、磷酸二甲酯。这些家伙一个个都自带燃爆属性，脸上写着“远离火源”四个字。此外，电池的正负极一旦短路，就会大量发热，甚至产生火花，所以，人们自然就会想到要用个东西把正负极隔起来，于是就引入了隔膜。电池隔膜被减薄后，这层薄膜一旦破损，问题就会很严重。锂电池本身也暗藏着刺穿隔膜的隐患，这类现象叫“枝晶”，这个问题是一种写在锂电池基因里的病，锂电池在使用过程中，电极表面会形成一些小毛刺，这些小毛刺就叫“枝晶”，而且枝晶会越长越大，最终就会穿透隔膜，造成短路。越薄的隔膜、可燃的电解液、暗流涌动的会自己生长的枝晶、高温时材料分解会自动分离出氧气，整个锂电池就像是把火药桶、助燃剂、打火机关在一个小屋子里，然后用一层保鲜膜隔开，让谁去想都会胆战心惊，现在，最关键的是要控制住“打火机”。2、如何保证动力电池系统的安全性？电池系统的安全必须由电芯来解决，电芯要保证安全，就必须采用更稳定的材料，更安全的设计。王子冬表示，现在是刻意放低电芯的安全要求，降本、提高能量密度，在做热失控传播实验时就很难通过，评估整车的安全性还是应该在源头上的基本安全要求要把握好，在电芯层面的安全性上，选用更厚的隔膜，在电芯提高能量密度的设计上不应该通过减薄隔膜厚度实现。电池组充电时的安全管理是关键！由于动力锂电池成组使用最关键也是最核心的问题：一是安全、二是寿命，特别是在快速充电时，电池组内电池的差异加大，如何解决电池组的使用寿命，面临巨大挑战。影响电池安全使用和循环寿命的因素，除了电池自身工艺性和产品质量外，至关重要的一个问题是：电池成组充电时的安全性管控和热管理技术。没有完善的电池成组安全性管控和热管理技术，电池的安全性和长寿命循环就无法保证，因此，动力电池充电的管理系统与电池自身的安全同等重要。3、快速充电技术对动力电池要求很高关于充电速度问题，大家都希望能够实现快速充电，当前的高能量型动力电池充电速度可在约40-60分钟内补充80%的能量，对于城市内通勤交通工具，并不构成电动汽车真正的使用障碍，但是对于希望用电动车解决城市之间的交通问题恐怕就有些问题了。从快充到超快充（200-400kW），实现10分钟内补充90%的能量，将有效缩短电动汽车与内燃机汽车之间的差距。王子冬表示，目前的设计方案是，减少电极的厚度、改变电池结构、以及更适合快充的材料选择，这些都将增加动力电池的生产成本，同时降低其能量密度，还会降低动力电池系统的寿命，需要从整体考虑进行优化。另一方面，如何减小电池组在快充过程中单体电池之间的差异，就需要合理的热管理系统设计，以提高动力电池的使用寿命。4、动力电池的安全性问题如何解决？王子冬认为，新能源汽车安全事故主要由动力电池热失控所引起，热失控不仅仅是结果，原因也错综复杂，事故源头难以明确，安全性问题应得到高度重视。业界不断反思安全问题，盲目追求高能量密度成为焦点，专业人士指出，理论上电池能量密度与安全性成反比，企业追求高能量密度，安全问题随之暴露，虽然未能明确已发生的起火事件与追求能量密度存在多大相关性，但随着高镍三元电池进入市场，新能源汽车面临更高的安全技术要求。如何在高能量密度和提高安全性间取得平衡，成为当前业内亟待解决的一大难题，各个企业则从单体电芯、模组设计和电池包的结构设计多个层级提高整体安全性。提高动力电池的安全性主要是从三个层级来做，包括单体电芯、模组设计和电池包的结构设计来提高整体安全性，单体电芯方面，可以通过在电解液中加入添加剂降低其易燃性，提高隔膜耐温性，或者提高正极材料稳定性等方式来改进，模组设计方面，通过加强温控设计，BMS充电管理或者改变单体连接方式提高安全性，车辆层面，可以通过电池的位置摆放以更好地散热，改进充电方法，减少由于充电不当造成安全隐患。既然电池组是一种含高能物质的部件，具有危险性的本质，而且，随着电池比能量和比功率的提高，发生事故的危险性将增大。故此，就需要研究能量密度与安全性这对矛盾的平衡，包括材料性能的平衡，电池模块结构的平衡，电池组系统级别的平衡，成本可接受性的平衡，考虑多级利用过程中的平衡，动力电池材料回收过程中的平衡。解决途径的研究包括：材料性能的匹配优化，电池模块结构设计的优化，电池组系统与车身一体化设计，生产制造成本的控制，推广多级利用摊薄应用成本，鼓励动力电池材料修复再利用。
来源：盖世汽车
“退役”动力电池在锡获新生
新能源汽车上的动力电池到了“退役”的年龄怎么处理？这既是一个环保问题，也是一个“掘金”的问题。昨天在格林美（无锡）能源材料有限公司看到一个“拆解再利用”的场面：从新能源汽车上卸下的动力电池包，被整齐地分解成电子零部件、钢铁塑料零部件、电池等几大类——一种规范垃圾分类的“即视感”，却是动力电池“再利用”的开始。退役动力电池，是一座新的“城市矿山”。“格林美在无锡设立了退役动力电池智能无损拆解线，”该企业退役动力电池事业部总工程师说，格林美这家全国首批新能源汽车废旧动力蓄电池综合利用规范公告企业，打造的是“动力电池回收-梯次利用-报废-材料再造-动力电池再造-电池包再造-汽车再装配”的全生命周期价值链体系，而在无锡则重点是“电池包回收+智能拆解+梯次利用”。所谓“梯次利用”，就是变旧为宝。“动力电池从新能源车退役后，并不意味着没用了，而是可以用在新的地方。”相关负责人士拿出一个盒子，平淡无奇，“里面就是已经退役的新能源汽车动力电池，改装后用在路灯上，可以再用六七年没问题。”就在格林美（无锡）能源材料公司，所有的路灯电池都由汽车动力电池改装而来。而另一边，汽车上退役下来的动力电池，正准备为电动三轮车提供动力，“原来采用铅酸电池大约要80斤，换成锂电池后只要30斤不到，重量减轻近三分之二，续航公里数增加一倍。”现在集团正在探索，将退役动力电池再利用于外卖和物流等物流链之中。为什么这家企业把全周期价值链体系中的“梯次利用”重点放在无锡？“无锡基地面向长三角地区，”相关负责人士介绍，该企业建立了全国回收网络体系，建设了荆门、武汉、无锡三个拆解基地。无锡拥有有利的地理位置，成为回收再利用体系中的重要坐标。位于无锡的智能拆解车间里，看到各个车企输送而来的退役动力电池各有不同，“即便是同一家车企，不同型号的车辆配备的电池型号也不同，造成了一定的拆解难度。无锡的智能拆解系统，就是以智能化手段应对不同型号的电池包。”还有一种更放眼未来的“梯次利用”。“从新能源汽车上退役的电池，变成了充电桩的储能电池，给别的新能源车继续充电，”在格林美（无锡）能源材料公司侧面，有三个充电桩可供新能源车补充能量，提供储能服务的就是一组动力电池。“从车上转到地上提供储能服务，可能是未来的方向，”已跟电池打了多年交道的相关负责人士介绍，业内正在探索将退役动力电池作为家庭储能的载体，加上太阳能设备，或许成为电池梯次利用的新空间。即便是“二次利用”结束了，仍然可以继续变废为宝。“绝大部分材料是可以再利用的，经过再制造又可以变成新的电池。”格林美专业人士介绍，等电池在新的领域也完成使命后，被输送到该公司其他的专业产业园进行全面的拆解，其中镍、钴、锰等元素将被投入到新电池的制造之中。由此可知，一块新能源动力电池进入的循环图即为：在汽车上退休后，被初步拆解并被利用于充电桩、路灯等各类新场景“发挥余热”，待到“吃干榨尽”之后进入报废阶段，便被全面拆解，绝大部分材料依然是有用材料，进入新电池的制造程序，之后便会变成“新电池”，装配上新的汽车。业内人士解读，“5-8年”被认为是新能源动力电池的普遍寿命，按照2014年我国新能源汽车开始快速增长这一节点计算，动力电池退役、报废已经到来。据了解，格林美这套全生命周期价值链，已成功与捷豹路虎、沃尔沃、北汽、长安等150余家重量级合作客户签约。无疑，这家在无锡重点布局的循环产业企业，已经走在退役动力电池掘金大潮前端。（胡桃）
来源：无锡日报
全球首款NCMA四元电池？
随着动力电池能量密度的逐渐提高，三元材料已经成为动力电池的主流材料，并且在日渐提升的比能量的推动下，三元材料也在向着容量更高的高镍材料发展，高镍材料目前我们主要有两个选择：NCM和NCA，这两种材料我们在前面的文章《NCA和NCM谁更适合300Wh/kg高比能锂离子电池？》中进行了介绍，NCA材料在循环性能上优于NCM材料，但是在循环中颗粒更容易发生粉化和破碎，NCM材料在循环中则面临着过渡金属元素溶解和溶解的过渡金属迁移到负极表面，造成负极SEI膜持续生长等问题。NCA和NCM凭借着高容量的特性成为了下一代高比能锂离子电池正极材料的有力角逐者，如果能够将两者优势结合在一起，并克服两种材料存在的劣势，那岂不是一种完美的材料？实际上这种材料是存在的，2016年韩国汉阳大学的Un-Hyuck Kim（第一作者）和Chong S. Yoon（通讯作者）、Yang-Kook Sun（通讯作者）就提出了在NCM材料中掺入部分Al元素，抑制阳离子混排和岩盐结构等杂相的生成，减少了晶界破碎，从而显著的提升了材料的循环寿命，在100%DOD循环3000次后仍然能够保持84%的初始容量。我们知道对于NCM材料而言，Ni的含量越高则材料的容量越高，而材料的稳定性也会越差，材料的循环性能也会相应下降。为了在保证材料的高容量的同时，又能够保持良好的循环稳定性，因此作者合成了具有梯度浓度分布的Li[Ni0.61Co0.12Mn0.27]O2材料（FCG61），并向其中加入了0.75mol%的Al元素（Li[Ni0.600Co0.121Mn0.272Al0.007]O2， Al-FCG61），以进一步提升材料的循环性能。下图a为梯度浓度材料中过渡金属元素Ni、Co和Mn元素在颗粒直径方向的浓度分布，能够看到颗粒中心位置的Ni元素的含量为75%，在颗粒的表面Ni元素的浓度降低到了57%。而Mn元素的浓度则从中心位置的14%逐渐提高到颗粒表面的30%，而Co元素的浓度则几乎没有发生显著的改变。从下图b的EDS图片中我们也能够看到，Ni元素的分布明显呈现中心浓度大，表面浓度低的状态，Mn元素则正好相反，中心浓度低，表面浓度高，而Co元素则在颗粒内部分布比较均匀。下图a为FCG61（梯度浓度NCM）材料和Al-FCG61（Al掺杂梯度浓度NCM）材料的扣电容量测试结果，可以看到两种材料的容量发挥都在188mAh/g左右，并且两种材料在扣式电池中的循环数据也非常接近（100次循环96.3%），倍率性能上FCG61材料要比Al-FCG61材料略好一些，特别是较高的倍率（5C和10C）下FCG61材料的容量发挥要明显好于Al掺杂的Al-FCG61材料，表明Al掺杂会对材料的倍率性能产生一定的影响。为了验证上述的两种材料的长期循环性能，Un-Hyuck Kim将两种材料与石墨负极（MCMB）材料制成软包电池，在1C倍率下进行循环（3.0-4.2V）。从下图a能够看到在500次之前两种材料都没有发生显著的可逆容量衰降，表明梯度浓度材料在循环性能上具有非常优异的性能。但是在循环超过500次后，两种材料的差距就逐渐拉开了差距，Al掺杂的Al-FCG61材料循环3000次后容量保持率为84.5%，而没有掺杂的FCG61材料的容量保持率仅为65.1%，表明Al掺杂对于提升NCM材料在长期循环中的稳定性具有重要的作用。将循环后的软包电池解剖，取出正极制成扣式电池测试两种正极材料经过3000次循环后的可逆容量，测试发现FCG61的剩余可逆容量仅为122mAh/g，而Al掺杂的Al-FCG61材料的剩余可逆容量为169mAh/g，相当于初始可逆容量的90%左右。当将上述的扣式电池进行0.5C较大倍率充放电时可以看到，Al-FCG61材料的容量几乎没有降低，而FCG61材料的容量则出现了明显的下降，表明FCG61除了可逆容量降低外，还出现了显著的极化增加现象。从扫描电镜图片来看，FCG61材料（下图d、e）在经过3000次循环后几乎所有的颗粒都发生了破碎、粉化，仔细观察断裂的界面可以看到这些裂纹几乎都是从晶界处产生。而Al掺杂后的Al-FCG61材料的大多数颗粒都保持了完整的结构，基本上没有发生明显的颗粒破碎现象。为了分析Al元素掺杂抑制颗粒破碎的机理，Un-HyuckKim用探针挤压测试的方法对上述的两种颗粒的强度进行了测试。测试表明FCG61材料在113MPa左右时会产生裂纹，而Al掺杂后的Al-FCG61材料则一直到121MPa才出现了裂纹，表明Al掺杂能够有效的提升材料的晶界的强度。下图为Al-FCG61材料在经过3000次循环后的颗粒结构，从图中能够看到经过长期循环后在颗粒内部沿着晶界产生了一些裂纹，从颗粒的表面一直延伸到颗粒的中心位置，对裂纹两侧的晶粒进行分析发现存在两种晶体结构，分别是下图b中1和4位置的层状结构，2和3位置的岩盐结构，同时存在两种不同晶体结构导致了颗粒内部应变不均，进一步促进了裂纹的生长。Al元素掺杂不仅仅能够强化NCM材料的晶界，减少循环中的颗粒的粉化和破碎，还能有效的稳定NCM材料的晶体结构，根据XRD数据计算FCG61材料在循环3000次后阳离子混排的比例为6.5%，而Al元素掺杂后的Al-FCG61材料的阳离子混排比例仅为2.5%。大量的阳离子混排不仅会造成可逆容量的降低，还会造成岩盐结构的生成，因此FCG61材料在循环中随着阳离子混排的增加，岩盐结构比例也会相应增加，这进一步加剧了颗粒内部裂纹的产生和发展，最终导致FCG61材料的长期循环中颗粒发生了严重的粉化和破碎。在提升NCM材料循环稳定性的同时，Al掺杂还改善了NCM材料的热稳定性。从下图我们能够看到FCG61材料的热分解温度为278℃左右，热分解释放热量为1070J/g，而经过Al掺杂后热分解温度提高到了290℃，热分解放热量也降低到了889J/g，对于提升锂离子电池的安全性具有重要的意义。Un-Hyuck Kim通过梯度浓度和Al元素掺杂方法，显著改善了NCM材料的长期循环稳定性，特别是Al元素的掺杂显著提升了二次颗粒晶界的强度，减少了长期循环中二次颗粒的粉化和破碎，并减少了循环中阳离子混排，抑制了岩盐结构相的生成，提升了NCM材料的长期循环稳定性。同时Al掺杂还显著提升了NCM材料的热稳定性，对于提升锂离子电池的安全性具有重要的意义。总的来看NCMA材料在循环性能和热稳定性都比NCM材料具有明显的优势，是新一代的高容量正极材料的有力角逐者。本文主要参考以下文献，文章仅用于对相关科学作品的介绍和评论，以及课堂教学和科学研究，不得作为商业用途。如有任何版权问题，请随时与我们联系。CompositionallyGraded Cathode Material with Long-Term Cycling Stability for Electric VehiclesApplication, Adv. Energy Mater. 2016,1601417, Un-Hyuck Kim, Eung-Ju Lee,Chong S. Yoon,* Seung-Taek Myung, and Yang-Kook Sun*
来源：新能源Leader
2020年日本京瓷新电池开始大规模生产，成本下降40%
京瓷株式会社(Kyocera Corp)将于近期开始批量生产一种新型锂离子电池，这种电池原则上不会造成任何事故，预计2020年将开始大规模生产。京瓷表示，与现有的锂电池相比，这种新型锂电池可以降低约40%的材料成本，并将制造过程缩短至三分之一。与全固态电池相比，它的技术问题较少，实现了高安全性和高密度，正受到人们的关注。在此之前，新电池可以提前开始批量生产。对于这种新型电池，京瓷采用了一种全新的浆料组成，它由一个电极和一个集电极(通常是金属片)组成。现有的浆料包括(1)活性物质(吸收和排放锂离子，有助于储存能量)，(2)使浆料更容易附着在金属箔上的粘合剂(粘合剂)，(3)使浆料更容易应用的溶剂等。另一方面，新电池不需要粘合剂和溶剂。现有的生产工艺要求将粘结剂或溶剂液化后的浆液涂在金属箔上，然后进行干燥处理，浆液体积减小，浆液不能厚厚涂敷。新型锂离子电池由于不使用粘结剂，可以使浆料涂得更厚，从而消除了干燥过程。根据电池研发商24M Technologies公司表示（24M Technologies是一家半固态电池研发商。该公司目前致力于研发半固态锂离子电池的研发和生产。）,其技术是新电池的底部,泥浆的厚度可以300 - 500μm,这是大约五倍,现有的电池(60 - 110μm)。如果新电池采用与现有电池相同数量的活性材料，就有可能减少金属箔的数量，从而降低材料成本，提高能量密度。与现有产品相比，该部件的能量密度高出三到四倍。24M的泥浆含有电解质，具有粘性。针对这种粘性泥浆，该公司将这种新型电池称为“粘土型”电池。新的电池特性(1)提高安全性和可靠性的设计改进;(2)能够将容量密度提高到现有电池无法实现的水平的技术特性。(3)它能够以低成本回收稀有材料而不分解它们。首先，为了确保高安全性和高可靠性，京瓷防止了生产过程的变化造成缺陷。在现有锂离子电池的情况下，电解液和隔膜夹在电极之间，构成电池。之前的生产当中，用于构成电池的金属粉末在切割焊接时产生进入电池的金属粉末，或由于电极位移导致正负电极之间短路，引起火灾事故。这种新电池不需要切割金属，因为它使用的是之前已经加工过的金属箔。该电池的外部端子焊接是在使用塑料薄膜和袋处理密封单个电池后进行的。因此，焊接时产生的金属件不能进入电池。同时，许多单元在密封单元后被组合成一个模块。因此，在加工模块的金属外壳时产生的金属件也不进入电池。如果一个小的单位发生短路，它会被袋状材料绝缘，不会影响其他细胞。据京瓷公司介绍，电极通过袋式加工与分离器固定在一起，几乎不会移位。更多的材料选择可能实现500Wh/kg的产能密度新电池具有提高容量密度的潜力，因为它能够从比现有电池更多的选项中选择电解质和活性材料。电解质方面，通过在正极和负极之间放置固体电解质，可以为正极和负极的每一种活性材料选择合适的电解质。在现有的锂离子电池中，电解液被注入，以填充正极和负极之间的空间。因为两种电极都使用相同的电解质，所以不可能使用，例如，一种对正极极好但对负极产生副作用的材料。另一方面，例如，对于新电池，可以使用只适合于负极的醚基材料和只适合于正极的氟基材料。新电池不使用粘合剂作为电解质。因此，有可能使用一种活性材料，在高电位下实现高能量密度，从而引发与粘结剂的反应。此外,24M Technologies公司将应用以下技术：(1)用高纯度硅(Si)作为负极的方法，以提高未来的容量。(2)用过量的锂浸渍电池，以应对锂离子数量因长期使用而减少的现象。无损耗物料回收这种新电池的材料很容易回收。由于其浆料不含粘结剂，所以浆料可以很容易地从金属箔中分离出来，并作为生产过程中使用的原材料进行回收。在现有的锂离子电池中，干浆液很难从金属箔中分离出来，有必要将其分离成锂等。在许多情况下，活性材料中的锂离子在使用后会减少。因此，24M Technologies公司正在开发一种在回收时添加锂离子的方法。
来源：翔正国际
研究人员研发半液态金属阳极 将锂电池容量提升10倍
据外媒报道，卡内基梅隆大学（Carnegie Mellon University）梅隆理工学院的研究人员研发出一种半液态锂金属阳极，可为电池设计提供一种新范式。利用此种新型电极制成的锂电池将具有更高的容量，而且与采用铝箔制成阳极的传统锂金属电池相比，更加安全。锂电池具有存储大量能量的能力，因而是现代电子产品中最常见的可充电电池类型之一。一般来说，此类电池由可燃的液体电解质和两个电极（阳极和阴极）组成，其中，阳极和阴极被薄膜隔开。在电池反复充放电之后，电极表面会生长锂枝晶，此类枝晶会刺破分隔两个电极的薄膜，从而让阴极与阳极接触，结果可能会导致电池短路，最糟的是，可能会起火。卡内基梅隆大学化学系自然科学教授Krzysztof Matyjaszewski表示：“从理论上看，在锂电池中采用锂金属阳极，比采用石墨阳极的电池容量大得多，但是，最重要的是要确保电池是安全的。”目前，电池中使用的是具挥发性的液体电解质，解决方案之一是使用固体陶瓷电解质替代，此类电解质导电性高、不可燃以及具有足够强大的抗枝晶性。但是，研究人员发现，陶瓷电解质和固体锂阳极之间的接触不足以存储和供应大多数电子产品所需的电量。卡内基梅隆大学化学系博士生Sipei Li和卡内基梅隆大学材料科学和工程系博士生Han Wang制造出一种新型材料，半流体金属阳极，克服了该缺点。Li和Wang与Matyjaszewski和Jay Whitacre合作，创造出一种双导电聚合物/碳基复合材料，锂微粒在其上面可均匀分布。该碳基复合材料能够在室温下保持流动，从而可与固体电解质进行足够的接触。与使用固体电解质和传统锂箔阳极制成的电池相比，通过将半液态金属阳极与石榴石固体陶瓷电解质结合，能够使此类电池的能量密度高出10倍，从而使此类电池比传统电池的生命循环周期也更长。研究人员相信他们的方法能够带来深远的影响，例如，可以用来为电动汽车生产高容量电池，以及为需要使用柔性电池的可穿戴设备制造专用电池。而且，研究人员还认为，他们的方法可以用于其他可充电电池系统，如纳金属电池和钾金属电池，以及可用于电网储能系统。
来源：新浪财经
工业绿色发展规划（2016-2020年）
为贯彻落实《工业绿色发展规划（2016-2020年）》《绿色工程实施指南（2016-2020年）》，积极创建绿色工厂，引领工业绿色转型，在人力资源社会保障部支持下，工业和信息化部节能与综合利用司、人事教育司于2019年7月1－5日在山东威海举办绿色工厂创建工作高级研修班，来自各省工业和信息化主管部门相关工作负责人、行业协会代表参加。 本次培训重点解读了工业节能与绿色工厂相关政策、《绿色工厂评价通则》国家标准以及建材、机械等重点行业绿色工厂评价导则标准，部分地方工业和信息化主管部门和工业企业代表还就绿色工厂创建工作进行了经验分享与交流。通过此次培训，学员们对绿色工厂创建工作有了更深入的认识和思考，对明确下一步工作方向、任务和具体实施路径起到了积极的促进作用。工业绿色发展规划（2016-2020年）.doc
来源：工业和信息化部
