动力邱健锂离子电池现状

篇1：动力锂离子电池现状

轿车用动力锂离子电池开展现状时刻 车用锂离子电池资料

 

1.1 抱负的车用锂离子电池正负极资料要求

 

电池资料的物理结构和化学组成决议了它的功用,抱负的车用锂离子电池资料应具备以下特征:(1)具有层状或地道的晶体结构,以利于锂离子的嵌入和脱出,以确保锂离子电池的循环寿数;(2)充放电进程中,应有尽或许多的锂离子嵌入和脱出,使电极具有较高的电化学容量;(3)在锂离子进行嵌脱时,电池有较平稳的充放电电压;(4)锂离子应有较大的分散系数,以削减极化造成的能量损耗,确保电池有较好的快充放电功用;(5)资料应价格廉价,对环境无污染,质量轻,可收回。1.2 车用锂离子电池正极资料

 

现在锂离子电池正极资料首要有:锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等,负极资料首要有石墨、钛酸锂等。不同锂离子电池正极资料功用比较见表1。

 

从整车安全和电池本钱考虑,磷酸铁锂是最有或许在轿车用动力电池上运用的锂电池正极资料,其长处有:(1)安全性好:安稳,即便在过充电状况下也不会产生游离氧,欠好电解液反响;能够放电到0 V,电池无大的损害;与有机电解液反响活性低;热力学安稳状况, 400 ℃以下无改变。

 

(2)安稳性高:充放电进程中,晶体结构不会产生改变;三维结构, L i +二维移动,利于锂的嵌入;充电电压低,电解液更安稳,电池副反响少;循环寿数长。

 

(3)环保:整个出产进程清洁无毒,一切质料都无毒。

 

(4)价格廉价:磷酸盐选用磷酸源和锂源以及铁源为资料,价格廉价。但磷酸铁锂资料也存在以下缺陷:(1)导电性差:磷酸铁锂不能得到大规划运用的首要问题,需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳资料或导电金属微粒,或颗粒外表包覆导电碳资料,进步资料的电子电导率。

 

(2)振实密度较低:一般只能到达1.3～1.5,该缺陷决议了在小型电池如手机电池等没有优势,首要用来制作动力电池。

 

(3)电压渠道低:一般为3.2 V。

 

现在锂铁电池正极出产技能有以下三种:(1)在粉体颗粒外表以碳元素涂布;(2)用金属氧化物包覆颗粒;(3)选用纳米制程技能细化资料颗粒,使之微粒化。车用锂离子电池体系

 

车用锂离子电池体系一般由电芯及电池组、电池办理体系(BMS)、高压电安全体系(直流触摸器、熔断器、预充电电阻)、冷却体系和检测单元(电流传感器、电压传感器和温度传感器)等组成,如图1所示。

 

2.1 电芯及电池组

 

一个典型的锂离子电芯首要包含正极片、负极片、正负极集流体、隔阂纸、外壳及密封圈、盖板等,常用电芯形状首要有圆柱形和方形。

 

为了满意整个电池体系的电压、能量和功率要求,电池组一般是由若干个电芯依照串联或并联的办法组合起来,每个电芯之间由导线衔接,一起,为了对电芯的温度、电流、电压、荷电状况(SOC)等信息进行实时监测,又能够把电池组分红若干个模块,各电芯和模块之间以必定办法科学合理组合,确保整个电池组的电功用、热平衡和散热要求。2.2 电池办理体系BMS 电池办理体系(BMS)用来监控和保护电池的运转状况,应该能精确检测电池的参数,包含:单体电压、模块电压、电流、温度。运用电池模块和电池体系的信息核算并陈述荷电状况SOC,寿数状况SOH(State Of Health),当时可用充放电功率,并执行对触摸器的操控。BMS体系由BMU(Battery Module Unit,又叫CECU, Center Electronic Controller Unit), CSC(Cell Supervising Circuit,又叫LECU, Local Electronic Control Unit)、触摸器、预充电电阻、保险丝、电压传感器温度传感器,以及电流传感器等模块组成。图2显示了电池及其办理体系与外部衔接的典型例子。

 

在BMS中, CSC首要功用有:(1)单体/模块电压搜集:一个模块由若干个电池单体串并联组成,并由一个CSC监控,每个CSC搜集模块内各个单体的电压和整个模块的电压;(2)模块内平衡: CSC依据判别模块内各个单体的电压,一般是经过电阻放电的办法,消除模块间容量的差异;(3)电池模块温度检测: CSC丈量若干点模块内电池的温度;(4)CAN通信: CSC将搜集到的数据上传给BMU。BMU首要功用有:(1)体系电压丈量: BMU搜集整个体系的总电压;(2)电流丈量: BMU搜集整个体系的电流,一般经过分流器(shunt)或许霍尔器材(Hall);(3)绝缘检测: BMU 丈量电池组对车身地(vehicle chassis)之间的绝缘电阻,可经过三电压法等办法;(4)SOC猜测功用:在实时充放电进程中,能在线监测电池组容量,能随时给出电池组整个体系的剩余容量百分比;(5)SOH猜测功用:依据实践的运转累积状况,给出蓄电池组的当时容量,内阻,循环寿数,日历寿数等;(6)可充放电功率核算: BMU经过不同SOC,温度来核算当时整车能够放电和充电的功率;(7)故障保护:过电流、过压、欠压、过温、单体间电压/温度不平衡。在以上故障呈现时, BMU告诉给VMS整车办理体系,请求降功率运转或关断充放电回路;(8)预充电: BMU在闭合高压触摸器时,先对高压母线预充电;(9)模块间平衡: BMU经过指令操控CSC,来补偿不同模块间的容量差异;(10)热办理: BMU经过电池温度,完结对散热设备的操控(如风冷,操控电扇的转速);(11)通讯功用: BMU选用CAN总线的办法别离与子体系模块、VMS整车办理体系及充电器进行通讯;(12)充电器操控: BMU操控充电器的输出,并监测整个充电进程。

 

2.3 电池安全及高压电 2.3.1 电池安全

 

关于车用锂离子电池,国标和美国先进电池协会(USABC)有严厉的乱用功用测验要求及测验项目。乱用测验功用等级要求从1到7级,当等级大于2级,电池即遭到了不可修正的损坏。乱用测验项目分为3大类,包含机械、热和电乱用总共16个项目。每个量产的电池产品都有必要完结以上乱用测验。

 

假如车用锂离子电池体系运用不当,如过充、过放、过热、磕碰等条件下或许产生以下安全隐患:(1)内部短路,运用钴酸锂的锂电池在过充时(甚至正常充放电时),锂离子在负极堆积构成枝晶,刺穿隔阂,构成内部短路;(2)产生大电流,包含外部短路时,电池瞬间大电流放电,产生巨大热量,内部短路,隔阂穿透,温度上升,短路扩展,构成恶性循环;(3)气体排放,如有机电解液在大电流,高温条件下电解,产生气体,导致内压升高,严峻时突破壳体;(4)燃烧,金属锂在壳体决裂时与空气触摸,导致燃烧,一起引燃电解质产生爆破。如图3所示。

 

因而在规划车用锂离子动力电池体系时,应从电池资料(包含正负极资料、隔阂、电解液)、电芯的规划和制作(包含电池结构、安全规划、均一性)、电池体系的安全功用(包含电池办理体系、热办理体系、高压安全、外壳等)、整车安全功用等不同层面进行研讨和剖析,确保其在车上的安全运用。2.3.2 高压互锁回路HVL 车用锂离子电池体系规划时,电池办理体系要供给一个手动开关,手动开关内部集成主回路的保险丝及主回路的高压互锁电路。当手动开关从电池体系中拔出,此时要确保电池体系的输出端没有任何潜在的危险电压。电池办理体系一起要为充电器供给另一个高压互锁电路。电池办理体系要实时监控高压动力母线以及充电器的高压互锁电路,电池办理体系供给高压互锁电路的输出源,一起在CAN网络上给出当时的高压互锁电路的监控信息。一切的高压部件都应供给高压互锁的衔接设备,这些高压互锁衔接设备经过串行办法进行衔接。2.3.3 绝缘电阻丈量

 

电池办理体系要实时丈量高压动力母线正负极和车身的绝缘电阻状况,并经过CAN总线上报当时的绝缘电阻值。假如当时丈量的绝缘电阻值小于设定值,如关于最高电压400V左右的体系,绝缘电阻为400 KΩ时,电池办理体系要给出报警信号,假如当时丈量的绝缘电阻值小于设定值,如200 KΩ,电池办理体系要给出危险信号并堵截一切的主触摸器。2.3.4 磕碰安全

 

车辆在行使进程中,磕碰是不可避免的。出于安全考虑,电池体系主回路上有必要安装磕碰开关,且要求车用锂离子电池办理体系的正极、负极主触摸器及预充电触摸器的电源由磕碰开关供给。一起,电池办理体系需求操控正极、负极主触摸器及预充电触摸器的电源负极。

 

当磕碰开关断开后,正极、负极主触摸器及预充电触摸器的电源会被堵截。2.4 电池热办理体系

 

依据不同的油电混合程度以及纯电动续驶路程,车用锂离子电池体系无论是功率、能量仍是体积、分量都有所不同。当车辆在不同运转工况下,电池体系因为其本身有必定的内阻,在输出功率、电能的一起产生必定的热量,使电池温度升高,当电池温度超出其正常作业温度区间时,有必要限功率作业,否则会影响电池的寿数。为了确保电池体系的电功用和寿数,车用锂电池体系都有必要具有热办理体系。在规划电池热办理体系时,一般的要求有:(1)电池满功率作业的温度区间定义,电池降功率作业区间定义;(2)电池低温启动功用要求;(3)电池隔热功用;(4)电池主动制冷和主动制热功用;(5)制冷和制热计划,如风冷或液冷。

 

风冷计划规划首要考虑电池体系结构的规划,风道,电扇的方位及功率的挑选,电扇的操控策略等。液冷计划规划首要考虑冷却管道,流场,进出口冷却剂的流量、温度、压降。水泵及整车空调压缩机的操控策略等。

 

2.5 电池体系外形规划及安置

 

依据轿车制作企业的要求进行规划,因不同的车型和可用空间大小要求而规划,形状可适当灵敏规划,一般做成一个全体比较好,有利于电池的热办理,下降本钱,进步电池的热均衡性,进步电池的寿数。关于乘用车,一般放置方位在车身底盘、车后座椅及后备箱之间或备胎空间里。车用锂离子电池体系首要国内外供货商

 

国外首要的车用锂离子电池供货商及主推体系、协作企业相关信息见表2。

 

从开展趋势看,大型动力锂离子电池企业与大型轿车公司协作开发车用动力电池体系已成为潮流。强强联手一方面将加强动力电池开发的本钱实力,保证了工业化所需求的资金,另一方面加快了轿车与动力电池的接口交融,将加速其工业化。锂离子电池体系存在的技能难题和处理办法

 

锂离子电池是未来车用动力电池的首选技能。但锂离子电池依然处于实验、限量出产水平,短期运用还存在危险, 锂离子电池运用到混合动力车上面临的首要应战是产值和可靠性,包含寿数和潜在安全问题,然后导致电池出产商和轿车制作商一起面临很大的经济危险,许多化学和电池机构正在进行该项研讨。如图4所示,关于混合动力车,运用寿数、作业温度规划和价格还有很大应战,但在延伸运用寿数方面现已获得了显著开展并仍在继续。

 

关于电动车用电池, 运用寿数、作业温度规划和价格依然有很大的应战,别的能量密度和比能量也存在应战,如图5所示。为了到达能量需求方针,在先进的电极方面有必要有大的开展和突破。

 

别的,包含锂离子电池体系的高压安全、电池资料的收回、电池充电技能等也还面临着很大的应战。展望

 

现在全球电动车电池技能开展有两大方向:一是从现有的二次电池加以改良,另一则是开发新的燃料电池。现在车用动力电池大都仍停留在价格相对廉价的铅酸电池等传统产品上,但跟着技能突破和出产本钱有用操控,锂电池质轻、续航路程长以及高能量密度和输出功率的优势逐渐显现,长时刻来看将成为开展主流,整车厂与锂离子电池出产厂商协作一起开发电池体系是必然趋势。

 

但在锂离子电池体系本身存在的价格、寿数、安全等首要问题处理之前,其在新动力轿车上的大规划运用还需求2～5年。

 

锂电池现状：低端饱满高端缺乏

 

到2014年，全球轿车用锂电池商场的规划将上升至248亿美元，比2008年添加215倍。现在70%的锂离子电池运用于手机和笔记本电脑，跟着混合动力车和电动轿车的遍及，全球新动力轿车商场有望急速扩展，各国也初步加入到这场事关本国未来新动力轿车开展的“锂电大战”之中。现在国际上在新动力车技能上走在前列的是日本、德国以及美国。我国锂电池厂家尽管数量并不比国外逊色，可是真正能出产出高品质锂电池的企业并不多。

 

上一年，上汽集团调查了全国的锂电池厂，终究下定决心和美国A123公司协作，原因便是在国内几乎没有能够满意轿车需求的电池。我国锂电池厂的规划并不小，例如，在锂电池技能范畴，比亚迪、力神集团、深圳比克电池等企业，都置身于锂电池的深度研制。在新动力轿车范畴，无论是上游仍是中游和下游，国内现已涌现出一大批英勇的“试水者”。其间，比亚迪、奇瑞、长安现已初步进入新动力轿车的工业化阶段，中游和上游企业如宁波杉杉、浙江万向、科力远（600478）和中信国（000839）、西部矿业（601168）等，也在加快步伐改善原资料的出产工艺水平，以提升质量，添加产能。可是，之所以仍是会呈现上汽事情，“那是因为我国的锂电池厂家基本上都是在低端电池上下时刻，真正迈入高端科技的厂家很少。”恒正科技姑苏公司董事长董明如是说。究其原因在于，手机、笔记本用锂电池技能简略，而车用锂电池则是一项杂乱的工艺。没有高额出资和先进的技才能量，成功研制车用锂电池很难。

 

现在业界的主流观点以为，新动力轿车将沿着 “镍氢-锂电-燃料电池”工业化途径开展。因而，无论如何，锂电池都是有必要阅历的阶段。而我国现在的最大症结，董明以为是低水平重复制作。

 

1、一般来说，满意轿车需求的锂电池，成品率应该在60%以上，成品率能够到达80%的，就能够盈余，假如能到达90%的成品率，则能够完结40%的毛利。而国内现在的均匀水平也只能到达60%的成品率，一旦新动力轿车很多出产，我国现在的锂电池商场是无法满意需求的。提到这儿就不难理解，为什么分明未能满意需求的车用锂电池，却被专家称产能过剩。

 

2、国内现在做得较好的电池企业，当属比亚迪，它是现在国内唯一把握车用磷酸铁锂电池组规划化出产技能的企业，该技能在国际上也处于领先地位，比亚迪纯电动车E6和混合动力车F3DM已正式推出搭载其自主研制的锂动力电池。可是，除了比亚迪、帆船股份（600482）这样少量的几家资金雄厚的企业外，如前所述，大大都的企业还都在低端范畴徘徊，因而，我国的锂电池商场就变成了低端产能过剩，高端求过于供。

 

3、调查一个锂电池厂是否具备杰出条件，除了资金实力之外，技能水平很重要。而调查技能水平一个重要的规范是，电池的资料和设备是厂家提规范仍是供货商提规范。我国现在的商场现状是，基本上都是供货商在提规范，因而厂家很被迫，不能完结真正意义上的独立研制、立异。

 

4、一般来说，要想成功出资一家锂电池出产厂，高端的至少需求三五个亿，现在，我国是三五百万就起家了，许多人都想着等赚钱了再出资扩展规划。实践上，三五百万起家和三五个亿起家相差很远。人员、配备、技能、环境的不同，导致了我国的锂电池成品率低。日本之所以走在锂电池出产的前沿，是因为日本的设备后期保护人员都会参与到设备研制的环节，对设备的构造和运用一目了然，而我国设备基本上都是依靠进口，就导致了后期办理的不完善，对设备的运用和保养不到位，使得电池的成品率也无法跟上，更别谈高端出产品牌竞争力，在我国现在这样的大环境下，后期生长较难。

 

5、除了资金和技能要素之外，对商场的了解和把握也决议着出资者出资的成败。比方说，原资料的购买，商场的需求才能等。十年前，美国、德国和日本就现已完结了锂电池革新，现在国际领先的技能都在这几个国家。现在他们想要转战我国商场，因而引来我国商场的热捧，对此，经济学家郎咸平一度称，这是一场阴谋。高污染的事都让我国做了，发达国家直接享用干净的电池，实践上是对我国资源的掠取和环境的损伤

 

6、锂电池中心资料依靠进口也是我国企业面临的一个问题。现在锂电池的中心资料隔阂和电解质里的盐，我国都是依靠进口，这样的话，和国外比较，一是本钱较高，二是假如呈现断货，我国商场的很多出产就要受到影响。因而处理好这个问题，企业才能进一步出产。

 

7、别的便是资源，出产一台电动轿车，需求200斤左右的锂电池，需求耗费大约60公斤的磷酸铁锂，假定年产100万辆电动轿车，那么就需求6万吨磷酸铁锂，可是现在全球可查的磷酸铁锂产能是1500吨，因而缺口很大，让人们对未来不免有些忧虑。正因如此，所以磷酸铁锂的利润很高，高达70%。

 

我国现在的锂电池出产首要会集在京津区域、山东、江西、深圳，上一年最热的山东区域，现在也安静许多。董明称，只要出资，没有产出，让山东的出资看起来并不美丽。现在最热的江西区域也是，江西的优势在于有锂矿，可是假如办理、技能跟不上，锂电池工业园也无法让人乐观。

 

不过，就算锂电池商场有诸多的不如意，人们仍是以为电动车的未来是值得等待的，是大势所趋。因而只要能把握好出资要素，锂电池的景色应该仍是不错的。

 

篇2：动力锂离子电池现状

1.现在商场上首要有那几种电池？ 从体积能量密度、环保性等方面阐述他们的特点。铅酸铵电池：能量密度低，体积较大。含污染环境的重金属铅。镍镉电池：能量密度不高，含有有毒金属元素镉。

 

镍氢电池：能量密度较高，环保性好，不再运用有毒的镉。锂电池：能量密度较高。绿色环保。

 

2.锂离子电池的正极资料首要有哪几种？并剖析他们的优缺陷

 

钴酸锂长处：作业电压较高，充放电平稳，比能量高，电导性好，工艺简略。钴酸锂缺陷：抗过充电性较差，价格昂贵（钴），循环功用有待进步，热安稳性差。

 

锰酸锂长处：锰资源丰厚、安全性高，比较简略制备。

 

锰酸锂缺陷：资料抗溶解性低，深度充放电进程易产生晶格畸变，造成电池容量的迅速衰竭。

 

三元资料（钴镍锰酸锂）长处：高温安稳性好，抗电解质腐蚀性好。三元资料（钴镍锰酸锂）缺陷：充放电时晶格也简略畸变。

 

磷酸铁锂长处：高安稳性，安全可靠。

 

磷酸铁锂缺陷：导电性一般，电极资料运用率低。

 

3.碳酸锂在锂电池工作的运用是什么？相关的上市出产企业有那几个？

 

碳酸锂是正极资料、电解液、金属锂的根底原资料。是锂电最首要的根底资料。

 

天齐锂业

 

西藏矿业

 

中信国安

 

路翔股份

 

赣锋锂业

 

4.从电解液的资料本钱来看，电解液的首要中心资料是什么? 国内出产企业有那几个? 从资料本钱的角度看，六氟磷酸锂是电解液的中心资料，10 吨电解液需求1-1.25 吨 六氟磷酸锂，但所占电解液总本钱却高达60%以上。

 

2011 年之前，国内只要天津金牛能出产六氟磷酸锂，产能为400 吨/年。上市公司中多氟多已于2011 年初初步试出产，4 月份全面投产，产能到达200 吨/年；九九久5 月底400 吨/年六氟磷酸锂项目也进入试出产阶段，江苏国泰的300 吨/年的项目仍处于中试阶段。

 

5.国内电动自行车电池首要有哪几种?他们别离占有的商场份额大约是多少？

 

高达89% 选用铅酸电池，镍氢电池仅8%，锂离子及其它电池仅3%，预估未来将改 以锂离子电池为主。

 

6.出产、研制动力电池的国内企业首要有那些？

 

天津力神电池股份有限公司

 

深圳市芯动力精电电子科技有限公司 姑苏星恒电源有限公司

 

上海恒动轿车电池有限公司

 

赛恩斯动力科技有限公司

 

合肥国轩高科动力动力有限公司

 

深圳市北虎电池科技有限公司

 

江西省福斯特新动力有限公司

 

深圳市科普仕动力有限公司

 

北京中芯优电信息技能有限公司

 

东莞市翔度电池有限公司

 

中聚雷天动力电池有限公司、北京中润恒动动力电池有限公司

 

比亚迪

 

深圳比克

 

哈尔滨光宇

 

7.电池隔阂的首要效果是什么？阐述一下国内电池隔阂的现状。

 

电池隔阂是指在电池正极和负极之间一层隔阂资料，是电池中十分关键的部分，对电池安全性和本钱有直接影响，其首要效果是：阻隔正、负级并使电池内的电子不能安闲穿过，让电解质液中的离子在正负极之间安闲经过。

 

锂电池本钱中，隔阂约占20%，但毛利率却高达70%，是动力锂电池中盈余才能最强电池资料部分。

 

现在国内隔阂商场80％以上被美、日进口产品占领，国产隔阂首要在中、低端商场运用。我国高品质隔阂尚待突破。现在国内佛塑金辉高科、东莞星源科技、河南新乡格瑞恩、中科来方等厂商已可供给小型锂电池用隔阂，价格只要进口隔阂的1/3~1/2，采货周期也相对短些，但国产隔阂的厚度、强度、孔吸率不能得到全体兼顾，且量产批次均匀性、安稳性较差。国产隔阂正逐步进入中低端商场进口产品代替阶段，一起，少量产品现已进入高端商场。

 

8.前段时刻产生了铅酸铵电池出产企业的污染水源事情（血铅事情）。谈一谈我国现在铅酸铵电池工作的现状，以及未来有哪些出资时机。

 

全国规划近2000 家铅酸电池企业，因为血铅事情，共有583 家企业被取缔，比例到达30%。此外，还有50%的企业被停产整理，仅13%的企业能够正常出产。

 

从中期看，铅酸电池新批产能项目将变得十分困难，首要因为：1）各省市重金属排放施行严厉的总量操控；2）铅蓄电池项目审批施行终身问责制；3）铅污染事端仍在延伸。新建出产线需求1～1.5 年的时刻，短期内供需难改善。现在在出产的铅酸电池厂，仍存在环境污染隐患，工作整治仍将继续，商场会集度将继续进步。现在动力电池现已提价近20%，毛利率到达40%以上。

 

篇3：动力锂离子电池现状

1 锂离子动力电池开展现状

 

锂离子动力电池是一种新式电池, 与一般电池比较, 其不只具有较高的电压、能量, 并且运用寿数较长、无污染, 所以有着较高的运用价值, 对多种设备功用的进步都有着重要效果。在锂离子动力电池中, 其正极资料与电池的功用有着紧密联系, 对电池的安全性、能量密度、比功率特性等要素都有着重大影响。在实践生活中, 锂离子动力电池的正极资料较多, 包含Li Fe PO4、Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2、Li Co O2等。其间Li Co O2有着较高的比能量、安稳性高、作业功用优、并且在加工进程中较为便当, 在实践生活中能发挥出较好效果;可是另一方面, Li Co O2的安全性较差, 并且置办价格加高, 所以商场辐射半径较小。一般状况下, 一些运用Li Co O2作为正极资料的电池容量都较小, 所以在一些小型设备中运用较多, 能发挥出必定效果。Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2具有较大容量, 包含多种正极资料的优势, 并且在实践状况中, 其逆比容量往往能到达165m Ah/g以上, 所以在许多方面都能发挥出较好效果, 具有较大的开展潜力。在实践运作中, Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2具有较高的安全性, 且与Li Co O2比较, Li Ni1/3Co1/3Mn1/3O2的价格较低, 并且循环功用较强, 能够与电解液较好相容, 因而, 其在一些小型动力范畴有着较高的运用价值。Li Fe PO4具有较高的安全性、循环功用较强、耐高温功用较好, 因而, 其在实践生活中也能发挥出较好效果。但另一方面, Li Fe PO4能量较低、振实密度较低, 并且依据其本身加工特性, 所以运用本钱较高。因为每种正极资料都有着不同特性, 所以在实践运用进程中, 应依据需求挑选合适的正极资料, 这样才能更好保证锂离子动力电池的运作功用。

 

在锂离子动力电池的负极资料方面, 首要有两种办法, 一种是碳类资料, 另一种对错碳类资料。其间碳类资料的品种较多, 首要包含硬碳、软碳、天然石墨、复合碳等。在实践生活中, 碳类资料的获取途径较多, 并且运用本钱较低, 在锂离子动力电池中有着广泛运用。可是在实践状况中, 碳资料也存在着一些下风, 当其进行榜首次循环时, 会丢失掉较多的不可逆容量, 别的在高温状况下, 碳资料极易与电解液产生反响, 或许呈现爆破事端。实践生活中首要运用天然石墨作为锂离子动力电池的负极资料, 能起到较好效果。

 

2 锂离子动力电池运用远景

 

依据锂离子动力电池本身特性, 其在许多范畴都有着广泛运用, 包含卫星、电动轿车等, 具有较大的运用优势。在轿车范畴, 许多技能人员都将锂离子动力电池运用进电动轿车中, 既能给电动轿车供给较大的动力, 并且无污染, 运用本钱较低, 所以具有较高的运用价值。许多新动力轿车中都对锂离子动力电池进行了较好运用, 并且我国相应新动力轿车的推行也让锂离子动力电池的商场不断扩展, 为锂离子动力电池的开展带来了较大便当。一些技能人员将锂离子动力电池运用进了航天范畴中, 将其作为储能电源, 发挥出了较好效果。我国许多卫星中都对锂离子动力电池进行了运用, 为卫星的正常运作带来了便当。可是在实践状况中, 锂离子动力电池的价格一般较高, 并且保护本钱也较高, 所以需求技能人员加强对其的研讨, 经过更为先进的技能进步锂离子动力电池的安全性、运作功用, 并延伸其运用寿数, 然后全面提升锂离子动力电池的功用, 促进锂离子动力电池的更好开展。

 

结束语

 

在实践生活中, 锂离子动力电池有着较多优势, 包含能量高、电压高、运用寿数长、无污染等, 在手机、电脑、航天等范畴都有着广泛运用, 并起到了较好效果, 促进了多种工作的开展。因而, 依据锂离子动力电池的开展潜力, 技能人员需加强对其的研讨, 进步其全体运作功用, 并将其运用进多种工作, 充沛发挥出锂离子动力电池的效果, 然后更好为社会服务。

 

参考文献

 

[1]魏克新, 陈峭岩.依据自适应无迹卡尔曼滤波算法的锂离子动力电池状况估计[J].我国电机工程学报, 2014, (3) :445-452.

 

[2]徐蒙, 张竹茜, 贾力等.圆柱形锂离子动力电池放电进程电化学与传热特性研讨[J].我国电机工程学报, 2013, (32) :54-61.

 

篇4：动力锂离子电池现状

关键词：车辆工程；锂离子动力电池；不一致性；多参数分选；动态特性分选

 

中图分类号：U463.63 文献标识码：A

 

文章编号：1674-2974（2016）10-0023-09

 

Abstract：In order to improve the consistency for lithium-ion power battery of electric vehicle， to raise the available power and the utilization ratio of capacity for the battery pack， this paper put forward a battery sorting method based on the inconsistency mechanism analysis of battery. Firstly， the traditional sorting method， the main factor sorting method and the total factor sorting method for battery were completed respectively， and the comparative results show that the total factor sorting method is optimal. Secondly， the dynamic characteristics sorting was carried by fuzzy c-means clustering algorithm based on the total factor sorting results. Finally， the sorting effect was verified through experiments and the result shows that this sorting method can improve the inconsistency for battery pack effectively， and has a certain practical significance.

 

Key words：vehicle engineering； lithium-ion power battery； inconsistence； multi-parameter sorting； dynamic characteristics sorting

 

为了满意驱动电机供电电压和整车续驶路程的要求，电池组需求经过上百节电池单体串联或并联而成.电池单体之间的不一致性会使电池组在运用进程中存在“木桶效应”，这种现象的存在会下降电池组的充放电功率，削减电动轿车的续驶路程.

 

现在，处理电池不一致性的技能办法首要有电池分选、电池均衡以及电池热办理等办法，本文针对电池分选办法进行研讨.电池分选办法首要有单参数分选法、多参数分选法以及动态特性分选法，而多参数分选法与动态特性分选法相结合的办法是现在研讨的趋势.

 

多参数分选法选用多个特征参数对电池进行分选.刘千杰等[1]经过4次充放电循环，以容量差1%、 电压10 mV、内阻2 mΩ以及充电恒流比1%以内为一档对电池进行分类，分选效果较好；吴生先[2]以容量公役为额定容量的±1%，开路电压公役为±10 mV，内阻公役为±0.5 mΩ，自放电公役为±5 mV，分选效果也较好；Jonghoon Kim等[3-4]针对电压均衡技能或许造成的电压一致而荷电状况不一致的状况，提出了一种依据容量和内阻来进步锂离子动力电池组的电压和SOC一致性的办法.可是上述多参数分选办法并没有对分选变量进行优化，分选变量之间存在的相关性会影响分选成果.

 

动态特性分选依据充放电曲线对电池进行分选.单毅[5]经过对充放电曲线选用层次聚类的办法得到电池之间的差异度，实验标明该办法的分选效果较好；闻涛等[6]提出了一种依据特征向量的电池分选办法，可是规范电压特征向量较难确认，添加了分选工艺施行的难度；苑风云[7]搭建了以SOC为枢纽的电池等效电路模型，依据模型仿真得出的充放电曲线之间的相似性对电池进行分选；Raspa等[8]经过自组织图的办法依据电池的SOV改变来对电池进行分选.可是上述动态特性分选办法均没有考虑电池的其他参数，并且施行较为杂乱.

 

本文提出了一种多参数分选与动态特性分选相结合的分选办法.多参数分选以统计学软件SPSS为根底，运用因子剖析模块对分选变量进行优化，运用体系聚类模块别离对电池进行主因子分选和总因子分选；动态特性分选以电池的放电曲线为根底，经过MATLAB编程来完结含糊C均值聚类算法，然后完结对电池的分选.

 

1 不一致性剖析

 

电池的不一致性，是指同批次、同标准、同类型的电池，在电压、容量、内阻以及自放电率等特征参数上所表现出的差异性.

 

锂离子动力电池的不一致性首要在出产、运用和贮存进程中产生.出产进程中造成的电池不一致性会在运用和贮存进程中被累积扩展，比方，容量不同的两节电池进行串联充放电，经过的电流是相同的，在相一起刻内充放电容量是相同的，在容量小的电池到达其极限容量时，容量大的电池或许正处于未充满电或许未放完电的状况，这样就会造成能量糟蹋.假如重复进行充放电，则势必会使得容量小的电池一直处于深充深放状况，而容量大的电池一直处于浅充浅放状况，这样容量小的电池功用会越来越差，与容量大的电池的不一致性也会进一步加重.

 

所以在电池运用之前选用合理的办法对其进行分选显得尤为重要.

 

2 多参数分选

 

本文首要以统计学软件SPSS为根底对电池进行多参数分选.

 

2.1 分选变量的获取

 

以100节180 Ah电池为研讨方针来探求有用的电池分选办法，其技能参数如表1所示.

 

在进行多参数分选之前需求确认分选变量.分选变量能够以不一致性的表现办法为依据进行挑选.别的，电池的充电进程包含恒流充电和恒压充电两部分，一般先进行恒流充电，再进行恒压充电，恒流进程是产生极化的进程，而恒压进程则是消除极化的进程，恒压进程时刻越短，阐明恒流进程产生的极化越小，电池功用越抱负.终究选取均匀内阻、开路电压、自放电率、充电容量、放电容量以及恒流充电时刻占总充电时刻的比值这6个指标作为电池的分选变量.其间，均匀内阻取值为电池在1/3 C充满电和1/3 C放完电时内阻的均匀值，记为R；开路电压取值为电池在1/3 C充满电3 d后的电压值，记为D；自放电率取值为电池在40 ℃条件下1/3 C充满电后间隔7 d的电压降，记为E；充放电容量别离取值为电池在1/3 C规范充放电条件下的充放电容量，别离记为Q1，Q2；恒流充电时刻占总充电时刻的比值取值为电池在1/3 C充电条件下的恒流充电时刻占总充电时刻的比值，记为B.

 

为了获取分选变量的测验数据，运用NEWARE充放电设备别离对100节电池进行充放电实验.其间，电池的充放电实验相片如图1所示.

 

2.2 分选变量的优化

 

为了消除分选变量之间的相关性对分选成果的影响，一起削减分选变量，简化核算，能够对电池的分选变量进行因子剖析[9].

 

因子剖析是一种统计学办法，其最常用的理论公式如式（1）所示：

 

统计学软件SPSS将相联系数矩阵、反映像相关矩阵、Bartlett球度查验以及KMO查验这4个统计量作为判别因子剖析的条件.其间，经常选用的是Bartlett球度查验和KMO查验.

 

Bartlett球度查验经过判别相关矩阵来查验电池的分选变量是否适合做因子剖析.Bartlett球度查验的原假定为相关矩阵是单位阵，只要回绝该假定，因子剖析才是有意义的，而要回绝该假定就需求Bartlett球度统计量相应的概率值Sig小于给定的显著性水平；KMO查验是经过电池分选变量之间的相联系数来判别分选变量是否适合做因子剖析.KMO值越大，则分选变量间的相联系数越大，它们的一起性就越多.一般，KMO值到达0.7以上就能够选用因子剖析.

 

因为Bartlett球度查验和KMO查验都与分选变量间的相关矩阵有关，所以首要需求得到分选变量之间的相关矩阵.以选取的100节电池的6个分选变量的实验数据作为输入，经核算得到这6个分选变量的相关矩阵如表2所示.

 

由表2可知，电池的各分选变量之间具有较大的相关性，所以有必要对该相关矩阵进行Bartlett查验和KMO查验，得到的查验成果如表3所示.可见，Bartlett球度查验统计量相应的概率值Sig=0.000，小于给定的显著性水平0.050并且KMO=0.896>0.700满意因子剖析条件，所以选取的分选变量能够经过因子剖析来优化.

 

挑选主成份剖析法对选取的6个分选变量进行了因子剖析，得到如表4所示的主成份的贡献率.主成份的贡献率标明的是经主成份剖析法得到的各因子所能解说原分选变量的程度.

 

一般取特征值大于1的因子作为代表原变量的新变量[9].在表4中，有3个因子的特征值超过1，所以取这个因子作为新分选变量，即主因子F1，F2和F3.可见，分选变量经因子剖析后提取3个主因子即可表达其86.834%的内容.

 

得到的因子矩阵如表5所示.

 

表5中的因子矩阵是每个原始分选变量在各因子上的因子载荷，比方，放电容量=0.970×F1-0.049×F2+0.094×F3.由表中的因子载荷可知，榜首个因子首要表达的是放电容量、开路电压、充电容量以及恒流充电时刻占总充电时刻的比值这4个分选变量，第二个因子首要表达的是均匀内阻和自放电率这两个分选变量，而第三个因子则比较归纳地表达了各分选变量.

 

得到的因子得分系数矩阵如表6所示.

 

表6中每列的数据即是这3个主因子被原始分选变量标明的系数.比方：主因子F1=0.030×均匀内阻-0.320×开路电压+0.012×自放电率+0.252×充电容量+0.320×放电容量+0.265×恒流充电时刻占总充电时刻的比值.

 

综上，最初的6个分选变量经因子剖析后转化为3个变量（即3个主因子）就可表达原来分选变量的大部分信息，所以选取这3个主因子作为新的分选变量.别的，依据每个主因子能够表达原始分选变量的程度可将其归纳为一个总因子，这个总因子的加权系数依照表4来确认，即总因子F=49.434%×F1+20.667%×F2+16.733%×F3.

 

2.3 电池的分选成果

 

聚类剖析是直接比较各事物之间的性质，将性质附近的事物归为一类，性质不同较大的事物归入不同类的技能.

 

聚类剖析中样本间间隔以及样本与类、类与类之间间隔的核算办法至关重要.鉴于平方欧氏间隔衡量的广泛运用，选取该间隔作为样本间间隔的衡量规范.该间隔的表达式如式（2）所示.因为离差平方和法在实践运用中分类效果较好，运用较广，所以选取该办法来对电池进行聚类.

 

下面依照体系聚类的办法别离对电池样本进行主因子分选和总因子分选，并与传统分选法进行比照.别的，为了便利验证分选效果，在依照下面办法进行分选时，将一切的电池均分为4类.

 

1）传统分选法

 

传统分选法直接依照电池厂家传统的做法将放电容量、内阻和开路电压作为分选变量，即首要依据放电容量、内阻和开路电压进行电池单体的挑选，再按容量组内差、内阻组内差以及电压组内差进行分组，依照这种办法得到的分选成果如表7所示.

 

2）主因子分选法

 

主因子分选法是将3.2节中经因子剖析后生成的3个主因子F1，F2，F3作为分选变量，运用SPSS软件中的体系聚类办法对电池进行聚类，其间，样本间间隔的衡量办法选用平方欧式间隔，聚类办法选用离差平方和法.得到的分选法成果如表8所示.

 

3）总因子分选

 

总因子分选法是将总因子F作为分选变量，运用SPSS软件中的体系聚类对其进行聚类，其间，样本间间隔的衡量办法仍选用平方欧式间隔，聚类办法仍选用离差平方和法.得到的分选成果如表9所示.

 

2.4 多参数分选效果比照

 

因为每节电池分选变量的初始数据是已知的，能够依据这些初始数据对分选出的各类电池进行点评，如表10所示，用各类电池的均匀放电容量和均匀自放电率来对此类电池功用进行点评.

 

由表10可知，传统分选法仅将内阻、开路电压和放电容量作为分选变量，并没有考虑自放电率等要素的影响，所以每一类电池的均匀放电容量均相对较高，可是其均匀自放电率也均较高，并且或许散布并不均匀；主因子分选法尽管考虑的要素较多，可是它并没有依照每个主因子对原分选变量的解说程度进行加权，分选出的每类电池的均匀放电容量和均匀自放电率均居中，而总因子分选考虑的要素较全面，并且依照每个主因子对原分选变量的解说程度进行了加权，所以由其分选出的每类电池的均匀放电容量均较高，均匀自放电率均较低，并且类与类之间不同较大，其分选效果最好.

 

3 动态特性分选

 

多参数分选法是静态分选，尽管能反映出动力电池的某些特性，但首要是外部特征，也无法反映出充放电进程中电池特性的改变趋势；动态特性分选法以放电曲线为依据，考虑了电池在充放电进程中其内部结构的不同，结合多参数分选，能够挑选出一致性较好的电池，然后进步电池组的功用.

 

3.1 电池充放电曲线的离散拟合

 

由多参数分选成果实验比照可知，总因子分选法在3种多参数分选办法中是最好的，可是因为分选出的第Ⅲ类电池功用相对较差，第Ⅳ类电池仅有1节，所以只能在第Ⅰ类（29节）和第Ⅱ类（53节）电池的根底上再进行动态特性分选.

 

在电池充放电曲线上选取p个采样点，则电池的充放电曲线能够转化为一个一维特征向量.关于一组待分类的n节电池，能够将一簇充放电曲线转化为一个n×p维的原始数据阵.

 

电池之间功用的不同会导致电池的充放电时刻不同.为了使代表每节电池的特征向量长度相同，便于核算电池之间的间隔，需求对每节电池的充放电数据进行拟合，这儿仅对放置和放电部分进行，得到了代表每节电池的100个放置数据点和500个放电数据点，共600个数据点来代表一节电池.

 

3.2 电池的动态特性分选

 

对电池的动态特性分选需求确认聚类办法，本文依据电池的充放电曲线选用含糊C均值聚类算法来对电池进行分选.

 

含糊C均值聚类算法是Jim Bezdek博士在1973年提出的一种依据方针函数的聚类算法[10].下面临它的从属度函数、相似性函数以及方针函数进行简略的介绍.

 

1）从属度函数

 

从属度函数用于标明一节电池属于某一类电池的程度，用uA（X）标明，假如它的值是1，则阐明这节电池完全属于某一类电池.由归一化规定知，一个数据集的从属度的和总等于1，即假如有n个样本，c个聚类中心，则

 

2）相似性函数

 

选取平方欧氏间隔作为相似性函数，此间隔越小，阐明两个样本越相似.

 

3）方针函数

 

这两个必要条件使得含糊C均值聚类算法成为一个迭代进程.此进程详细如下：首要，需求初始化U，并且使其满意求和为1；其次，用式（8）核算c个ci；终究依据式（6）核算方针函数，假如满意条件，则算法停止，假如不满意条件，则用式（9）核算新的U，再从头初步核算.

 

依据含糊C均值聚类算法的介绍，在总因子分选法的根底大将n节电池样本聚成c类.为了便利验证，以终究挑选出的电池节数m=4为例，其算法流程如图2所示.

 

依照图2所示的流程，运用MATLAB编程完结该算法，然后得到运用动态特性分选办法分选的成果.

 

以第Ⅰ类电池（29节）为例，因为电池节数较多，所以先将其分为3类，再针对每一类进行含糊C均值聚类，得到的聚类成果如图3所示.方针函数J迭代了13次就到达了1e-5，满意设定条件，迭代停止.

 

由图3可知，29节电池中的第2类仅包含2节电池，可将其舍掉，第1类和第3类别离包含13和14节电池，能够继续对其别离再进行聚类.

 

1）13节电池的聚类成果：

 

当聚为3类时，得到如图4所示的聚类成果.

 

当聚为4类时，得到如图5所示的聚类成果.

 

由图4和图5知，无论聚为3类仍是4类，61，78，80，87这4节电池一直聚为一类，所以能够以为这4节电池的一致性较好.

 

2）14节电池的聚类成果：

 

当聚为3类时，得到如图6所示的聚类成果.

 

当聚为4类时，得到如图7所示的聚类成果.

 

由图6和图7可知，聚为4类时的第1类电池（6节）均包含在聚为3类时的第1类电池（8节）中.为了挑选出一致性较高的4节电池，对聚为4类时的第1类电池继续进行聚类.

 

关于这6节电池，当聚类数为3时，得到如图8所示的聚类成果.由图4，图8可知，每一类电池数均小于4节，而本文终究聚类的电池数一致为4节，所以以为聚类数为3时是不合理的.

 

当聚为2类时，得到如图9所示的聚类成果.可见，10，15，28，90这4节电池聚为一类.所以这14节电池中，10，15，28，90这4节电池的一致性较好.

 

篇5：动力锂离子电池现状

作者: userhung发布日期: 2008-09-08

 

锂离子电池(Lithium Ion Battery，简称LIB)是继镍镉电池、镍氢电池之后的第三代小型蓄电池。作为一种新式的化学电源，它具有作业电压高、比能量大、放电电位曲线平稳、自放电小、循环寿数长、低温功用好、无回忆、无污染等突出的长处，能够满意人们对便携式电器所需求的电池小型轻量化和有利于环保的双重要求，广泛用于移动通讯、笔记本电脑、摄放一体机等小型电子设备，也是未来电动交通东西运用的抱负电源。

 

锂离子电池自1992年由日本Sony公司商业化初步便迅速开展。2000年以前国际上的锂离子电池工业基本由日本独霸。近年来，跟着我国和韩国的崛起，日本鹤立鸡群的局面被打破。2003年全球出产锂离子电池12.5亿只，其间我国出产4.5亿只（含日本独资和合资），国内电池公司产值大于2.8亿只，占全球锂离子电池总产值的20％以上。近几年我国锂离子电池产值均匀以每年翻一番的的速度高速添加，专家猜测，未来几年，跟着一批骨干企业出产规划的不断扩展，搜集和笔记本电脑、摄像机、数码相机等便携产品的继续添加，我国锂离子电池工业仍将保持年均匀30％以上的添加速度，2004年国内小型锂离子电池可达日产200～300万只，全年产值超过6亿只。

 

锂离子电池能否成功运用，关键在于能可逆地嵌入脱嵌锂离子的负极资料的制备。这类资料要求具有： ①在锂离子的嵌入反响中安闲能改变小;②锂离子在负极的固态结构中有高的分散率;③高度可逆的嵌入反响;④有杰出的电导率;⑤热力学上安稳一起与电解质不产生反响。现在，研讨作业首要会集在碳资料和其它具有特别结构的化合物。

 

1.碳负极资料

 

碳负极锂离子电池在安全和循环寿数方面显示出较好的功用，并且碳资料价廉、无毒，现在商品锂离子电池广泛选用碳负极资料。

 

众所周知，碳资料品种繁复，现在研讨得较多且较为成功的碳负极资料有石墨、乙炔黑、微珠碳、石油焦、碳纤维、裂解聚合物和裂解碳等.在很多的用作碳负极的资猜中，天然石墨具有低的嵌入电位，优秀的嵌入－脱嵌功用，是杰出的锂离子电池负极资料。一般锂在碳资猜中构成的化合物的理论表达式为LiC6，按化学计量的理论比容量为372mAh/g。近年来跟着对碳资料研讨作业的不断深入，现已发现经过对石墨和各类碳资料进行外表改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳资猜中构成纳米级的孔、洞和通道等结构，锂在其间的嵌入－脱嵌不光能够按化学计量LiC6进行，并且还能够有非化学计量嵌入－脱嵌，其比容量大大添加，由LiC6的理论值372mAh/g进步到700mAh/g～1000mAh/g，因而而使锂离子电池的比能量大大添加。所以近年来锂离子电池的研讨作业重点

 

在碳负极资料的研讨上，且现已获得了许多新的开展。Okuno等[8]研讨了用中介相沥青焦炭(mesophase pitch carbon，MPC)润饰的焦炭电极，发现焦炭电极的比容量仅170mAh/g～250mAh/g，焦炭和MPC按4∶1的比例混合，比容量为277mAh/g，而用MPC润饰的焦炭电极端比容量为300mAh/g～310mAh/g。马树华等[9]在中介相微球石墨(MCMB)电极上人工沉积一层Li2CO3或LiOH膜，电极的容量及初度充放电功率均有必定的改善。

 

邓正华等选用热离子体裂解天然气制备的天然气焦炭具有较好的嵌Li才能，初度放电容量为402mAh/g，充电量为235mAh/g，充放电功率为58.5%。冯熙康等[11]将石油焦在复原气氛中经2600℃处理后制得的人工石墨外部包覆碳层，发现处理后的这种资料有较高的比容量(330mAh/g)，较好的充放电功用，较低的自放电率。

 

三洋公司选用优质天然石墨作负极，石墨在高温下与适量的水蒸气效果，使其外表无定形化，这样Li+较简略嵌入石墨晶格中，然后进步其嵌Li的才能。

 

碳负极的嵌Li才能对不同的资料有所不同，首要是受其结构的影响。如Sony公司运用聚糠醇的化合物，三洋公司运用天然石墨，松下公司选用中介相沥青基碳微球。一般说来，无定形碳具有较大的层距离和较小的层平面，如石墨为0.335nm，焦炭为0.34nm～0.35nm，有的硬碳高达0.38nm，Li+在其间的分散速度较快，能使电池更快地充放电。Dohn描述了石墨层距离d002与比容量的联系，标明随d002的增大，放电比容量增高。Takami研讨了中介相沥青基纤维在不同温度下的层距离和分散系数，以为层距离取决于碳的石墨化程度，石墨化程度添加可下降Li+分散的活化能，并有利于Li+的分散。

 

高比容量的碳负极资料，能够极大地进步锂离子电池的比能量，可是部分裂解的碳化物有一个显着的缺陷便是电压滞后，即充电时Li+在0V(vs.Li+/Li)左右嵌入，而放电时在1V(vs.Li+/Li)脱嵌，尽管此类电池充电电压有4V，但实践上只要3V的作业电压。Takami等以为酚醛树脂、聚苯胺、微珠碳等显着有电压滞后现象。此外，这类资料的制备工序杂乱，本钱较高。

 

天然鳞片石墨用作锂离子电池负极资料的缺乏之处在于石墨层间以较弱的分子间效果力即范德华力结合，充电时，跟着溶剂化锂离子的嵌入，层与层之间会产生剥离(exfoliation)并构成新的外表，有机电解液在新构成的外表上不断复原分解构成新的SEI膜，既消耗了很多锂离子，加大了初度不可逆容量丢失，一起因为溶剂化锂离子的嵌入和脱出会引起石墨颗粒的体积膨胀和缩短，致使颗粒间的通电网络部分中断，因而循环寿数很差。

 

对鳞片石墨进行润饰，能够大大进步它的可逆容量和循环寿数.Kuribayashi等选用酚醛树脂包覆石墨，在700～1200℃慵懒气氛下热分解酚醛树脂，构成以石墨为中心、酚醛树脂热解碳为包覆层的低温热解碳包覆石墨。包覆层在很大程度上改善了石墨资料的界面性质。低温热解碳包覆的石墨不只具有低电位充、放电渠道;一起借助于与电解液相容性好的低温热解碳阻挠了溶剂分子与锂离子的共嵌入，防止了中心石墨资料在插锂进程中的层离，削减了初度充、放电进程中的不可逆容量丢失并延伸了电极的循环寿数。此外，对碳资料的改性办法还有外表氧化、机械研磨和掺杂等，能够有用进步电极的电化学功用。

 

2．非碳负极资料

 

近年来对LIB非碳类负极资料的研讨也十分广泛。依据其组成一般可分为：锂过渡金属氮化物、过渡金属氧化物和纳米合金资料。锂过渡金属氮化物具有很好的离子导电性、电子导电性和化学安稳性，用作锂离子电池负极资料，其放电电压一般在1.0V以上。电极的放电比容量、循环功用和充、放电曲线的平稳性因资料的品种不同而存在很大差异。如Li3FeN2用作LIB负极时，放电容量为150mAh/g、放电电位在1.3V(vs Li/Li+)附近，充、放电曲线十分平整，无放电滞后，但容量有显着衰减。Li3-xCoxN具有900mAh/g的高放电容量，放电电位在1.0V左右，但充、放电曲线不太平稳，有显着的电位滞后和容量衰减。现在来看，这类资料要到达实践运用，还需求进一步深入研讨。SnO/SnO2用作LIB负极具有比容量高、放电电位比较低(在0.4~0.6V vs Li/Li+附近)的长处。但其初度不可逆容量丢失大、容量衰减较快，放电电位曲线不太平稳。SnO/SnO2因制备办法不同电化学功用有很大不同。如低压化学气相沉积法制备的SnO2可逆容量为500mAh/g以上，并且循环寿数比较抱负，100次循环以后也没有衰减。在SnO(SnO2)中引进一些非金属、金属氧化物，如B、Al、Ge、Ti、Mn、Fe等并进行热处理，能够得到无定型的复合氧化物称为非晶态锡基复合氧化物

 

(Amorphous Tin-based Composite Oxide 简称为ATCO)。与锡的氧化物(SnO/SnO2)比较锡基复合氧化物的循环寿数有了很大的进步，但依然很难到达工业化规范。

 

纳米负极资料首要是期望运用资料的纳米特性,削减充放电进程中体积膨胀和缩短对结构的影响,然后改善循环功用。实践运用标明:纳米特性的有用运用可改善这些负极资料的循环功用,但是离实践运用还有一段间隔。关键原因是纳米粒子随循环的进行而逐渐产生结合,然后又失去了纳米粒子特有的功用,导致结构被损坏,可逆容量产生衰减。此外，纳米资料的高本钱也成为约束其运用的一大妨碍。

 

某些金属如Sn、Si、Al等金属嵌入锂时，将会构成含锂量很高的锂-金属合金。如Sn的理论容量为990mAh/cm3，挨近石墨的理论体积比容量的10倍。合金负极资料的首要问题初度功率较低及循环安稳性问题，有必要处理负极资料在重复充放电进程中的体积效应造成电极结构损坏。单纯的金属资料负极循环功用很差，安全性也欠好。选用合金负极与其他柔性资料复合有望处理这些问题。

 

总归，非碳负极资料具有很高的体积能量密度，越来越引起引起科研作业者爱好，可是也存在着循环安稳性差，不可逆容量较大，以及资料制备本钱较高级缺陷，至今未能完结工业化。负极资料的开展趋势是以进步容量和循环安稳性为方针，经过各种办法将碳资料与各种高容量非碳负极资料复合以研讨开发新式可适用的高容量、非碳复合负极资料。

 

3．工业化现状

 

在锂离子电池负极资猜中，石墨类碳负极资料以其来源广泛，价格廉价，一直是负极资料的首要类型。除石墨化中间相碳微球（MCMB）、低端人工石墨占有小部分商场份额外，改性天然石墨正在获得越来越多的商场占有率。我国具有丰厚的天然石墨矿产资源，在以天然石墨为质料的锂离子负极资料的工业化方面，深圳贝特瑞电池资料有限公司以高新科技促进传统工业的开展，运用一起的整形分级、机械改性和热化学提纯技能，将一般鳞片石墨加工成球形石墨，将纯度进步到99.95%以上，最高能够到达99.9995%。并经过机械交融、化学改性等先进的外表改性技能研制、出产出具有国际领先水平的高端负极资料产品，其初度放电容量达360mAh/g以上，初度功率大于95%，压实比达1.7g/cm3，循环寿数500次容量保持在88%以上。产品出口至日本、韩国、美国、加拿大、丹麦、印度等国家，并在国内40余家锂电厂家运用。该公司年产1800吨天然复合石墨（MSG、AMG、616、717、818等）、1200吨人工石墨负极资料（SAG系列、NAG系列、316系列、317系列）、3000吨球形石墨（SG）、5000吨天然微粉石墨和600吨锰酸锂正极资料，并正在不断扩展出产规划，一起能够依据客户的需求、工艺、设备以及存在的问题为客户开发客户需求的产品。出产的产品品质安稳、均一，具有很好的电化学功用和杰出加工功用，可调产品的比外表积、振实密度、压实密度、不纯物含量和粒度散布等。首要出产设备和检测仪器均从国外进口，然后构成该公司一起的中心竞争力的一部分。在锂离子电池负极资料工作贝特瑞现已引领了该工作的开展方向。

 

篇6：锂离子电池

校园的通用教育方式让学生能适应很多范畴的作业：轿车、铁路、船舶工业，核动力，海洋可再生动力，机器人技能，金融数学，海洋学或环境学等等。校园的大部分结业生的榜首份作业一般都在企业的研制部或许企划部，不久便能到达办理和项目总监的方位。ENSTA ParisTech是由法国国防部领导下的公共教育科研机构。

 

参与校园的教育活动的，不只要ENSTA ParisTech的教师，研讨员，还有在经济，工业范畴了解最新技能革新的教员。

 

科研是 ENSTA ParisTech 的另一首要任务。校园的五大系和法国、欧洲甚至全球的其他大学以及科研机构在多个范畴都有科研协作。很多来自CNRS，INSERM 和归纳理工的科研人员和 ENSTA 的教授一起开展科研活动。

 

ENSTA 教授授于学生们的常识充沛投合企业的需求。课程的规划便是为了让学生们将来能便利地融入企业生活，尽快地从高技能含量的岗位（研制部分，企划部分）转移到能够办理和统筹项目的职位。ENSTA 致力于带给该校的工程师们厚实的常识根底，以便他们将来能从事一起具备多种职责的作业，这是当今和将来的工程师将面临的典型应战。工程师们需求关怀的内容往往很少局限于某一特别的技能范畴。

 

教育计划中安排有10个月的实习，一切的学生都具有至少3个月在国外的学习或实习阅历。ENSTA ParisTech的工程师教育共三年（榜首年只针对经过参与公共选拔的学生）。每学年分为两学期，包含三个学时附近的大的教育模块： 公共的科学课模块（约500学时）约700学时的自主挑选的科学课模块 约700学时的经济，言语，文化课模块

 

ENSTA 的教育一起包含一些实习和实践课题项目。第二学年（硕士课程榜首年）结束前的研讨实习是学生榜首次触摸科研的时机。榜首学年，第二学年中的工业实习以及第三学年的结业实习让学生有时机更多的了解公司。为了向学生供给国际经验，校园要求学生有一段在国外的教育阅历。这种阅历能够是许多办法，例如公司里的实习，协作校园的学习等。

 

“工程师文凭” 教育二年级（相当于工科硕士一年级）以两个半月的理科中心课程为初步，期间主修运用数学和统计数学，力学，编程以及信息技能。

 

第二学期，学生有数个可自选的独立单元课程。针对现在的科研开展，这些课程为学生完结自主实验室科研项目（“PPL”）供给了必要的常识。（“PPL”）是一项科研性的实习。从五月上旬初步，继续时刻在两个月到四个月之间。学生要独安闲 ENSTA 的校内实验室或是校园在法国或许国外的科研协作部队中完结个人的科研项目。除了理工科课程以外，学生要接受法令，经济，办理，文化，交流和外语教育。这些课程贯穿整个全年，除了终究学生做 PPL 的两个月。

 

工科硕士的第二年针对工业运用，主攻高级专业化课程。为此，除了全面的工程学教育，学生还将会获得成为某一个特定范畴的工程师所需求的专业技能，使他们能在这个范畴开启自己的工作生涯。

 

学生需求在校园供给的专业中作出挑选。某个专业有四个单元的课程，每个单元课程包含84小时的教育时刻。关于大部分专业，学生能在很多的单元课程中进行挑选。这些挑选首要取决于他们对自己将来的工作道路的规划和侧重点。校园一般组织教育游览，以便让学生们能对相关的工作有更详细的知道。专业方向挑选

 

除了经济，办理，法令的课程外，学生还将参与ATHENS programme。一起，校园还设有言语，求职面试课程。工程师教育以第二学期的结业实习（“PFE”）结束。它一般以公司实习的办法进行，学生以年轻工程师的身份在法国或许国外的公司实习。结业实习项目也能够在某一研讨机构的实验室做先进的科研项目。

 

结业实习项目（法语页面）

 

公司实习在训练工程师学生的进程中起着重要的效果。它是衔接工作国际不可代替的桥梁，经过它，学生知道到工作国际的多样性，利害联系和需求。它一起也让学生对工程师这个工作有了更清楚的知道，协助他挑选将来自己期望作业的范畴。

 

校园有将近700 名辅佐教师。这些教师都是专职工程师。他们在 ENSTA 的教育中给学生供给了最新工业范畴的专门常识。校园第三年的课程（从本质上来说更具实践性）是这一体系的最大受益者。每一个专业都有一名校园的专职教师授 课，他们从校园的辅佐教师那里得到各种协助，而辅佐教师们也在需求时与其余老师商讨某些特别的常识点。

 

为了呼应工业界的普遍意愿和开展对环境的考虑更周到、更节能的公共机动才能，电动车辆工程专业硕士的课程由4个巴黎高科的工程师大校园（国立高级工程技能学院（Arts et Métiers ParisTech），国立高级先进技能学院（ENSTA Paristech），国立高级矿业学院（Mines ParisTech），国立高级路桥学院（Ecole des Ponts ParisTech）），在雷诺公司的协作下，与法国电力集团和轿车工业集团的支撑下联合开设。

 

这种直接面向未来轿车工业需求的工作化立异技能的训练，方针在于获得和加深从传统内燃机车辆到电动车辆转变所需必要的技能常识。

 

由此，我们校园供给给学生两门专攻课程： 一门依据陆路运送的机械和电力规划

 

另一门依据其他会因电动轿车的大规划引进而带来重要影响的工作

 

一起，公共中心课程是从10月到12月，在巴黎高科的四所校园内完结的。电动车辆的可继续机动性这一难题及其影响 电动车辆能量学 电动车辆规划东西

 

名为 “电动车辆能量操控：从分配网络到车轮” 的选修课将从1月到3月底在里尔的国立高级工程技能学院中心完结。传统机电到车轮马达的转换 静态转换（电力电子技能）能量贮存

 

体系的操控和指挥大作业

 

名为 “电动轿车的制作与规划” 的选修课将从1月到3月底在国立高级先进技能学院完结。运用于电动轿车的机械工程技能 运用于电动轿车的电气工程技能 机械体系和电气体系的耦合

 

法国SAFT 公司是国际闻名的锂电池出产公司，其各品种型锂离子电池已广泛运用于卫星、UUV（无人水下飞行器）以及各类便携式电子设备上。据美国动力杂志报道，上世纪末，SAFT英国分公司就曾与英军协作研制过一款24 V，12Ah 容量的锂电池。现在该公司出产的圆柱型单体锂离子电池比能量到达143 Wh/kg，80%DOD 的比功率345 W/kg，为配备潜艇而制作的锂离子动力电池，单体容量为3000 Ah 级。

 

在电池规划、正负极资料制备工艺、电解液及其添加剂改善、电池出产工艺和一体化电 池保护电路等方面进行了深入研讨，并将很多研讨成果运用到了出产实践中。

 

锂离子动力电池具有能量高、分量轻、绿色环保无污染等长处，运用规划广泛，其运用范畴包含数码产品、家用电器、电动东西、电动轿车、航空、航天和武器配备等。

 

法国政府给予电动轿车高度重视和支撑，出台了许多鼓舞研制和出产工业化的优惠，支撑，补贴和扶持政策。法国政府，法国电力公司，标致-雪铁龙轿车公司和雷诺轿车公司签署协议，一起承当开发和推行电动轿车，并且合资组建了电动轿车的电池公司--萨夫特公司承当电动轿车的高能电池的研讨和开发。