Trojan电瓶新时期锂电池生产标准化研究

摘要：锂电自身的应用范畴也颇为广泛，依据市场统计情况而言，锂离子电池于电子产品领域主要涵盖手机、笔记本电脑、数码相机这类便携式数码产品；于交通工具这一范畴则是电动自行车以及电动汽车等电动交通工具；同样在国防军事层面、在航天航空领域以及储能领域存在应用。伴随电动汽车与绿色能源行业的兴起，于动力和储能应用领域具备优异表现的锂电池实现了较快发展。然而由于受到技术水平的限制，锂电池的发展遭遇瓶颈并且在一定程度上对其应用形成了限制。此文意在于探究标准化于锂电池生产范畴之内的可行性，从而企求冲破技术限制，进而拓展锂电应用。

关键词：锂电池；标准化；技术限制

引言：

20世纪70年代，爆发过两次世界性的石油危机，这让人们认识到了能源的重要性，经实验表明，电能是最为干净且最为便捷的能源。另外，我们清楚石油资源是不可再生的，我国是资源短缺的大国，这致使我国从使用有污染的石油资源转向无污染且可再生的化学电池的迫切性又有所增强。锂电池因比能量大、循环寿命长、安全性能好、无公害、无记忆效应、自放电小、工作温度范围高等优点，逐渐取代了电动车的市场，成为当今电动车电池的主流。因其在能量密度方面、循环寿命方面、安全性等方面具备较好的综合性能，锂电池从而得到了广泛应用，在电动汽车领域更是占据重要地位。目前，锂电池的充电速度、续航里程、使用寿命等参数，是评价电动车性能的重要依据。这是有关锂电池方面以及其发展现状的内容 。

1.1锂电池内涵概述

在电化学体系里，存在包括金属锂、锂合金以及锂离子、锂聚合物的电池，这就是锂电池。锂电池大体上能分成两类，一类是锂金属电池，另一类是锂离子电池。锂金属电池一般是不可充电的，而且里面含有金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，同时是能够充电的。因为锂离子电池性能出色，锂金属电池渐渐被淘汰，一般人们乐意把锂离子电池称作锂电池。锂离子电池是指那种以锂离子嵌入化合物作为正极材料电池的总的称呼。这是一种充电电池，其工作主要依靠锂离子于正极与负极之间来回移动。锂离子电池的正极材料，常用锂离子能够嵌入的化合物，也就是那种含锂氧化物或者复合氧化物，像钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等。锂离子电池的负极材料，常用锂离子可以插入的化合物，主要包含锂 - 碳层间化合物LixC6、TiS2、WO3、NbS2、V2O5等，其中LixC6的应用最为广泛，通常采用石墨结构的碳素材料，用焦炭素材料也行。充电时，锂离子从正极脱离嵌入到负极，经过电解质，此时负极处于富锂状态，放电过程与之相反。锂离子电池的电解质溶液有两类，一类是有机溶剂与无机电解质体系，其中碳酸丙酯是常用有机溶剂，LiPF6是常用无机电解质。另一类是固体聚合物电解质，像凝胶聚合物和全固态聚合物等。锂离子电池如此在正负极间往返，被巧妙地称作摇椅电池。

1.2锂电池发展现状

我国便携式消费电子行业中，智能手机、平板电脑等，还有移动电源发展得突飞猛进，这带动了小型锂离子电池平稳上行。另外，新能源汽车出现之相继，国家纷纷出台众多扶持新能源汽车的政策，大型动力锂离子电池市场需求一步步渐次增多，中国的锂离子电池产业踏足进入发展高阶段。TollefsonJ所著的Carindustry：chargingupthefuture文章指出，被运用在电动车上的镍氢电池，其发展已然呈现出局限性，镍氢电池在储蓄能力方面相较于铅酸电池更高，然而，伴随电动车不断发展，镍氢电池的缺点已然暴露出来了。于名为longcyclelifelithium - airbattery的这篇论文里面，介绍了一种处于研发进程中的固态锂空气电池，此电池的工作温度范围能够抵达30摄氏度至105摄氏度，并且其稳定性以及比能量是高的。照此情形来看，锂电池在国内以及国外都有着颇为广阔的应用前景。

2锂电池的局限

化学电池性能展现于能量密度、充放电速率、循环寿命、安全性等层面。当下常见锂电池材料含钴酸锂、锰酸锂、三元锂、磷酸铁钛酸锂。依靠对比能够明白，锂电池首要性能指标间存有相互制约关联[1]。目前基于综合性能考量，动力锂电池较多采用磷酸铁锂与三元锂。受当前技术水准限制，锂电池发展碰到能量密度与充放电倍率两大瓶颈 。当前，锂电池所具备的能量密度是200Wh/kg ，在近期存有预计，能够提升至300Wh/kg ，而远期的计划是达到500Wh/kg 。就算预想之中的性能提升全部可以实现，然而锂电池的能量密度相较于汽油的12000Wh/kg ，依旧还是偏低一些。如此一来，便对电动汽车的续航能力形成了限制，在其长距离行驶期间，理所当然地需要进行多次充电。

现阶段，动力锂电池的常规充电速度是1C，充到满电状态的典型用时大概是3小时上下。相较于燃油车只需数分钟的加油时间，电动车冗长的充电时长给车辆使用造成诸多不便。虽说一些动力锂电池的极限充电速度能够达到4至5C，然而这样的充电速率会损耗电池的使用寿命，不能长久使用。并且，过快的充电速度还会对锂电池的安全性产生影响，增加热失控的风险。由此能够看出，锂电池在使用过程中遭遇的主要症结是容量受限以及充电时间过长。这致使此刻的电动汽车相较于传统的燃油汽车而言，呈现出“跑不远、停靠久”的状况。与此同时，锂电池的理论使用期限虽说比较长（能够达到 10 年），然而受到使用工况、环境温度等方面的影响，动力锂电池的实际寿命常常仅有 5 至 7 年。这便造成电池的寿命比车辆要短，在车辆全寿命期内电池需要进行更换，进而明显增加了电动车的使用成本。所以，锂电池的局限性对电动车的发展形成了制约，而若要突破这种局限性则需要在电化学和材料领域获取突破性进展，这在当下难以预料[2]。

3锂电池标准化生产的优势

我们可以在当下技术突破还没有什么希望的时候，但通过改变锂电池的制造以及使用模式去避开一部分技术难题，进而推动锂电池的应用，由国家针对锂电池生产工艺予以评估，挑选出在技术及经济方面有优势的工艺充当行业标准，开展单体、电池包、接口这一类统一的标准化生产，与此同时，把车载电池封装成能够人工在现场进行装卸的插拔式模块，模块规格保持一致并且能够依据实际需要加装工况指示以及散热等附件。如下优势存在于这种生产、应用方式之中：其一，电池通用性得以提高，同类型车辆的电池能够互换，进而降低了电池的使用与维护成本[3]；其二，电动车能够和电池解绑进行销售，电池可采用租赁使用的方式，或者仅作为出售电能的容器来收取服务费，如此便能大大降低电动车的购买以及养护费用；其三，电动车补充电能之际，可以直接在充电站快速更换电池模块，这能够大大节省充电时间 。（4）可插拔式电池模块，其体积处于适中状态，因便于运输，故而能够采用汽车进行运载，进而能提供移动充电以及应急电源的服务，如此一来增强了锂电池使用的灵活性，还扩展了应用领域[4]。（5）充电站能够利用每天用电的低谷时段来为电池模块充能，这样可提高低谷电网闲置电能的利用率，在协助市政电网达成“削峰填谷”的同时，还能够凭借峰谷销售电价的差额获取利益。像这样对节能有利，同样对于充电站的经营也是利好 。综上所述，借助锂电池标准化生产，能够避开当下的技术瓶颈，凭借现有的技术手法，改善并扩展锂电池的应用。

结论：

于当下当前的现有技术状况情形之下，靠着锂电池生产达成标准化以及统一化，能够去克服电池技术方面存在的部分不足之处缺点，进而让锂电池的应用实现通用化、便捷化以及低成本化。在电动车行业正处于快速发展态势的如今当下时代，具备规格统一、性能稳定这些特性特点的锂电池，将会给清洁能源的应用以及普及注入全新的活力动力。