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最有前景的动力电池-锂电池

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 未来新能源将在能源结构中占据越来越高的比例,电能的存储及利用是能源结构转型中的关键环节。电池循环寿命超过5000次、价格低于1.5元/Wh,或者循环寿命超过10000次、价格低于3元/Wh将是截至2020年储能锂离子电池的研发和生产目标;而能量密度高于350 Wh/kg、成本低于0.8元/Wh以及使用寿命长达10年的高安全性动力锂电池未来将会是长期的研究热点。

 

动力电池安全性是当前动力电池企业和车企普遍关心的问题,新体系高能量密度电池仍然是科研院所的前沿课题,以金属锂为负极、固体锂离子导体为电解质的锂空气或锂硫电池被认为是动力电池未来的发展方向。

 

全球已经进入从化石能源向可再生能源转变的时期,环境保护与新能源技术的开发是世界各国关注的热点。汽车虽然是21世纪最重要的交通工具,但是其带来的环境污染也成为全球性问题。

 

随着汽车数量越来越多、使用范围越来越广,产生的负面作用也越来越大。开发电动汽车(EV),已成为世界各国的首要任务。

 

近十年来,中国政府、高校、汽车制造商和电池公司已投入大量的人力、资金加速电动汽车的研发,中国已经成为世界电池技术、制造及市场密集的地区。锂离子电池因具有高能量密度、高功率密度、体系丰富的特点,成为公认的最有前景的动力电池,但作为一个新兴产业,锂电池在技术、设备和应用方面还有很大的发展空间

了解荷电状态对锂电池的重要意义

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 近年来,环境问题,能源问题日益严重,已经影响到了人们的日常生活人们一方面探索新能源,另一方面开发先进的能源管理方式磷酸铁锂电池安全无污染,可大电流放电等众多优点被人们广泛关注,在后备电源,汽车等领域得到了广泛应用

 

锂电池管理系统BMS(Battery Management System)也应运而生成为很多科研机构的研究热点简单来说,BMS管理系统就是动态监测电池运行过程中的各种参数,并根据采集到的数据信息进行容量估算,评估电池状态;再根据预设的电池管理策略,做出进一步的处理

 

如需要时进行备用电源放电,电量不足时进行充电,出现异常时进行报警等锂电池管理系统的关键技术是对电池的荷电状态估算,准确的荷电状态(SOC)的估计对提高电池使用寿命和提高安全性能具有重要意义

三元锂电池寿命详解

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 锂电池寿命是指电池在使用过一段时间后,容量衰减为标称容量(室温25℃,标准大气压,且以0.2C放电的电池容量)的70%,即可认为寿命终止。行业内一般以锂电池满充满放的循环次数来计算循环寿命。

锂电池在使用的过程中,内部会发生不可逆的电化学反应导致容量下降,比如电解液的分解,活性材料的失活,正负极结构的坍塌导致锂离子嵌入和脱嵌的数量减少等等。实验表明,高倍率的放电会导致容量更快的衰减,如果放电电流较低,电池电压会接近平衡电压,能释放出更多的能量。

三元锂电池的理论寿命大概为800次循环,在商业化的可充电锂电池中属于中等。磷酸铁锂约为2000次,而钛酸锂据说可以达到1万次循环。目前主流的电池厂家在其生产的三元电芯规格书中注明大于500次(标准条件下充放电),但是电芯在配组做成电池包后,由于一致性问题,每个电芯的电压和内阻不可能完全一样,其循环寿命大约为400次。

锂电池不建议进行深度充放电,过充过放均会对电池的正负极结构造成不可逆的损伤,若是以浅充浅放来计算的话,循环寿命至少有1000次。另外,锂电池若是经常在高倍率和高温环境下放电,电池寿命会大幅下降。

为什么锂电池充电时会起火

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 前不久,上海杨浦区一居民家中,发生了一起锂电池充电时爆炸起火的事故,情况十分危险。事实上,这样的新闻并不少见。那么,为什么锂电池在充电时容易着火?有什么办法可以避免吗?

铅酸电池,锂电池更容易发生安全事故,主要因为二者电解液不同。铅酸电池电解液一般是水溶液,不易起火;而锂电池电解液则是有机质,属于易燃物。

那么,为什么铅酸电池可以用水溶液,锂电池却要用相对危险的有机质作为电解液呢?简单来二者的最高电离电压不同。水溶液的最高电离电压为2V,而这个电离电压对于锂电池而言是远远不够的。为了提高电能量密度,锂电池必须将有机质作为电解液。当有机质电解液被密封在电池这样一个狭窄的空间里面,就会存在一个较高的爆炸和起火的风险。
为什么充电时,锂电池容易起火呢?锂电池负极的SEI膜(即固体电解质膜)破坏,是最主要的原因之一。和铅酸电池一样,锂电池也分为正负极,正极一般是锂的过渡金属氧化物,负极是石墨和碳。

而当负极表面的SEI膜被破坏,充电时产生的碳和锂的化合物无法正常到位,电池内部就会产生巨大的热量。而当温度上升,锂电池的正极就会自动析出氧气—当“温度上升、存在易燃物、存在氧气”这三大燃烧条件都具备时,爆炸起火的概率就急剧上升了。

正因为锂电池的正极在温度升高时,会自动释放氧气,因此我们无法通过隔绝氧气的办法来进行灭火,就是说干粉灭火器都派不上用场。因此锂电池着火,是非常危险的。
那么,我们如何解决锂电池的安全问题呢?这是一项系统性的工程,需要从电池的设计开始,到电池的保护板,再到充电,环环相扣地进行。所以购买了锂电池电动车的用户,一定要按照操作说明使用电池,建议大家一年左右进行一次电池的安全检查,防患于未然。

叉车锂电池亏电怎么办

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 过年期间,工厂基本都放假,使用的电动叉车或者堆高车、搬运车留在工厂,又无人员值班,电池不维护保养或放电后未能及时充电,长期处于亏电状态,导致年后充不进电,出现电量不足,严重的则造成蓄电池的损坏,无法启动设备。

 

什么是电池亏电?亏电就是电量不足,直观表现就是电压不足,低于正常值。亏电状态不一定一点电没有,只是电量少而已。亏电后,由于电压过低,不足以带动车载用电器正常工作。如果一点电也没有,电动叉车电池可能报废,不可恢复。

 

电动叉车电池亏电怎么办?

1、采用脉冲充电的技术将电池电解液激活,修复电池。

2、带有均衡充电功能的充电器直接进行均衡充电。

3、加电解液;

4、以上三项都无法修复电池的话,建议购买正规厂家电池进行更换;九游会小编提醒您:无论大家买的是铅酸电池还是锂电池的电动叉车,进行全面、专业的维护和保养电池是设备安全运行的重中之重,忽视电池的维护保养会影响工作效率,严重会导致设备无法运行

叉车电池选哪种靠谱

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 目前中国叉车市场上存在的从事叉车锂电池的企业超过20家,由于投资规模和企业性质等诸多因素,尽管企业不少,但是成体系的企业不多。

 

1中国叉车锂电池正在经历着无知无畏阶段

 

最近,国内几家曾经风光的叉车锂电的企业出现了经营危机,资金的短缺和企业路径的战略不足,让这些背靠坚实企业集团,背靠技术前沿的叉车锂电企业即将关门转行,留给市场上是成千组叉车锂电池一个售后服务和技术更新的缺口。

 

面对叉车锂电池的不可逆转的市场需求,叉车主机厂们被动或者盲目的选择着叉车锂电池存在的隐患是,叉车锂电池的供应商和叉车主机厂的终端用户之间是信息断层的,也就是绝大多数叉车锂电池的供应商是不知道它的电池用在哪里,用在哪批车上,一旦出现质量问题是没有办法批量和及时追溯和应对的。

2叉车电池的BMS与叉车的匹配:

 

目前的BMS都是沿用汽车行业的标准改造的。许多BMS对叉车锂电池中的特殊性,缺乏理解,通讯协议的对接不顺畅。这在一定程度上会影响叉车锂电的应用和寿命。曾有某品牌叉车由于和锂电之间协同不够,出现烧控制器的现象,产生经济纠纷。由于叉车锂电与汽车行业不一样,规格和尺寸各不相同,批次多,产量少,需要应对各个品牌的不同型号的叉车,单纯从BMS开发的角度,也很难盈利,可持续性存在问题。

 

3叉车锂电价格竞争惨烈,盈利不足,技术储备和增长乏力。

 

叉车锂电显然受到了汽车行业低价竞争不良风气的影响,在本应该进行技术和企业能力积累阶段,却直接进入低价竞争的窘境中。在欧美国家,叉车锂电处在一个非常稳健的发展阶段。而在中国,叉车锂电已经呈现价格探底的状态。叉车锂电的入行者显然没有看到叉车锂电更个性化和复杂性的售后服务开销。叉车锂电的价格究竟该是多少?我们在与欧洲林德和永恒力,美国几大锂电厂家,以及台湾主流锂电企业的交流中,对应传统铅酸电池应用最多的48V560Ah的叉车锂电,欧洲和美国的大致价格在9万元人民币,年初在与台湾的锂电企业商谈叉车锂电的市场时,认定低于8万元将很难保证质量和盈利。在与国内的叉车锂电企业交流中,大家也认同5-6万元的合理价格区间。

4谁会为第一代产品买单?

 

叉车锂电经过几年的发展,目前进入洗牌整理期,其中的第一批转行和关门的企业已经出现,退出企业遗留在市场上的锂电该有谁来负责?由于各家锂电池的技术都有不同,因此后续的服务的延续是一个棘手的问题。随着新能源汽车领域的补贴的取消,带来新一轮锂电厂家的大浪淘沙,大批淘汰的锂电厂家留在市场的锂电(包括一些叉车锂电)留下了的售后服务空白值得行业关注。

 

5新能源锂电大厂出现摇摆,中小微企业现金流出现问题,技术为核心的企业等待机会。

 

现存的叉车锂电企业规模匹配失衡,要么是锂电大厂的小微部门,规模和盈利水平都很难进入锂电大厂的主流产品,往往最终成为鸡肋。

 

市场存在小微企业,由于现金流和造血功能的不足,一旦出现风吹草动,抗风险能力极弱,而少数锂电技术转化的企业也由于资金和客户对技术的忽视而缺乏动力。因此整个叉车锂电行业都不成体系。

特斯拉为什么对18650电芯情有独钟

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 对于用18650电芯做为新能源电动汽车电池的技术路线,大家首先可能把目光转向特斯拉。特斯拉在进行电池开发时,测试了很多种类的电池,但最后把目标锁定在18650电芯那么18650电芯有哪些优缺点,九游会小编给大家分析一下

 

我们常说的18650其实是指电池的外形规格,是日本SONY公司当年为了节省成本而定下的一种标准电池型号,其中18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。18650电池原指镍氢电池和锂离子电池,由于镍氢的现在比较少用,所以现在多指锂离子电池。18650锂离子电池单节标称电压一般为:3.6V或3.7V;最小放电终止电压一般为:2.5~2.75V。常见容量为1200~3300mAh。

 

18650电芯是最早、最成熟、最稳定的锂离子电池,广泛应用在电子产品中。多年来,日本厂商在18650电池的生产工艺上积累了大量经验,使得产出的18650电池的一致性、安全性都达到了高水准。

 

相比之下,层叠式锂离子电池远远没有成熟,常见的有方形电池、软包电池,甚至连尺寸、大小、极耳位置等都不统一,电池厂商所具备的生产工艺也不能满足条件,大多数以人为控制为主,电池的一致性达不到18650电池的水准。如果电池的一致性达不到要求,大量电池串、并联形成的电池组的管理也将不能让每个电池的性能更好地发挥,而18650电芯可以解决这一问题。

总结来说,18650电池的单体容量小,所需的单体数量会很多(ModelS有7104只),但是一致性很好;层叠式电池的容量可以做得较大(20Ah到60Ah),单体数量可以降低,但是一致性差。相比之下,现阶段很难投入大量的人力物力与电池供应商一起去改善层叠式电池的生产工艺。

 

在研发Roadster和ModelS的时候,Tesla的唯一选择是从市场上去购买电池,自行开发电池系统。开发一套管理6000多节单体一致性很好的电池系统与开发一套200多节一致性很差的电池系统,相比之下,前者的技术难度应该更低一些。即使单体电池数目增多,但是如果这些电池的性能是可靠的,管理起来还是容易一些。

锂电池在储能领域的优势

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 锂电池储能现状,锂电池在储能领域的优势。在锂电池进入大规模应用阶段下,锂电池储能产业发展也受到各国政府的大力支持。优势更明显的储能磷酸铁锂电池开始走向大众。锂电池储能市场总容量十分可观、用户侧潜力巨大。

 

锂电池储能现状

 

中国作为新能源强国,新能源产业在近年来得到了快速发展,储能领域也一直被密切关注,面对巨大的市场需求与潜力,国内锂电池储能企业如沉睡雄狮蓄势待发。

 

锂电池储能市场总容量十分可观、用户侧潜力巨大。

 

目前的锂电池储能应用领域看来,储能的三大领域有:大型风光储能、通信基站的后备电源、家庭储能。其中通信基站的后备电源领域目前占比重较大,家庭储能借着特斯拉掀起的“能源家庭”浪潮,有较大的进一步发展扩容的空间,大型风光储能短期看来势头不大。

 

锂电池在储能领域的优势

 

在强大的社会发展需求和巨大的潜在市场推动下,锂电池包储能技术正向大规模、高效率、长寿命、低成本、无污染的方向发展。锂电池储能是目前最可行的技术路线。

 

1.磷酸铁锂电池能量密度相对较高、续航能力强,并且随着磷酸铁锂正极材料的应用,传统的碳负极锂离子动力电池的寿命和安全性得到较大提高,首选应用于储能领域。

 

2.锂电池的循环寿命长,在未来改进能量密度相对较低、续航能力弱、价格偏高这些缺点使得锂电池在储能领域的应用成为可能。

 

3.锂电池倍率性能好,制备比较容易,在未来改进高温性能和循环性能不佳等缺点更利于在储能领域应用。

 

4.全球锂电池储能系统在技术上占比其他电池储能系统占比要高出很多,锂离子电池将成为未来储能的主流。2020年,储能电池的市场将达到700亿元人民币。

 

5.清洁无污染.锂电池不含有铅、福、汞等有毒物质,同时因为电池必须被很好地密封,在使用过程中极少有气体放出,不对环境造成污染。

 

储能电源技术在电力系统中的重要作用随着电力体制改革和智能电网建设的发展越来越受到关注。无论从国内还是从国际市场的角度来讲,锂电储能市场的前景都十分广阔。基于锂电池在储能应用领域中的优势,而且可以给淘汰下来的动力锂电池找到新的“用武之地”,各大企业开始布局储能市场。

ETC门架系统用锂电池有什么优势

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 ETC龙门架系统由车道控制器、ETC天线、车牌图像识别设备、补光设备、高清全景摄像机等组成。为保障ETC门架系统安全、稳定、可靠运行,我们按照新标准设计研发了一套户外智能机柜,有效解决了大功率供电、多电压输入输出、在线浮充式后备电源、不间断供电零时间切换、动力环境控制等。

 

ETC门架一体化智能机柜核心功能包括了户外机柜、配电单元、工业空调、UPS、后备电池、防雷、消防、智能门禁、动环监控等功能,具有防盗、防尘、防水、防腐、蓄电能力长、实时监控、智能预警等特点。但不同省的高速公路ETC门架系统又有自己的特定要求。

 

方案优点

 

1)电压平台高(组成相同电压平台的电池组,串联数量更少);

 

2)能量密度大(重量轻、体积小)高速公路ETC门架系统一体化节能型户外机柜

 

3)使用寿命长,环保(铁锂电芯循环寿命能达到 3000 次,为铅酸电池的4~5 倍);

 

4)免维护性(减少后期人工维护成本);

 

5)更绿色环保,不含铅等重金属污染。

 

ETC配套空调

 

ETC 门架系统户外一体化智能综合柜采用门装嵌入式机柜空调,不占机柜(房)内部空间;为了提高制冷连续性和运行可靠性,采用空调供电由 UPS 提供,两台空调互为备份,轮值运行设计。

 

1)制冷空调可以通过显示屏或后台软件设置参数:制冷开启温度和制冷停止温度。当机柜内温度高于制冷开启温度时,开始制冷;当机柜内温度低于制冷停止温度时,停止制冷。

 

2)除湿:当柜内湿度大于除湿开启湿度(默认 75%,范围 50%~99%),且柜内温度小于除湿开启温度(默认25℃,范围 20~40℃)时,接通电加热除湿;当柜内温度升到除湿停止温度(默认 30℃,范围 25~50℃),或湿度回落到除湿停止湿度(默认 65%,范围 50%~99%)时停止加热。

 

计算机视觉帮助科学家研究锂离子电池

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        随着时间的推移,锂离子电池会逐渐失去动力,科学家和工程师们正努力研究这个过程的细节。现在,美国能源部国家加速器实验室的科学家已经将复杂的机器学习算法与x射线断层扫描数据结合起来,生成了一幅详细的图像,展示了电池的阴极是如何随着电池使用而退化的。

        这项新研究发表在5月8日的《自然通讯》(Nature Communications)杂志上,研究的重点是如何更好地观察镍锰钴(NMC)构成的阴极中发生的情况。在这些阴极中,NMC颗粒由导电碳基体结合在一起,研究人员推测性能下降的一个原因可能是颗粒脱离了该基体。该团队的目标是将斯坦福大学的斯坦福同步加速器辐射光源(SSRL)和欧洲同步加速器辐射设施(ESRF)的尖端能力结合起来,全面了解NMC颗粒是如何分裂并脱离母体的,以及这可能如何导致性能损失。

        当然,对人类来说,仅仅通过观察NMC阴极的照片就能知道发生了什么,这是一项艰巨的任务。因此,研究小组转向了计算机视觉,这是机器学习算法的一个分支,最初设计用来扫描图像或视频,识别和跟踪像狗或汽车这样的物体。

        即便如此,也存在挑战。计算机视觉算法通常瞄准由亮线或暗线定义的边界,因此它们很难区分粘在一起的几个小的NMC颗粒和单个体型大但部分断裂的NMC颗粒;在大多数计算机视觉系统中,这些裂缝看起来像是干净的裂缝。

        为了解决该问题,团队使用了一种算法来处理分层对象-例如,拼图游戏,尽管它由许多单独的部分组成,但我们仍将其视为一个完整的实体。在研究人员自己的输入和判断下,他们训练了该算法来区分不同种类的粒子,从而绘制了三维图,显示了NMC粒子(无论大小,是否破裂)是如何脱离阴极。

        他们发现,至少在某些情况下,从碳基质上脱落的颗粒确实会严重影响电池的性能,例如智能手机等。

        美国国家加速器实验室研究人员刘益进(Yijin Liu)说,虽然大的NMC粒子更容易受到破坏和脱离,但也有相当多的小粒子脱离,总的来说,小粒子的行为方式会更多样。刘说,这一点很重要,因为研究人员普遍认为,通过制造更小的电池颗粒,他们可以制造更持久的电池——新研究表明,这可能不是那么简单。

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