電池百科
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業內共識,氫能將在未來中國乃至全世界的能源及交通運輸領域扮演至關重要的角色。中國工程院院士干勇稱,中國市場巨大,氫能源技術前景廣闊,預計在2050年將率先進入氫能源時代。而說到氫能的利用,就不能不提到其典型代表——氫燃料電池。
中信證券認為,未來能源消費結構可能產生重大變革——電力替代石油,推動力來自技術本身的進步。中信證券指出,人工智能、傳感器技術突破帶來的自動駕駛體驗,構成汽車動力系統從機械驅動轉變為全電驅動的內生動力。
“我認為燃料電池產業化‘掣肘’在于工藝裝備和集成能力?!币晃毁Y深業內人士表示,燃料電池是一個開放系統,運行過程很復雜,對材料和零部件要求很高。所以從質子交換膜、膜電極、擴散層、雙極板到電堆,整個產品工藝鏈加工精度要求都非常高。
鋰離子電池是一個復雜的系統工程,電池性能好壞受到原材料,電池設計,制造設備與工藝,環境等眾多因素影響,任何一點缺陷都可能導致電池產品的崩塌。因此,雖然現在關于鋰電池的新材料,新設計,新工藝大量涌現,它們的產業化進程卻很緩慢,鋰電池并沒有出現巨大的技術革新。
鋰離子電池的安全性是我們需要優先考慮的問題,特別是在乘用車等關系到我們生命財產安全的領域,安全更是重中之重。為了確保鋰離子電池的安全性,人們設計了多種安全性測試保證鋰離子電池在濫用的情況下的安全性,因此如何通過電池結構設計確保鋰離子電池能夠通過安全性測試,從而保證在使用中的安全性,就是需要我們考慮的問題。
鋰離子電池已經成為便攜式移動設備的標配電源,并且近年來在電動汽車和儲能市場發展迅猛。對電池的安全性,能量密度,功率密度,可靠性和循環壽命的要求也不斷提高,而鋰離子電池性能受到眾多因素的影響,不僅僅包括電池設計、原材料、工藝水平、設備精度等方面,還包括環境因素,比如溫度、潔凈度和水分。即使少量的雜質也會對鋰離子電池的循環穩定性和安全性造成不利影響
對于動力電池而言,安全性和電性能同樣重要。在電動汽車使用過程中如果發生碰撞等高能量事故,可能會導致鋰離子電池發生嚴重的形變,從而造成鋰離子電池發生內部短路等嚴重的安全問題。
自上個世紀90年代,鋰離子電池被發明以來,石墨類負極一直牢牢占據著主流鋰離子電池負極材料的地位,這不僅得益于石墨負極優良的電化學性能,還得益于石墨廣泛的儲量,低廉的價格,雖然近年來新型的Si材料負極快速崛起,仍然難以撼動石墨類材料在鋰離子電池界的地位。
如果在高于規定的操作溫度,即35°C以上的環境中使用UPS電池,電池的電量將會不斷的減少,即電池的供電時間不會像往常那樣長。如果在這樣的溫度下,還要為設備充電,那對電池的損傷將更大。
在現實生活中,人們在新手機入手或其它的數碼類產品的時候總想著要經過兩三次的滿充滿放。這樣的手機使用時間更長。而事實往往相反,因為現在的手機所使用的都是鋰離子電池,所以不存在著這些問題。美國一位電子工程師“TomHartley”說過,“鋰電池放電放得越盡,電池的損耗也就越大,鋰電池最好是處于電量的中間狀態,那樣的話電池壽命最長”。
由于硅基負極材料具有很高的重量比容量和體積比容量,因此發展硅基負極是提高鋰離子電池能量密度的最有效的方法之一。然而,作為活性物質,硅在充電/放電周期內插入和脫出鋰時,體積變化達到270%,循環壽命差。
硅作為未來負極材料的一種,其理論克容量約為4200mAh/g,比石墨類負極的372mAh/g高出了10倍有余,其產業化后,將大大提升電池的容量。
鋰電池的生產工藝可以分為前道極片制造、中道電芯封裝、后道電池活化三個階段,電池活化階段的目的是讓電池中的活物質和電解液經過充分活化以達到電化學性能穩定?;罨A段包括預充電、化成、老化、定容等階段。
在能源危機和環境污染的大背景下,鋰離子電池作為21世紀發展的理想能源,受到越來越多的關注。但鋰離子電池在生產、運輸、使用過程中會出現某些失效現象。而且單一電池失效之后會影響整個電池組的性能和可靠性,甚至會導致電池組停止工作或其他安全問題。