锂离子电池自20世纪90年代开始投入实用,如今已成为手机、笔记本电脑等移动设备的电源,在人们的日常生活中不可或缺的存在。主要用作电动工具电源的圆柱形18650型电池的容量已从刚上市时的1.0Ah增加到现在的3.0Ah以上。如此高的容量是通过改进正极材料、负极材料、电解液、隔膜等零部件而实现的。要将这种锂离子电池用作电动汽车(EV)和储能系统(ESS)的电源,实现更高容量的正极材料将是关键挑战。
3. 安装和维修期间的预防措施 在连接电源之前,应先将 ESS 和面板接地。 安装前,请断开 PV 和电网,因为它们可能在某些条件下自动启动。 发酵粉可中和电池酸性电解液。请随时准备一些。 断开电池时,请先拆下负极以避免火花 即使 ESS 关闭后,电池端子上仍存在高电压。 在操作设备之前,请务必确保电量已完全放电。 使用金属工具时要小心,以免短路。 即使机器正确接地,也不要赤脚接触逆变器。逆变器的机身可能仍然会
3. 行业和技术路线图。 .�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 26 3.1. 电池材料 .�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 29 3.1.1.正极材料���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 29 3.1.2. 正极材料产能 �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 35 3.1.3. 负极材料�� ...其他电池组件 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 41 3.1.6. 按化学成分划分的电池生产能力 �������������������������������������������������������������������������� 43 3.2. 电池单元 �. ...电池单元设计趋势 �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 45 3.2.2. 电池生产趋势 �� ... 49 3.2.3. 按制造商位置和来源划分的电池生产能力 ������������������������������������������������������������������������������������������ 53 3.2.4. 按格式划分的电池生产能力 ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 55 3.2.5. 生产实施和行业结构的合理性 �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 57 3.3.电池组和系统 �.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 59 3.4. 电池回收 �.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�.�. 65
模块 1 : 4 串电池组输入端, BAT- 为电池组最低端的负极, VC1 为第一节电池正端, VC2 为第 二节电池正端, VC3 为第三节电池正端, BAT+ 为第四节电池正端(即电池组的最高极)。 CW1243 没有上电顺序要求,但建议从低节到高节依次上电,避免出现接错,反接等现象。注意 BAT- , BAT+ 在充放电过程中会有大电流,接在 BAT- , BAT+ 上的导线最好能够足够粗。 模块 2 : 电池组电压进芯片端滤波电路,电容尽量靠近芯片。 模块 3 : R SENSE 电阻,通过检测其上的电压值,计算放电过程中的电流。 模块 4 : 103AT NTC 电阻( 3435 )。 模块 5 : 充放电负端。 模块 6 : 充电正端,二极管是为防止充电器反接,如不需要,可以拆掉,用导线将两端短接。 模块 7 : P+ , P- 放电端口的稳压,续流二极管以及电容。 模块 8 : CIT 电容,控制放电过流 1 ,过流 2 延时时间电容,可以根据需要自行更换。 模块 9 : 充放电高温保护匹配电阻。 模块 10 : VINI 处滤波电路 R 以及 C ,可以适当的调节过流保护延迟时间,同时提高电流检测 精度。
由于缺乏针对锂离子电池的具体运输规定,该报告考虑了在现行法规下运输锂离子电动汽车电池的替代方案。决定运输要求的主要因素是电池是否循环使用;如果是循环使用,其电化学活性如何;以及电池是否有自由电解质。适用哪种运输方案取决于电池内材料的选择和这些材料的化学反应性。因此,影响运输要求的因素可能部分由制造商控制。例如,可以选择电池的充电状态以减少运输要求,制造商可以选择电解质和负极设计,以减少运输要求的监管负担。
通常,锂离子电池的寿命取决于电池内部的化学反应性。锂离子电池会随着时间、使用和长时间暴露在高温下而退化。对于液体电解质,一种这样的退化机制称为“串扰”。串扰通常涉及过渡金属从正极溶解,并迁移到负极,随后中毒。这种中毒会加速液体电解质的降解,最终导致电池故障。SSE 有很大机会保护电极材料免受这种金属迁移和电极中毒的影响。通过使用 SSE 解决此类问题可以延长锂电池的使用寿命,这对于包括汽车在内的许多应用来说都是非常理想的。
锂硫电池 (LSB) 是后 LIBs 技术最有前途的候选者之一。[10–12] 在 LSB 中,通过硫和锂之间的多电子反应可实现 1675 mAh g −1 的理论容量。放电过程中会出现两个不同的电压平台。在较高的电压平台(约 2.3 V)下,S 的最稳定的同素异形体 S 8 的环状结构被破坏,形成长链多硫化锂;一开始是 Li 2 S 8 ,然后进一步还原为 Li 2 S 6 和 Li 2 S 4 。在较低的电压平台(约 2.1 V),长链多硫化锂进一步还原为 Li 2 S 2 和 Li 2 S。[13,14] 除了理论容量高之外,地球上 S 的储量丰富、价格低廉以及环境友好等特性使得 LSB 比 LIB 更便宜。然而,LSB 的工业化进程中仍存在一些障碍。[15,16] 首先,S 和放电产物 Li 2 S 本质上都是绝缘的(≈ 5 × 10 − 30 S cm − 1)。电极材料的低电导率会影响电池的电化学性能,尤其是在高电流密度下。其次,充放电过程中体积变化大会导致安全性和稳定性问题。由于 S 和 Li 2 S 的密度差异,当 S 转移到 Li 2 S 时,体积变化将高达 75%。最后,臭名昭著的穿梭效应会进一步导致性能下降。充放电过程中形成的多硫化锂可溶于电解液。这些中间体在正极和负极之间穿梭,并通过公式(1)和(2)所示的化学反应或电化学反应与电极材料发生反应,导致锂负极的消耗和“死”硫的形成,最终导致库仑效率和稳定性降低。
膜已应用。双极板位于电极的外侧。这些包含通道,气体通过这些通道流到电极的整个表面。它们还可以起到排出产生的水的作用。氧化(电子损失)发生在阳极,还原(电子增益)发生在阴极。燃料(在本例中为氢)在阳极被氧化并释放电子。这些电子可以从阳极(从而成为电池的负极)通过外部电路流到阴极(从而成为正极)。氢离子流过聚合物电解质膜到达阴极以平衡电荷。因此,燃料电池可以像蓄电池一样供应电力。然而,与电池不同,燃料电池不需要充电,并且其电极也不会改变。细胞内发生以下反应: