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锂离子动力电池发展现状及趋势分析

2021-11-24徐明

商品与质量 2021年29期
关键词:电芯电池组锂离子

徐明

宁夏中色金辉新能源有限公司 宁夏银川 753000

1 锂电池组及其要求

(1)电池组的基本组成:电芯、绝缘板和散热片、BMS电池管理系统。电芯:电芯是单个含有正、负极的电化学电芯,电芯一般有三元锂离子电池和磷酸铁锂离子电池,可根据需求选择相对应的电芯。绝缘板和散热片:绝缘板是包裹在电芯外的一层绝缘保护板,起到隔离保护的作用。如果电芯内部发生意外,可以将危害隔离在绝缘板内,以免损害到其他。散热片是给电器中的易发热电子元件散热的装置[1]。

(2)锂离子电池组应用的基本要求:电池组在应用中通过有效的BMS管理系统对电池进行管理,以防止电池出现过充过放、短路、反充、高温等情况,如果在锂电池使用过程中发生这些情况,电池组的循环寿命会大幅度缩短,严重情况甚至会发生燃烧、爆炸等安全事故。

(3)做一组电池组的基本要求:①要用好电芯,电芯是储存电量和输出电量的基本单元,也是电池组的核心部件。②要有好的锂离子电池保护板,一块好的保护板能有效保护锂离子电池组中的每一串电芯不过冲和过放电,还可以使每一串电池尽量充电到满,而不会出现有的已经充满而有的电池却还差很多的现象。③要有较好的焊接功底。④线路要合理,要根据电路中实际电流来选择合适粗细的线,保障线路焊接质量,防止在电池组使用过程中出现线路过载发热着火等现象。⑤良好的填充及散热途径,电池组需要稳固,尽量减少跌落、碰撞、弯曲、震动等外部作用力,部分空间需要良好的填充;另外电池在充放电过程中,产生大量的热量,良好的散热途径,减小电池的温升也能提高电池组的安全性和循环性能。

2 离子动力电池发展现状

锂离子动力电池作为一种新型电池,同一般电池相比,在保持自身稳定性的作用下具有较高的电压与能量。在锂离子动力电池中,其自身的“正极材料”与电池之间的性能具有非常密切的联系。同时,良好的正极材料还将对电池的“整体安全性”、“整体能量密度”等要素有较大影响。而后续使用中,相应的正极材料较多,例如“LiFePO4”、“LiNi1/3”、“Co1/3”等。在材料中,“LiCoO2”自身具有“比能量”、“稳定性高”、“工作性能优良”的特点。在一般情况下,“LiCoO2”因电池容量较小,因此在一些小型设备中应用较多。在“LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2”具有较大容量,可能达到165mAh/g以上。在实际使用中,“LiN-i1/3Co1/3Mn1/3O2”具有非常高的安全性。在循环性中,其整体具有一定的“安全性”、“循环功能”以及“耐高温性能”,因此,在综合性能的比对中,整体的发展局势较好。此外,除“LiN-i1/3Co1/3Mn1/3O2”之外,“LiFePO4”自身的能量较低,整体的振实密度较低。此外由于每种的“正极材料”都具有不同的特性,在实际的应用过稈中,锂离子动力电池应根据整体的需要选择合适的材料。在锂离子动力电池的选择中,其自身主要有两种使用形式,分别为固定的“碳类材料”以及“非碳类材料”。在整体的运用性方面,处于安全性以及成本考量,整体以碳类材料种类较多。此外,在锂离子动力电池中的“碳类材料”中,分别为“硬碳”、“软碳”、“天然石墨”以及“复合碳”等。这些具有明显碳类基础的材料在锂离子动力电池的实际运用中起到了非常良好的效果[2]。

3 动力电池的应用前景

在锂动力电池的应用中,得益于其超高的应用性,因此在“便携式设备”、“卫星”、“储备电源”、“电动汽车”等各领域得到综合性发展。在我国目前大力推崇的“二次电源”运用中,具有绝佳的的潜力以及广阔的前景。目前,在电动汽车领域,锂动力电池被广泛运用(如新能源汽车等)。此外,许多著名的汽车厂商针对于锂离子动力电池都致力于开发“纯电动汽车”以及“混合动力汽车”值得一提的是,我国“863新能源汽车”在锂离子动力电池领域得到了非常重要的实际突破。在整体的实施过程中,通过相应的技术以及自身的努力,将我国锂动力电池行业进行了整体提升,实现了综合发展。在针对锂离子动力电池的未来发展中,以“新能源汽车”为例。其自身根据锂离子动力电池的前景设立了综合发展目标,在2012年,实现我国国内新能源汽车“100万辆”的年产值。保守估计,这将对锂动力电池的需求将有效达到至少5000兆瓦时。此外,不少商家都在2009年的上海车展上,推出了基于锂动力的汽车。在“BYD”的“e6”系列中,其设计理念整体采用了高安全性的“磷酸铁锂”材料。此外,锂离子动力电池在我国的航天及军事应用中,因其自身优良的特性得到了有效的运用。作为享有“第三代航天电源”之称的锂离子动力电池,因其优良的特性得到了世界各国的广泛认知。在“NASA”、“ESA”、“JAXA”等已经就锂离子动力电池进行了多年的研究工作。

目前,据相关统计,已由二十多颗卫星在后续的运行中使用了锂离子电池作为贮能电源。在锂离子电池技术发展未来,相信将会有更多的航天器采用锂离子电池作为贮能电源[3]。

虽然锂动力电池具有非常卓越的应用性,但其未来使用中依然有部分亟待改进之处。根据相关调查研究,“昂贵的价格”以及“具有一定的要求性”成为了发展锂离子动力电池的最大阻碍。但随着“LIFEPO4”、“LIATISO12”等具有“高寿命性”以及“高安全性”的材料作为锂离子电池。

4 结语

综上所述,在锂离子动力电池发展现状及应用前景中,随着我国锂离子动力电池的全新发展,锂离子电池的份额发展迅猛。在我国未来的综合发展中,锂离子电池必将实现多方面的改进。在改进中,其具备“高安全性”、“高效率性”、“高长寿命”等将作为锂离子电池技术发展的核心目标。

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