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高比能量動力鋰電池壽命衰減難題如何破局？

2018-01-29 12:38:48 電池中國網(wǎng)　點擊量：評論 (0)

　　續(xù)駛里程是人們在選購新能源汽車時考慮的一個關鍵性指標，也是相關部門制定政策的重要考量因素，因此，新能源車企對高比能量動力鋰電池

　　續(xù)駛里程是人們在選購新能源汽車時考慮的一個關鍵性指標，也是相關部門制定政策的重要考量因素，因此，新能源車企對高比能量動力鋰電池更加偏愛，在三者的助推之下，高比能量動力鋰電池漸成主流。

　　然而，目前技術條件下的高比能量動力鋰電池壽命衰減快，鋰電池的循環(huán)壽命與整車里程壽命不一致，鋰電池的日歷壽命與整車使用年限不一致，這給新能源汽車的推廣帶來不少困擾。

　　為何高比能量鋰電池壽命衰減更快？

　　從微觀看，鋰電池在使用的過程中，內部會發(fā)生電解液分解、活性材料失活、正負極結構坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數(shù)量減少等不可逆的電化學反應并導致容量下降。

　　尤其在高電壓和高溫條件下，高度脫鋰的正極表面極易與電解液發(fā)生反應，比如，充電狀態(tài)下的NCM811與電解液反應的活性，遠大于NCM111與電解液反應的活性。因此，充放電電壓越高、溫度越高，鋰電池容量下降越快。

　　從宏觀看，如何準確測量電流、電壓和溫度，做好熱管理、功率管理和能量管理？如何感知高比能量動力鋰電池的壽命狀態(tài)，延長其使用壽命？毫無疑問，電池管理系統(tǒng)扮演重要角色。

　　從不同維度探索解決之道

　　關于NCM811等高比能量動力鋰電池壽命衰減過快的問題，目前業(yè)內的解決方案多從材料、電解液、隔膜和電池管理系統(tǒng)等方面入手。

　　材料方面，可通過對NCM811的顆粒表面進行改性處理，提高其各項性能。由于電解液添加劑不同，電池的極化程度和極化速度也不同，因此，采用能夠降低電池內部寄生反應的電解液，可以提高高比能量動力鋰電池的循環(huán)壽命和安全性。

　　鵬輝能源通過對陶瓷和聚合物多功能復合涂層的應用，提高了高比能量動力鋰電池在高溫、高壓下的穩(wěn)定性和安全性；此外，鵬輝能源還開發(fā)出硅碳負極專用的工藝體系和電解液，使電池的首效提高到86%及以上，解決了電池前50周的快速衰減問題，提高了電池的容量和實驗壽命。

　　在電池管理系統(tǒng)層面，同濟大學汽車學院副院長魏學哲教授提出了基于“電-熱-壽命”耦合模型的電池組優(yōu)化設計方法，可對電池單體進行阻抗測量、容量估計，采集多空間、時間維度數(shù)據(jù)。同時，該設計可保證電池組的一致性，實現(xiàn)多因素、多物理場耦合。據(jù)魏學哲教授介紹，這就是以壽命估計、預測和管理為核心的第三代電池管理系統(tǒng)（第一代電池管理系統(tǒng)以單體安全監(jiān)控為核心，第二代電池管理系統(tǒng)以SOC估計為核心），該管理系統(tǒng)有著完備的串并聯(lián)方案、均衡方案和熱管理方案，可對高比能量動力鋰電池的壽命衰減進行有效管理。

　　在市場需求的拉動下，桑頓新能源、國軒高科、鵬輝能源等電池企業(yè)都展開了對高比能量動力鋰電池的布局，杉杉股份等材料企業(yè)也順勢而為，在上游做好了相應布局。業(yè)內對高比能量動力鋰電池壽命衰減問題的探索，無疑有利于動力鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有利于新能源汽車的進一步推廣。