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2019方形動力電池裝機量TOP10“解碼”

在寡頭效應影響下,方形動力電池領先的局面短期內不會發生改變。方形動力電池獨占市場鰲頭的局面依然持續。高工產業研究院(GGII)通過發布的《新能源汽車產業鏈數據庫》統計顯示,2019我國全年累計實現動力電池裝機量約62.38GWh,同比增長9%。其中,方形電池裝機量52.73GWh,同比增長24.8%,占總裝機量84.5%。方形電池裝機量TOP10約51.59GWh,占比方形總裝機量達97.8%,占比總裝機量82.7%。位列2019方形動力電池裝機量TOP10的企業為(按裝機電量高低排列):寧德時代、比亞迪、國軒高科、億緯鋰能、中航鋰電、力神、時代上汽、欣旺達、鵬輝能源、塔菲爾。在方形、軟包、圓柱三種形狀的電池路線中,方形電池市場份額依舊遙遙領先,且是2019年唯一保持同比正向增長的技術路線。在寡頭效應影響下,方形電池領先的局面短期內不會發生改變。邏輯依據是,一是,國內動力電池市場高度集中,兩大頭部動力電池企業占據近70%的市場份額,其先發形成的方形電池市場陣線短期內難以攻破。加之在技術層面,寧德時代CTP電池、比亞迪“刀片電池”的領先突破,從性能、成本上進一步賦能產品優勢,將促使方形電池的市場空間繼續保持領先。二是,A00級乘用車產銷量大幅下滑,A0級和A級車型以及PHEV車型銷量上升,主要采用方形電池進而壓縮了軟包和圓柱電池的市場空間。值得注意的是,受2020年國產特斯拉Model3銷量帶動,圓柱電池將在一定程度下有所回潮。三是,國內軟包電池市場需求尚未正式放量,國產純軟包電池企業在資本、產能、體量等方面仍不夠強大。2019年動力電池裝機量TOP10中,僅剩一家純軟包電池企業。四是,從2018年開始,國內大部分圓柱動力電池逐步退出動力市場,在小動力等新興市場尋找新的發展機會。2019年圓柱電池在動力電池領域的市場份額持續下降,裝機電量約4.17GWh,占比6.7%,同比下滑41%。以下是高工鋰電梳理的2019年方形動力電池裝機量TOP10企業的整體情況:寧德時代GGII數據顯示,2019年寧德時代實現裝機電量32,307MWh,同比增長37%。其中方形動力電池31,933MWh,占比98.8%。市場方面,寧德時代產品覆蓋乘用車、客車、專用車領域,方形電池配套裝機量排名前五的客戶包括北京汽車、宇通客車、吉利汽車、廣汽乘用車及上海汽車。產品方面,2019年9月,寧德時代推出全球首款CTP電池包,采用全新CTP技術的無模組電池包。相較于目前市場上的傳統電池包, CTP電池包體積利用率提高了15%-20%,零部件數量減少40%,生產效率提升了50%,能量密度可達到200Wh/kg以上。投入應用后將大幅降低動力電池的制造成本。比亞迪比亞迪2019年實現方形電池裝機電量10,782MWh,同比下降5.7%。主要在客車和專用車用電池裝機量下降比較明顯。市場方面,比亞迪依然以自身配套供給為主,占比98.35%。對外供應客戶包括北京華林、廣汽比亞迪、長安汽車、中聯重科、徐工機械、中天高科,占比1.65%。產品方面,比亞迪推出“刀片電池”,融合CTP模式,據介紹,該電池體積比能量增加50%,壽命長達8年120萬公里,成本下降30%。搭載新電池,新車續航可達500-600km。國軒高科國軒高科2019年實現電池裝機量3,215MWh,同比增長4%,涵蓋圓柱電池與方形電池。其中,方形動力電池裝機量2,012MWh,同比下降14.2%,占總裝機量62.6%。市場方面,國軒高科方形電池主要配套客戶包括奇瑞汽車、江淮汽車、安凱汽車、吉利商用車、昌河汽車等39家車企。產品方面,公司生產的方形磷酸鐵鋰產品單體能量密度達185Wh/kg,配套應用于各款車型。方形三元產品,公司使用自主開發并生產的三元正極材料,生產的三元電芯產品已與奇瑞、眾泰、獵豹、敏安等車企完成配套設計。值得一提的是,國軒高科軟包三元產品已經箭在弦上,已實現 300Wh/kg單體電池小批量試制,常溫循環壽命達到1500周,相應的1GWh軟包示范線已經建成,預計2020年實現裝車。億緯鋰能億緯鋰能2019年實現電池裝機量1,836MWh,其中,方形電池裝機量1,773MWh,占整體裝機量96.6%。市場方面,億緯鋰能方形電池主要配套的車企包括南京金龍、開沃汽車、東風汽車、吉利商用車、山西新能源汽車等16家。產能方面,公司目前其共計擁有11GWh產能,包括方形鐵鋰4.5GWh、圓柱三元3.5GWh、方形三元1.5GWh、軟包三元1.5GWh。其中3.5GWh圓柱電池產能已全部轉向消費電子領域,以抓住電動兩輪車、電動工具的市場機遇。2019年5月,公司完成募資25億元,用于建設5GWh儲能動力電池產能(3.5GWh磷酸鐵鋰電池和1.5GWh方形三元電池)等項目。中航鋰電中航鋰電2019年實現動力電池裝機量1,492MWh,同比增長108.4%,全部為方形電池。配套客戶涵蓋長安汽車、廣汽乘用車、北汽福田、金康汽車、東風汽車、吉利汽車、江鈴汽車、宇通客車、瑞馳汽車。產品方面,近期中航鋰電推出最新研發產品,D148平臺模組使用壽命長,可達5年50萬公里(或等同放電量)質保需求。D221模組產品在滿足針刺熱失控等安全測試的前提下,能量密度達到230Wh/kg,能夠進一步提升車輛續航能力。產能方面,2019年9月,中航鋰電廈門項目一期A6項目開工,項目規劃投資100億元,達產后可形成年產20GWh的產能。力神電池力神電池2019年實現動力電池裝機量1,951MWh,其中方形電池裝機量1,190MWh,同比上漲136.6%,占比總裝機量61%。市場方面,力神電池方形電池配套客戶涵蓋東風本田、長安汽車、東風汽車、廣汽本田、上汽通用五菱等33家。產品方面,力神電池涵蓋圓柱三元、方形鐵鋰和方形三元,且三種技術產品在不同的應用市場都存在較強的競爭優勢。此外,力神電池2019年實現裝機總電量位列行業第4。方形電池和圓柱電池裝機電量分別排名行業第6和第2。時代上汽與比亞迪外供裝機電量相比,時代上汽作為寧德時代與上汽集團的合資公司(寧德時代占股51%,上汽集團占股49%。),2019年的表現可謂耀眼,裝機量躋身行業前十。時代上汽主打方形電池,項目于2017年6月破土動工,一期項目規劃投資100億,形成18GWh年生產能力。2018年第311批新車公告,時代上汽正式登上舞臺。GGII數據顯示,時代上汽2019年實現裝機數量15494臺,覆蓋乘用車與專用車,實現方形電池裝機電量742883KWh,配套車企包括上海汽車、上汽通用、上汽大眾和上汽大通。欣旺達2019年欣旺達在動力電池領域的發展突飛猛進,方形裝機量達650931KWh,同比增長586%。位列方形動力電池排行榜第8位,位列總裝機量排行榜第10位,這也是欣旺達全年裝機量首次進入年度TOP10。市場方面,欣旺達目前主打方形電池,配套主機廠主要包括吉利汽車、吉利旗下山西新能源汽車、云度新能源和東風柳汽等。動力新增產能方面,2019年3月,欣旺達同意子公司欣旺達電動汽車聯合南京溧水經濟開發區管理委員會、南京鼎通園區建設發展有限公司,成立合資公司南京欣旺達,計劃總投資120億元,在南京建立30GWh年產能動力電池生產基地,生產動力電池電芯、模組和系統。欣旺達預計,2019年歸屬于上市公司股東的凈利潤7.37億-9.12億元,同比增長5%-30%。鵬輝能源依托于上汽通用五菱配套綁定,鵬輝能源連續兩年位列方形動力電池裝機量第9位。2019年公司實現動力電池裝機電量642MWh,其中方形電池裝機量636MWh,同比增長32%,占比99%。市場方面,除了上汽通用五菱外,鵬輝能源方形電池配套的客戶還包括東風汽車、長安汽車、昌河汽車、五菱汽車、九龍汽車、航天神州汽車等14家車企。產品方面,鵬輝能源近期公布了三項動力電池技術“黑科技”,包括48V磷酸鐵鋰體系啟停電池、6C快充技術產品和88Ah軟包電池。塔菲爾塔菲爾2019年實現方形電池裝機量382MWh,同比上漲41%。方形動力電池裝機連續兩年位列第10。市場方面,塔菲爾方形電池配套客戶包括長城汽車、東風柳州汽車、河南速達、新特汽車、中國一汽等14家車企。產品方面,塔菲爾2019年量產的型號以NCM523方形鋁殼電池為主,單體能量密度超過230Wh/kg。在第十批推薦目錄中,塔菲爾配套車型數量第一,系統能量密度達160Wh/kg,工況續航里程普遍超400km,成為新能源乘用車動力電池市場上的強有力競爭者。

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2019年動力電池產銷量保持正增長 品牌集中度不斷提升

2019年,共有79 家動力電池企業實現裝車配套,排名前3家、前5家、前10家的企業,電池裝車量分別為45.6GWh、49.2GWh和54.7GWh,占總裝車量比分別為73.4%、79.1%和87.9%。動力電池作為新能源汽車核心零部件,其發展與新能源汽車行業息息相關。盡管2019年新能源汽車產銷量都出現了下滑,但動力電池卻呈現增長之勢。分析其原因,中國汽車動力電池產業創新聯盟副秘書長馬小利表示,這與單車載電量提升有很大關系。2019年12月,受新能源客車產量大幅上升帶動,我國新能源汽車按車型劃分的平均裝車電量高達63.2kWh,環比上升8.8%。我國純電動乘用車系統能量密度在140Wh/kg 及以上的車型產量仍然占主體,140(含)-160Wh/kg和160Wh/kg以上車型產量占純電動乘用車總產量比例分別為49.3%和35.9%,125Wh/kg以下車型12月產量稍有增長,占比提升至2%。馬小利表示,從材料類型看,三元和磷酸鐵鋰仍是主力。能量密度的提升既符合政策導向也符合市場需求。中汽協秘書長助理許海東也表示,裝機動力電池能量密度的提升一方面反映了技術的進步,一方面也更貼近市場需求。中國汽車動力電池產業創新聯盟公布的數據顯示,2019年,我國動力電池產量累計為 85.4GWh,同比累計增長21%。其中,三元電池產量累計55.1GWh,占總產量的64.6%,同比累計增長40.8%;磷酸鐵鋰電池產量累計為27.7GWh,占總產量的32.4%,同比累計下降1.2%。動力電池的銷量與產量差距并不大。2019年,動力電池累計銷量為75.6GWh,同比累計增長21.4%,整體處于正增長態勢。動力電池月度裝車量數據(GWh)盡管動力電池的產銷量差距并不大,但裝車量卻有一定差距,這在一定程度上跟動力電池生產銷售早于車企新能源汽車的生產周期有關。2019年,動力電池裝車量達到62.2GWh,同比累計增長9.2%。盡管全年維持了正增長,但從月度數據看,動力電池下半年感受到了明顯的壓力。從8月開始,動力電池的月度裝機量都較去年有了不同程度的降低,12月降幅高達27.4%。與汽車行業整體集中度不斷提升一致,動力電池行業的集中度表現得更為明顯,2019年12月,配套電池企業為56家,而2018年和2017年這一數字分別為75家和81家。馬小利表示,集中度不斷提升的同時,我國動力電池行業“小”、“亂”的問題也正在逐步好轉。2019年,共有79 家動力電池企業實現裝車配套,排名前3家、前5家、前10家的企業,電池裝車量分別為45.6GWh、49.2GWh和54.7GWh,占總裝車量比分別為73.4%、79.1%和87.9%。值得的是,TOP10的前三家裝車量不斷提升的同時,前2家的優勢表現得尤為明顯。12月,排名第一的寧德時代的裝車量高達5.09GWh,而前十家企業的總裝機量僅為8.64GWh,寧德時代占比高達58.9%,就是排名第二的比亞迪裝車量也僅為1.15GWh,與寧德時代存在一定差距。(中國汽車報網/王金玉)

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590電池模組“百家爭鳴”

自從德國大眾推出MEB平臺和VDA電池模組標準尺寸以來,國內動力電池產業鏈紛紛投入資源開發相關平臺和產品。究其原因,大眾推出的MEB平臺和VDA標準尺寸不僅降低汽車應用期間成本,提升可靠性,而且還兼顧動力電池全生命周期管理,提升電池性價比。尤其對電池廠而言,便于自動化生產和提升電池一致性,有利于減少反復資本投入。如圖1-圖3所示,大眾MEB平臺可兼容軟包和方形電池的VDA標準化模組。例如以LG為代表的軟包電芯橫向排布,而CATL等方形電芯則疊放,豎向排布。圖1 大眾MEB電池系統軟包電池,尺寸比較靈活多變,但其寬度和高度尤其是模組封裝方面也呈現VDA標準尺寸化趨勢。代表企業主要有萬向一二三、微宏動力等企業。方形電池,VDA標準尺寸的主流代表主要有寧德時代、國軒高科、天津力神、中航鋰電等企業。其中寧德時代開發的355、390、590等系列模組,高度均為108mm,有應用在蔚來ES8上,電池包成組后的高度為136mm;天津力神的355、590模組,高度也均為108mm,電池包成組后的高度控制在140mm以內。例如廣汽新能源的Aion LX,是國內第一款采用590尺寸VDA標準電池模組的車型,電池能量密度達180Wh/kg,模組集成率能達到93%,容量配置為93kWh。關于電池模組VDA標準尺寸,市場當前主流的長度355mm(如吉利帝豪EV450等眾多車型)正逐漸向390mm(如奧迪E-Tron)和590mm(如廣汽Aion LX)長度過渡。如圖4-圖9所示,390和590型號模組差別主要是單體電池的尺寸和制造工藝有差別。圖4(可能是390的雛形)業內人士反饋,590型號是真正為純電動平臺MEB開發的標準模組,從一開始就具備成為通用模組所有條件。相比355和390等其他型號,590模組尺寸大,能降低成本和成組效率最高。同時590模組一旦普及,會加速電動汽車平民化進展。然而590模組的電流密度和極化反應等存在均勻性差等風險,再加上技術指標多,制造難度高。因此390還是590模組,誰可能更受市場歡迎,不同的角度,看法可能不同。吉陽智能的一位高級工程師表示,590型號模組是電池PACK后,長度為590mm。其所用的軟包單體電池尺寸,一般長度在550mm,寬度100mm,高度10mm左右。在疊片工藝上,考慮效率的話,熱復合疊片機更適合590型號電芯。當然Z字型疊片也能做,不過技術難度要大一些。超業精密的一位高層認為,現在訂單大多是390型號模組的電池,不過已經有很多客戶在提590型號的需求。針對590型號的電池需求,正進行相關的技術和方案設計,涉及的設備有Z字型疊片機,沖坑機,軟包一封,二封機。鵬輝能源研究院院長劉建生認為,針對高端市場,今年整車廠普遍采用的體系為電池型號390和590模組。因為能實現4秒以內達到百公里時速,續航600-700公里。廣汽新能源技術中心副部長劉太剛表示:590型號的模組肯定是趨勢。至于采用軟包還是鋼殼,這個要看技術進步和實際成本情況而定,由于軟包和硬殼會兼容裝載,目前來看,還不好確定。愛馳汽車電池高級經理楊建軍認為:VDA模組的三個長度355、390和590,是充分研究了車上的尺寸需求后得出來的。但考慮到模組加工難度,355尺寸短,比較容易實現?,F在比較多的廠家能提供這種模組,目前是主流。至于390模組,能夠提供得還是比較少,590更少。因此在相當長一段時間內,355模組還是主流,未來其他發展起來之后,355模組也不會淘汰??偟膩碚f,未來主流選擇390還是590型號,最終要回歸到成本與安全。從當前動力電池產業入冬,行業進入馬拉松賽場的背景來看,如果590型號模組的降本增效優勢更突出,市場受歡迎程度會大一點。

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“寶刀”磷酸鐵鋰加速“收復失地”

對于三元和磷酸鐵鋰兩種電池技術路線,許多業內人士都認為二者將在各自適合的領域長期并存。但受國家政策影響,三元電池近幾年卻在侵蝕磷酸鐵鋰的市場占有率;而隨著財政補貼即將退出,磷酸鐵鋰似乎出現了“收復失地”的態勢。比亞迪磨刀霍霍在這場“收復失地”運動中,老將比亞迪磨刀霍霍、陣勢十足。眾所周知,磷酸鐵鋰一直是比亞迪的傳統強項,雖然近年來三元電池混得風生水起,但比亞迪依然認為鐵鋰電池“寶刀不老”,如今的“刀片”在經過比亞迪的精心打磨后將“鋒芒更利”。其實這個事媒體已經報道了不少,那就是比亞迪董事長兼總裁王傳福透露,比亞迪開發的磷酸鐵鋰“刀片電池”2020年3月將實現量產,并首次裝配比亞迪新車型“漢”,續航里程可達600km。該“刀片電池”體積能量密度增加50%,成本下降30%。早在幾年前,王傳福就曾經放話:“如果家庭消費啟動,比亞迪可以分分鐘造出特斯拉?!庇幸馑嫉氖?,比亞迪“漢”將是一輛電動跑車,瞄準的目標對手就是特斯拉??梢?,比亞迪對“刀片電池”寄予了多大的厚望。不過,對標特斯拉或許只是個噱頭,但重要的是“刀片電池”確實是降本神器。據中信證券測算,假設2020年比亞迪動力電池出貨15GWh,以刀片電池替換比例做情景假設,假設替換比例分別為100%、50%、25%,經過測算,刀片電池替換將給比亞迪節省25.5億元、12.8億元、6.4億元的成本。2019年比亞迪磷酸鐵鋰電池出貨同比下降37%,預計2020年之后“刀片電池”技術將帶動磷酸鐵鋰電池需求回暖。曾經的電池老大比亞迪振臂一呼,鐵鋰陣營的士氣隨之暴漲。車企的回馬槍實際上,在比亞迪“刀片”出鞘之前,就有不少車企和電池企業已經在精心修煉磷酸鐵鋰“內功”,企圖能在2020年財政補貼退坡之后殺個回馬槍。早在2019年年初,北汽新能源EC220新增了一款標準版車型,針對配置以及電池等方面進行調整,補貼后售價為5.58萬元,動力電池組更換為磷酸鐵鋰電池。同樣在2019年,江淮汽車推出了全新電動車型iEV7L,也是搭載磷酸鐵鋰電池。江淮汽車認為,對于我國三四線城市的消費者來說,主打長續航特性的三元電池產品并不適合其通勤路程短的使用特點,相反價格低、壽命長的磷酸鐵鋰電池更具競爭力。值得一提的是,近些年憑借三元電池逆襲崛起的寧德時代,2019年10月表示,公司已經與拉丁美洲三大商用車之一的大眾(拉美)卡客車公司簽訂了長期戰略合作協議,雙方合作的車型將搭載寧德時代電池,采用的是全新磷酸鐵鋰商用車標準電池包。此外,根據國家工信部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》(2019年第8批),奇瑞新能源新款小螞蟻車型搭載的動力電池也由三元鋰電池更換為磷酸鐵鋰電池。在電池系統能量密度上,新車型磷酸鐵鋰電池為140.2Wh/kg,老車型三元鋰電池為140.9Wh/kg,參數基本持平,但是成本降低了不少。而時間到了2020年,除了比亞迪“漢”外,新寶駿E300最近正式亮相,作為新寶駿家族里面的首款新能源車,E300承載著新寶駿進軍新能源汽車市場的重任。該車型搭載了容量為16.8kWh的電池包,所采用的電池也并非三元,而是磷酸鐵鋰。誠然,下游的車企忙著裝配磷酸鐵磷電池,中游的電池企業沒閑著。2019年4月,力神電池青島基地投產的4GWh磷酸鐵鋰電池項目,電芯內部采用疊片結構,空間利用率提升約8%,單體能量密度達到180Wh/kg,系統能量密度已達到155Wh/kg。公司計劃2020年將量產的磷酸鐵鋰電池單體能量密度提高至190Wh/kg。除此之外,2019年7月,山東鑫動能鋰電材料項目一期工程投產,產能為5000噸/年磷酸鐵鋰碳正極材料聯產5000噸/年磷酸鐵鋰。2019年12月,云南曲靖市麟鐵科技有限公司年產2萬噸磷酸鐵鋰項目正式投產。需求邊際回暖“新的補貼政策出臺后,車企將轉變經營方向,放棄追求更高能量密度電池以博取較高檔補貼;改用相對更廉價的磷酸鐵鋰電池以降低成本?!背寺摃貢L崔東樹表示,他認為,鑒于目前新能源車企的盈利情況相對較差,在新能源汽車財政補貼大幅下降的情況下,整車廠可選擇余地不多。畢竟,如果車子賣得太貴,消費者是不會買賬的。從數據來看,磷酸鐵鋰電池成本確實比三元電池低了不少。據悉,2019年磷酸鐵鋰電池電芯的市場報價降至0.7元/Wh以下,而三元電池電芯的報價則在0.9元/Wh左右徘徊,磷酸鐵鋰電池價格較低是顯而易見的,且兩者差距開始擴大。那么,在財政補貼退坡背景下,磷酸鐵鋰的成本優勢將進一步凸顯。成本固然是許多企業對磷酸鐵鋰“另眼相看”的重要原因,實際上磷酸鐵鋰的能量密度也在不斷實現新的突破。據了解,國軒高科通過材料技術提升和工藝改進,已完成了磷酸鐵鋰單體能量密度190Wh/kg的產品升級,配套的乘用車系統能量密度140Wh/kg,能滿足新能源汽車400Km以上的續航里程。公司2020年還計劃將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度提高到200Wh/kg。正如北汽新能源副總經理張青平所說的,隨著近年來電池包開發技術的提升,磷酸鐵鋰在能量密度方面也得到提升,可以滿足目前國家的技術門檻要求以及相當一部分消費者對日常出行的需要。從目前市場的選擇來看,財政補貼退坡確實攪動了一池春水。不少業內人士認為,換裝磷酸鐵鋰電池這一技術路線,目前是應對財政補貼退坡最直接有效的辦法。隨著未來財政補貼的取消,越來越多的車企或將會推出更多搭載磷酸鐵鋰電池版本的新車型,磷酸鐵鋰電池需求邊際將回暖。

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“刀片電池”將帶領磷酸鐵鋰回歸?

在近日舉辦的百人會論壇上,比亞迪董事長王傳福表示,比亞迪將會開發新一代磷酸鐵鋰電池——“刀片電池”,并于今年量產。全球首款搭載“刀片電池”的車型比亞迪“漢”有望于今年6月上市。續航600公里 壽命長達8年據了解,比亞迪“刀片電池”采用了GCTP 技術,單體電芯較傳統方形電池更加長和扁平。比亞迪專利顯示,該電池度最長可以達到2500mm,是傳統磷酸鐵鋰電池的10倍以上。該產品的優勢在于能夠提高電池包50%的能量密度,減少電池包約30%的制造成本。而且,長條形電芯具有很好的散熱效果。這樣一來,不僅電池可以擁有更長的續航能力,磷酸鐵鋰電池壽命長,安全性高的優點也同時保留。據推測,被比亞迪稱為“超級鐵鋰電池”的“刀片電池”續航里程高達600公里,壽命長達8年120 萬公里。國泰君安證券指出,比亞迪的超級磷酸鐵鋰電池將鋰電池單體進一步做大,并且減少模組環節來進一步提高體積能量密度。預計2020年,磷酸鐵鋰電池成本有望降低到0.5-0.6元,從而進一步降低電動車成本。在該利好消息的驅動下,1月13日、14日兩日,比亞迪股票漲幅超15%。今日再度大漲,A股創去年4月以來新高,H股大漲近7%。上市公司合縱科技近日在互動平臺表示,2020年公司正在進行新一代高壓實密度磷酸鐵開發以及低成本磷酸鐵研發。與貝特瑞合作開發的高壓實磷酸鐵項目已經量產,與國軒高科合作開發高壓實磷酸鐵中試驗證驗證即將量產,與比亞迪“刀片電池”匹配產品在進行認證。磷酸鐵鋰要回歸?動力電池是新能源汽車提供動力來源的核心部件,市場主流的動力電池主要有三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種。目前應用最廣泛的是三元鋰電池,典型代表是特斯拉使用的鎳鈷鋁,以及鎳鈷錳等電池產品。磷酸鐵鋰電池能量密度不及三元鋰電池,不容易滿足補貼要求,因此在補貼退坡和里程要求提升情況下,磷酸鐵鋰逐漸被市場拋棄,作為主推的磷酸鐵鋰電池的比亞迪,也一度大規模使用三元鋰電池,繼而在電池領域被寧德時代超越。數據顯示,2019年1-12月,我國動力電池裝車量累計62.2GWh,同比累計增長9.2%。其中三元電池裝車量累計40.5GWh,占總裝車量65.2%,同比累計增長22.5%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計20.2GWh,占總裝車量32.5%,同比累計下降9.0%。2019年裝機量排名前4的企業分別為寧德時代、比亞迪、國軒高科和億緯鋰能,頭部企業的出貨和產能集中度較高。比亞迪重新回歸磷酸鐵鋰路線是否意味著磷酸鐵鋰電池要回歸呢?目前,磷酸鐵鋰電池在新能源專用車及新能源客車的電池應用上,裝機量都達到了80%-90%。受CTP技術的影響,磷酸鐵鋰電池在乘用車方面的裝機量將會有所回升。據中信證券測算,假設2020年比亞迪動力電池出貨15GWh,以“刀片電池”替換比例做情景假設,假設替換比例分別為100%、50%、25%、0%,經過測算,“刀片電池”替換將給比亞迪節省25.5、12.8、6.4、0億成本。預計2020年后“刀片電池”技術將帶動鐵鋰電池需求回暖。有機構認為,“刀片電池”是從車輛、電池包、電芯整體層面開發的新的解決方案,結構改進的效果非常明顯,從數據結果分析,或許也存在改進電芯內部材料的可能性。雖然被普遍看好,但是業內對于“刀片電池”還是有著不同的聲音。業內看法不一有專家認為,“刀片電池”只是電池結構設計上的創新,可能會提高提高電池包體積能量密集和質量能量密度,但并不是材料上的技術突破,對提高單體能量密度意義不大。這和寧德時代此前法蘭克福車展上發布的CTP技術類似,都是對電池系統結構上進行調整。2019年9月,寧德時代推出了全新的CTP方案(Cell To Pack),改變了原有的電芯-模組-電池包結構,電芯直接集成到電池包,北汽EU5將成為首款搭載該電池的車型。該電池體積利用率提高了15%~20%,電池包零部件數量減少40%,生產效率提升了50%,電池包能量密度提升了10%~15%,能量密度可達 200Wh/kg。此外,特斯拉、蜂巢能源也有布局 CTP 電池技術。動力電池系統或電池包一般由數個電池模組組成,每一個模組有單獨的控制系統。模組數量大幅減少,電池包內部結構更加緊湊,成組效率不斷優化提高,內部零件數量大幅減少。這樣提高電池包能量密度,同時降低了電池包成本。但是也有觀點認為,雖然“刀片電池”對電芯尺寸,內部設計等方面進行了改進,但同時降低了電池的安全性,例如電池組散熱、電芯結構穩定性等問題。近年來,電動車安全事故頻發。據統計,大部分是電池起火引起的。為了提升續航里程,如今的車企大多采用鎳成分比例較高的三元鋰電池,在續航里程提高的同時,電池安全性成了一大隱患。三元鋰電池熱失控溫度低于300度,三元鋰電池在進行2000次充放電循環后就會出現衰退;磷酸鐵鋰電池熱失控溫度普遍在500度以上在循環壽命上大約3500次后容量才開始衰減,可以看出磷酸鐵鋰電池在安全性以及循環壽命上的優勢。根據測算,2019年比亞迪新能源乘用車電池包平均成本為0.85元/Wh,替換成磷酸鐵鋰“刀片電池”后,成本有望下降30%,預計成本將下降至0.6元/Wh。作為如今平均水平,一輛純電動乘用車用電池容量約為60kWh上下,如果替換成磷酸鐵鋰的“刀片電池”,單車電池成本將會下降1.5萬元左右。不管今后比亞迪“刀片電池”、寧德時代的CTP技術,還是以后的新技術,我們都要看到這些企業為降低動力電池系統成本所做的努力。他們對電池包內部結構進行了大量優化工作,少模組或者無模組將會是未來電池技術的趨勢,都可以很好地解決新能源汽車續航里程和成本的痛點??傊?,從新能源汽車電池安全、壽命等多方面考慮,磷酸鐵鋰電池還是有其自身優勢的,將來能否超過三元電池,還需要“刀片電池”在市場中的驗證。

作者: 子蕊 詳情
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全球首款半固態鋰離子電池將推向市場

據外媒報道,日本電子公司京瓷正在推出一款Enerezza住宅儲能電池,該電池將采用世界首創的半固態鋰離子電池架構,能夠大大提高電池的經濟性,加快了電池儲能的價格革命。京瓷將成為第一家將這項技術推向市場的公司。京瓷公司現已宣布,最新的住宅儲能設備的電池基于半固態電池架構,該設備將于今年秋天投入批量生產。儲能產品的電池出自美國初創公司24M,2019年6月,京瓷公司在與24M共同試行了電池制造工藝,24M公司的電池是由它的創辦者同時也是麻省理工學院的研究員Yet-Ming Chiang所開發的鋰離子電池生產方法。去年,京瓷開始進行試運行,以驗證這種技術的實際效率。據了解,24M公司具有顯著的結構材料清單優勢,并且所需的前期資金將大大減少。該儲能產品有5 kWh,10 kWh和15 kWh三種型號可供選擇。京瓷公司稱,這種新工藝可大大降低生產成本。半固態電池的材料成本比標準鋰離子電池的材料成本減少約40%,制造時間則縮短了2/3,因為在半固態電極中,電解質與材料混合形成了粘土狀的漿料,無需粘合劑,從而去除了惰性物質,減少了如干燥、溶劑回收、壓延和電解質填充等處理步驟。獨特的生產工藝可以制造出比行業標準厚四到五倍的電極,從而減少了對銅、鋁和隔板的需求,也就降低了成本。此外,半固態電池的能量密度比其競爭對手幾倍。京瓷公司稱,種種優勢使半固態電池的資本需求增加到傳統鋰離子儲能產品的一半。24M公司稱,半固態電池架構的能量密度可以達到350 Wh/kg。最后,這種全球首款推向市場的住宅儲能電池能否真正得到應用只待實踐的檢測。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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國際船級社DNV GL發布船舶鋰電池安全報告

電動船舶作為另一大鋰電池新興應用市場吸引了越來越多電池企業的關注,但當前能夠生產符合電動船舶產品性能要求的企業并不多。和電動汽車面臨的問題相似,大功率純電池動力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等問題,將是純電池動力在船舶推廣應用的難題,需加強技術研發,進行充分測試驗證,確保安全可靠應用和經濟性。由于電動船舶需要攜帶較多數量的電池,對電池的放電倍率、循環性、成本的要求比較高。尤其是在安全性方面更是對電池企業提出了嚴苛的要求。日前, 世界領先的船級社之一DNV GL(由挪威船級社(DNV)與德國勞氏船級社(GL)合并而來)發布了一項有關船舶電池安全性的新報告,該報告評估了海上電池裝置中的爆炸和火災風險,以及在電池起火時滅火系統的有效性。在報告中,DNV GL檢查了鋰離子電池單元過熱到故障點(熱失控)時會發生什么,并評估了避免或最小化傷害的幾種常用方法。最大的收獲是,如果大量的電池模塊(總計4000安培小時或更長時間)一次在同一隔室中發生故障,則即使每小時換氣100次(ACH)的通風速率也不足以避免爆炸量級超壓0.5 bar(barg),因此僅靠通風不足以防止爆炸?!俺藴缁鸷屯L之外,電池設計還必須具有預防性的安全屏障,以便將火和氣體的排放限制在盡可能少的電池系統的一部分內?!?DNV GL的高級顧問項目經理Henrik Helgesen表示。該報告基于新創建的模型提供了有關通風系統的新建議,該模型根據船舶的電池安裝確定了合適的尺寸和類型的通風系統。早期的火災和氣體檢測也很重要,這意味著氣體傳感器應盡可能靠近電池放置。此外,該報告還指出,與NMC電池相比,磷酸鐵鋰電池通常更難以被迫進入熱失控狀態。對于NMC電池,其溫度上升速率也較低。據了解,該研究報告項目于2017年啟動,借鑒了眾多海事利益相關者的經驗,參與成員包括挪威海事局、丹麥海事局、海事管理局、挪威國防研究機構(FFI)、船用電池系統供應商Corvus Energy、鋰離子滅火系統供應商、Nexceris,電池氣體傳感器技術開發商等??傮w來看,DNV GL的這份關于船舶用鋰電池安全風險的報告給電池企業提供了一些警醒,要求電池企業在開發船用電池時更加注重電池的安全性以及如何預防起火或滅火,這對電池企業而言的一大挑戰。同時,該報告也指出相比三元電池,磷酸鐵鋰電池的安全優勢在船舶上更加突出,因此當前船舶電池主要以磷酸鐵鋰電池為主。高工鋰電了解到,目前國內船用鋰電池必須通過中國船級社(CCS)及其授權機構的資質認證,且CCS只認定方形磷酸鐵鋰。同時,中國船級社對于船用電池安全還提出了電池的布置與安裝、電池管理系統基本功能要求;產品檢驗要求中還包括電池和電池管理系統的型式試驗和出廠試驗要求。截至2019年6月,國內擁有船級社認證的電動船用鋰離子電芯企業11家、認證電芯產品25款,電芯種類數量以及對應的企業數量仍較少。目前,已經有越來越多電池企業加入電動船舶鋰電池市場,針對性的開發在渡輪、游船、集裝箱船、貨船、工程船等電動船舶中應用的鋰電池。隨著未來磷酸鐵鋰電池應用在電動船舶領域的比例增多,鐵鋰電池產品的價格也會呈現下降趨勢。值得注意的是,當前船用電池檢測還停留在電芯級,檢測項目也與車載動力電池項目類似,船用電池完善安全規范體系和內湖、內江小型船舶市場規范性運營體系也需要進一步完善。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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加拿大Li-Cycle宣稱鋰電池材料回收率達100%

事實證明,從廢舊鋰電池中回收有價值的鈷鋰金屬已經成為了降低電池成本和保障原料供應的重要途徑。近期,加拿大鋰離子電池資源回收公司Li-Cycle Corp完成了其第一批商業回收電池材料的裝運,其中包含鈷鎳鋰等金屬材料。Li-Cycle成立于2016年,是一家清潔技術公司,其使命是解決全球壽命終止的鋰離子電池問題,并滿足對關鍵電池材料迅速增長的需求。據了解,Li-Cycle開發出一項獨特的技術,可通過兩步機械和濕法冶金“濕化學”工藝,實現鋰離子電池中所有材料的80%至100%的回收。Li-Cycle的處理技術能夠回收鋰離子光譜中正極和負極材料的所有變體,而無需分類為特定的化學。具體而言,Li-Cycle的兩步走工藝首先要用機械方法縮小電池尺寸,將電池破碎去掉塑料和金屬。第二步是利用濕法冶金、濕法化學工藝進行電池回收,把金屬碎片一個接一個地去除有價值的成分,如碳酸鋰、鋰、鈷、銅、鋁、石墨、鐵、磷酸鐵等。當前,Li-Cycle的示范工廠已對Li-Cycle Technology?進行了重要驗證,并確認了其可擴展至商業水平。據了解,Li-Cycle Technology?路線圖分為再生技術工藝—商業工廠開發—電池回收—資源回收—電池金屬幾個階段。迄今為止,Li-Cycle已完成三個研發計劃/物理驗證工作流程。該公司目前正在運營一個綜合示范工廠,電池粉碎產能為5000噸,并且正處于商業工廠開發的進展階段。瞄準未來龐大的廢舊動力電池回收市場,其正計劃全面擴大第二個工廠的產能。Li-Cycle的物理驗證工作流以“按比例縮小”為前提,即相對于商業規模按比例縮小。每個縮減階段都專注于特定關鍵績效指標的驗證。事實上,隨著電氣化進程推進,主機廠、電池廠和材料企業在電池回收利用的合作正在進一步加深。包括奧迪、寶馬、大眾、特斯拉、豐田等國際車企當前都在布局廢舊電池回收利用,將其作為電池材料的重要來源。同時,三星SDI、LG化學、SKI等國際電池巨頭也在與優美科、巴斯夫等國際正極材料企業合作,布局廢舊動力電池回收,為其增添新的原材料供應渠道,進而降低原材料采購成本。

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電動船舶用鋰電池將成產業布局新方向

數據顯示,2019年、2022年以及2025年的電動船舶鋰電化滲透率按照0.035%、0.55%、18.5%計算,截至2025年,電動船舶用鋰電池市場將達到35.41GWh。按照1.5—2年的驗證周期,兩年后船用電池市場將有更多的企業進入。2019年7月以來,我國新能源汽車銷量連續五個月同比下降,新能源汽車補貼也將逐步退坡。此外,去年底,工信部發布《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄(2019年第11批)》,搭載外資電池的新能源汽車首次在中國獲得補貼,國外電池企業來勢洶洶。"內憂外患"之下,部分鋰電企業開始拓展在其他領域的投資,比如電動船舶鋰電池市場。2025年市場規模35.41GWh電動船舶具有綠色環保、零污染、安全以及使用成本低等優點,其運行成本明顯低于柴油和LNG燃料船舶。此外,電動船舶的結構簡單,運行穩定,維護成本低,更適合未來環保的趨勢。目前,電動船舶主要應用于民用領域,未來,景區游船、客船以及渡船將有更多的純電動化船舶運行。電動船舶需要攜帶較多數量的電池,對電池的放電倍率、循環性、成本的要求也較高。在電池類型選擇上,和鉛酸電池相比,磷酸鐵鋰電池在安全性、能量密度、循環性能等方面優勢明顯。不過磷酸鐵鋰電池目前較多應用在新能源客車以及儲能等領域較多,應用于電動船舶上的磷酸鐵鋰電池將面臨較多技術驗證,需要更嚴格的規范標準,產品價格較高。就具體應用而言,現階段鋰電池只運用在少量混合動力型船舶上,超過5000噸級的中大型船舶完全鋰電化難度較大,未來將成逐年遞增趨勢。數據顯示,2019年、2022年以及2025年的電動船舶鋰電化滲透率按照0.035%、0.55%、18.5%計算,截至2025年,電動船舶用鋰電池市場將達到35.41GWh?;趯Υ颁囯娛袌鑫磥戆l展巨大潛力的判斷,億緯鋰能等企業早已開始提前布局。億緯鋰能與寧德時代"再一次"領先?1月4日,億緯鋰能在互動平臺表示,公司的動力電池已廣泛應用于電動船舶領域,主要包含各大景區畫舫、沿江沿海渡船、觀光船和內河貨船、港口拖船、江海聯運散貨船等。國家相關部門加強動力電池在電動船舶的推廣應用,有利于電動船舶的行業發展,也利于公司進一步開拓市場空間。億緯鋰能是最早進入船舶領域的鋰電池廠家。早在2016年,億緯鋰能的船用動力電池就獲得了中國船級社CCS認證,并于2019年獲得德國萊茵防爆認證。目前,國內約90%電動船舶配套億緯鋰能電池解決方案,裝機數量超過200多艘。2019年12月,億緯鋰能與中船動力研究院舉行了"新能源動力系統電池產品合作協議"簽約儀式。雙方將利用各自的行業經驗和資源優勢,在新能源動力系統方面開展戰略合作,共同推進船舶新能源動力系統發展及鋰電池系統的配套應用。簽約儀式上發布的君旅號由億緯鋰能提供電池、中國船舶第七一二研究所進行電力推進系統集成設計,是國內第一艘通過中國船級社(CCS)《純電池動力電動船檢驗指南》要求的純電池動力客船,同時也是國內第一艘裝載大容量鋰電池的全電動客船。據了解,君旅號是國內第一艘采用"鋰電池動力+吊艙推進器"綠色動力船舶,于2019年11月11日交付使用。該船依據武漢長江通航條件進行設計,長53.2米,總噸位近700噸,一次最多可搭乘300位游客,充滿電后可連續航行8小時;滿足旅游觀光、商務包船、輪渡等功能。得益于"全電池動力+吊艙推進器"的動力系統,船只在航行過程中幾乎聽不到噪音,并且不會產生碳、硫等廢氣污染物,完全實現"零排放"。另一個鋰電巨頭寧德時代也不甘示弱。2019年1月,寧德時代與中國船級社(CCS)武漢規范研究所在福建簽署戰略合作協議。雙方將在推動電池系統船舶技術標準的研究和水上應用、加速相關電池產品的認可和檢驗等多個方面開展戰略合作,并就進一步深化資源共享、技術合作、服務升級等全方位的合作與交流達成一致意向。同時,雙方將共同啟動電動船舶安全規范的研究和制修訂工作,建立從電池單體、模塊、電池管理系統到電池系統的安全規范體系,促進鋰電池水上安全應用的健康、持續發展。資料顯示,寧德時代已經攻克了船用鋰電池安全、長續航、大功率、長壽命等技術難題,采用符合IP67以上防護等級的電池包,有效規避水汽、鹽霧及粉塵引發的安全風險,滿足全生命周期內的IP等級要求。星盈科技、風帆等企業也正在進行船用鋰電池的相關測試。按照1.5—2年的驗證周期,兩年后船用電池市場將有更多的企業進入。目前,船用鋰電池必須通過中國船級社(CCS)及其授權機構的資質認證,且CCS只認定方形磷酸鐵鋰。其中,內河、內湖的短距離運輸船、觀光船、輪渡船等小噸位船舶以純電動為主,大噸位長途商用船則以油電混動技術路線為主。中國船級社針對磷酸鐵鋰電池系統的檢驗,分別給出了磷酸鐵鋰電池船上應用安全技術要求和磷酸鐵鋰電池產品檢驗要求。同時,中國船級社對于船用電池安全還提出了電池的布置與安裝、電池管理系統基本功能要求;產品檢驗要求中還包括電池和電池管理系統的型式試驗和出廠試驗要求。產業難點與瓶頸明顯國家對于船舶動力電池的發展也極為重視。2019年7月9日,科技部在對十三屆全國人大二次會議第5889號建議的答復如下:動力電池技術和產業水平的提升將快速推動交通電動化轉型進程,在道路交通、軌道交通和航空交通等相關領域的電動化技術研發和應用均得到高度重視。近年來,由于受環境保護、減少有害氣體排放等政策的影響,液化天然氣、鋰電池、燃料電池、太陽能、風能、岸電等清潔能源以及余熱發電等技術正在船舶上得到應用,船舶能源種類從以化石能源為主的局面逐漸向低碳化能源轉變。多種能源的接入推動了船舶動力系統朝著電氣化方向發展,未來船舶的能源種類將多種多樣,能源應用形式呈現多元化、混合化。大功率純電池動力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等問題,將是純電池動力在船舶推廣應用的難題,需加強技術研發,進行充分測試驗證,確保安全可靠應用和經濟性??萍疾繉⒊掷m加強動力電池、燃料電池等關鍵核心技術攻關,不斷深入開展交通電動化轉型研究,為交通領域節能減排和減少污染物排放提供科技支撐。安全、循環及倍率方面綜合性能更優的磷酸鐵鋰方形動力電池為主流。并且隨著未來磷酸鐵鋰電池應用在電動船舶領域的比例增多,產品的價格將會呈現下降趨勢。有關機構預測,電動船舶市場的發展整體呈現兩個階段,2018-2021年增速緩慢,2022-2025年增速加快。若電動船舶用鋰電池市場鋰電化滲透率達到50%,將帶動鋰電池市場90GWh以上的規模。未來,船舶鋰電化趨勢將主要集中在沿江沿海城市渡船、觀光船;內河貨船;港口拖船市場等,部分大中型船舶使用鋰電替代鉛酸,進而促進鋰電池船用化加速。但是,當前船用電池檢測還停留在電芯級,檢測項目也與車載動力電池項目類似,船用電池完善安全規范體系和內湖、內江小型船舶市場規范性運營體系也需要進一步完善。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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鉛酸蓄電池仍是主流 汽車啟停市場或將迎來黃金發展期

近年來,中國政府對汽車的油耗標準要求日趨嚴格,在此背景下可有效節省油耗的啟停系統逐步成為乘用車型的標準配置。有預測稱,2020年國內將有1500萬輛新車配置啟停系統。未來幾年將迎來中國汽車啟停電池市場的黃金發展期,市場前景十分廣闊。據電池中國網了解,汽車啟停電池具有很高的技術壁壘,因為啟停車需要更加頻繁的啟動及在怠速時為車載電器供電等要求,對啟停電池要比對普通電池有更高的性能要求。目前,市場上大規模應用的啟停電池分為EFB和AGM兩種,鉛酸蓄電池仍是啟停電池市場的主體,市場份額約占90%,鋰電池市場占比還非常小。在啟停電池領域,目前國內品牌主要有風帆、駱駝、雙登、超威、南都、天豐等,國外品牌主要有瓦爾塔、德國MOLL、湯淺、博世、江森自控等。今年電池中國網在走訪調研時了解到,風帆公司具備約3000萬只鉛蓄電池(含500萬只AGM、EFB電池)年生產能力,是一汽大眾、上海大眾、上海通用、北京現代、東風汽車等國內大多數規模汽車制造商的常年合作方,并為奧迪、奔馳、寶馬等豪華品牌車供應AGM電池。在前不久舉行的2019年中國國際鉛酸蓄電池高峰論壇上,風帆研究院主任工程師裴新彬介紹了汽車啟停系統電池技術的發展趨勢,并分享了風帆公司多年來在汽車啟停系統電池領域的研究成果與創新實踐。啟停系統裝配率大幅提升據裴新彬介紹,美國從2012年開始推廣汽車啟停系統,裝配率于2017年有了大幅度提高。他表示,到目前為止,裝備發動機啟停系統是降低汽車排放最易實施、效果最明顯的方法。目前啟停系統在發達國家已經普遍推廣,預計到2020年歐洲的啟停系統裝配率可達90%,美國的啟停系統裝配率可達57%。而從中國市場來看,啟停系統裝配率也在迅速增加。裴新彬給出的數據是:2012年國內汽車啟停系統的標配率僅10.24%,到2018年已經達到56.29%。具體來看,目前國內的合資品牌汽車如奔馳、寶馬、奧迪、大眾、通用等已經將啟停系統作為標配,其中高端的汽車品牌基本使用AGM電池,大眾、日系車大部分使用EFB電池,國內自主品牌的主流車型也使用EFB電池?!半S著2020年汽車國六標準的實施,啟停技術將成為車企降低油耗的首選之一,作為啟停系統核心的啟停電池將受到更多的關注?!?裴新彬作出判斷,同時他也指出,爆發的啟停電池市場也將受到更多的監管。性能更優的啟停電池從技術上來講,裴新彬表示,與傳統的電池相比,啟停系統對EFB電池性能提出更高的要求:較高的循環壽命,較普通蓄電池提高2-3倍;比較高的低溫高倍放電性,較普通電池提高25%以上;較高的安全性,需要考慮EFB電池的功能設定等問題;較好的動態充電能力,能夠適應啟停汽車的充電策略,在不同的荷電情況下快速完成自身的動能補充;較好的一致性。為了滿足降低油耗和排放的需求,目前汽車充電系統采用智能充電,主要依據電池電量、溫度進行動態調整。裴新彬講解到,啟停系統是通過在電池的負極安裝EBS裝置來實現,裝置采集電池電壓、電流溫度然后確定電池的SOD值。裴新彬談到,為了提高電池的循環壽命,要選擇合適的板柵類型,有拉網板柵、沖孔板柵、澆鑄板柵、連鑄板柵等。為了提高電池的低溫放電能力,要增加板柵的放電面積。同時,裴新彬表示,風帆公司還對EFB電池殼體材料和結構進行了優化,有效保證高安全性?!帮L帆公司的EFB電池,還設置了攪拌的裝置,我們稱為導流槽,這種導流裝置能夠起到混淆上下部膽結液密度的作用,以達到緩解電解液分層的目的,該裝置也得到大眾實驗室的認可?!迸嵝卤蛑v解說。在研發中,風帆公司還考慮到蓄電池虧電的問題。有調查數據顯示,在關于汽車蓄電池的各種投訴中,涉及電池虧電的情況占比比較大?!笆紫纫⒅谽FB電池的虧電問題,電源匹配有問題也會影響EFB電池的使用壽命?!迸嵝卤虮硎?,“我們在生產EFB電池的時候,都經過了嚴格的啟停測試,即便換了原裝電池之后,啟停系統依舊正常?!贝送?,裴新彬還談到了采用雙電池系統的輕混汽車,這種雙電池系統包括一只12V蓄電池(AGM或EFB)和一套48V鋰電池系統?!跋乱徊捷p混汽車和混動汽車市場即將到來,EFB電池的應用量將會更大?!迸嵝卤蜃鞒稣雇?。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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調查表明鉛酸電池成為美國回收率最高的消費產品

根據美國蓄電池理事會(BCI)最新發布的《美國回收率研究》年度調查報告,鉛酸電池是當今美國“回收率最高”的消費類產品。代表鉛酸電池廠商和汽車電池行業廠商利益的美國蓄電池理事會(BCI)日前發布了這份研究報告,該組織使用了2018年的調查數據。調查表明,美國2014年至2018年的鉛酸電池回收率為99%,這使其回收率比其他消費類產品還要高。美國蓄電池理事會(BCI)執行副總裁Kevin Moran表示,“美國鉛酸電池的回收率接近99%。鉛酸電電池主要成分(例如塑料、酸和鉛)成為寶貴的資源,可用于制造包含80%以上可回收材料的新型鉛酸電池。這些數據強化了鉛酸電池是一種支持可再生能源儲能和綠色交通增長的明智、可持續的選擇?!盡oran表示,根據美國蓄電池理事會(BCI)的調查,全球70%以上的可充電電池是鉛酸蓄電池。Kevin Moran的論點與電池廠商Trojan Battery 公司的代表類似。這位代表表示,鉛酸電池在存儲太陽能方面仍在發揮重要的作用,鉛酸電池的投資成本(并不是終身運行成本)比鋰離子電池更低。與此同時,鋰離子電池不僅比許多人認為的更具可回收性,廢舊或部分廢棄的鋰離子電池和相關廢棄物具有更高的價值。除此之外,鋰離子電池還可以在電池單元級別上進行監控。許多業界人士表示,這為了解鋰離子電池性能和使用壽命提供了一個清晰的窗口。最近,加拿大電池回收廠商Li Cycle公司從處理廢舊鋰離子電池的過程中回收了中的大部分可用材料(其中包括鈷),而英國的Aceleron公司也已開始將二次電池用于在肯尼亞部署的住宅太陽能系統。此外,雖然鉛酸電池本身是可回收的,但在非洲等新興市場,由于回收的供應鏈并不完善,很多鉛酸電池被重復使用多次,并且一些電池已經泄漏了有毒物質。

作者: 劉伯洵 詳情
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山西試點廢鉛蓄電池集中收集

(記者馬曉媛)記者從山西省生態環境廳獲悉,《山西省廢鉛蓄電池集中收集和跨區域轉運制度試點工作實施方案》近日印發,其中提出通過一系列措施,力爭到2020年全省廢鉛蓄電池規范回收率達到40%以上。??此次試點單位分為兩類,第一類為省內鉛蓄電池生產企業、在山西省注冊有分公司且具有一定市場占有率的省外鉛蓄電池生產企業;第二類為持有省內危險廢物經營許可證且經營類別包含廢鉛蓄電池的企業。方案明確,試點單位可依托鉛蓄電池銷售網點、機動車4S店、維修網點等設立收集網點,收集機關、學校、銀行、機動車維修及居民日常生活中產生的廢鉛蓄電池,不得收集工業企業、變電站、公交集團等集中產生的廢鉛蓄電池。試點單位應建立廢鉛蓄電池“收集網點—集中轉運點—利用處置企業”的收集轉運處置模式。優先利用現有收集體系,建立不少于3個集中轉運點,每個集中轉運點設立不少于3個收集網點。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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鉛蓄電池提供了全球75%的儲能 未來將扮演何種角色?

由于預計今年的全球儲能裝機容量將增加一倍,2020年將增加兩倍,研究人員正在努力提高鉛蓄電池的性能,以用于可再生能源集成和電動汽車。資助鉛電池創新的全球研究組織電池創新聯盟CBI,已經制定了一個增長路線圖。CBI主任阿利斯泰爾?戴維森(Alistair Davi-dson)表示,先進的鉛電池具有成本和可持續性方面的優勢。它們通常比其他替代品便宜,而且回收率為99%。你也可以把舊電池賣到回收市場,而不是花錢去處理。CBI的技術經理Maththew Raiford說:“你可以在生命結束時把它們放回回收利用的循環中,這樣就能賺錢?!彪m然鉛電池太重,不能作為電動汽車的主要電池,但12伏的鉛電池通常被用作汽車的備用電池。他說,如果汽車里的鋰離子電池或其他電池出現故障,鉛蓄電池就能給司機提供足夠的動力把車開到路邊。在大多數電動汽車中都可以找到正因為如此,它們在大多數電動汽車中都能找到,而電動汽車的增長將推動鉛電池市場的發展。此外,先進的鉛電池需要更少的能量來生產,Raiford說。每生產一千瓦電池大約需要100到150千瓦時的能量。戴維森說,到2030年,公共事業層面的儲能設施預計將增加10倍。鉛蓄電池可用于輸電和配電儲備,在電網層面提供備用儲能。戴維森說,家用電池是另一個不斷增長的市場。雷福德說,CBI的目標是改善用于公用事業和可再生能源應用的電池的生命周期。生命周期代表了它們可以充放電的次數。根據路線圖:CBI希望到2022年將電池的使用壽命提高5倍,達到5000次循環,降低運營成本,這是公用事業和可再生能源應用的一個關鍵參數。路線圖還表明,全球各國政府正在制定雄心勃勃的脫碳和電氣化目標,推動能源儲存的需求。單靠一項技術無法滿足如此巨大的增長。鉛電池在微電網中的作用戴維森認為,全球對用于微電網的鉛蓄電池的需求也在增長。密蘇里科技大學的EcoVillage提供了在微電網中使用鉛蓄電池的示例。校園內的住宅被用作研究可再生能源和儲存的生活實驗室。研究的重點是先進的鉛電池在小型太陽能微電網中的性能,以及在社區層面共享能源。另一塊鉛蓄電池是費爾島(Fair Isle)微電網的一部分。費爾島是蘇格蘭的一個偏遠島嶼,以前是由一臺柴油發電機和一些風力發電機供電的,但晚上會停電。費爾島現在有24/7的電力來自一個由50KW的光伏太陽能板和一個0.23MW的電池儲能系統組成的微電網。戴維森說,在非洲和拉丁美洲的偏遠地區,裝有先進鉛電池的微型電網通??梢匀〈裼桶l電系統?!斑@大大降低了對石油的依賴,電池為從未見過它的地區提供了高度可持續的電氣化?!彼f。根據路線圖的數據,鉛蓄電池提供了全球75%的可充電儲能。電池儲能需求的增長刺激了一場創造創新電池的競賽。CBI想要成為這場競爭中的一員?!半姵貎δ苄枨蟮木薮笤鲩L推動了這場電池創新競賽。隨著各國紛紛減少對碳的依賴,電池儲能將成為本世紀最具決定性的技術之一。原標題:CBI:隨著儲能的增長 鉛電池將扮演何種角色?

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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鉛蓄電池回收:“良幣驅逐劣幣”

由于鉛蓄電池本身循環利用率高,繼而催生了灰色的非法回收地下產業鏈。鑒于當前非法電池回收處置環節污染形勢嚴重,今年以來,國家相關部門接連出臺政策,力圖給予重拳打擊。、我國是鉛生產和消費大國,每年僅鉛蓄電池的耗鉛量就達到330萬噸以上,約占我國鉛生產總量的70%。鉛蓄電池廣泛應用于交通、通信、儲能、物流等諸多行業,報廢的鉛蓄電池也成為涉鉛企業鉛原料的主要來源。由于鉛蓄電池本身循環利用率高,繼而催生了灰色的非法回收地下產業鏈。鑒于當前非法回收處置環節污染形勢嚴重,今年以來,國家相關部門接連出臺政策,力圖給予重拳打擊。繼4月份國家市場監督管理總局、國家標準化管理委員會聯合發布《廢鉛酸蓄電池回收技術規范》之后,國家發展改革委近日又組織起草了《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》(以下簡稱《辦法》),要求到2025年底,鉛蓄電池規范回收率達到60%以上。在業內專家看來,這一廢舊鉛蓄電池回收再利用的“國字頭”政策一旦正式實施,將有效規范廢舊鉛蓄電池回收和資源化利用行為,提高資源循環利用水平,并進一步控制鉛蓄電池回收帶來的環境污染。治理“灰產”已刻不容緩鉛蓄電池的應用歷史已有百余年,其性能的穩定性是很多電源產品無法比擬的。在我國,鉛蓄電池占據很多應用市場的主導地位,但回收再生渠道凌亂、回收處理不規范等帶來的環境污染,始終是制約我國鉛蓄電池發展的桎梏之一。中國電池工業協會副理事長王敬忠告訴記者,報廢的鉛蓄電池里的含鉛量可以達到60%,因此價值很高,單價甚至高于兩三百元。巨大的利益也催生了龐大的灰色產業鏈。他坦言,我國每年約產生500萬噸廢鉛蓄電池,這些電池通過正常渠道回收的僅占30%~40%,剩下的都被沒有資質的無證企業收走。這些流進非法渠道的廢鉛蓄電池,在回收過程中產生的二次污染非常嚴重。王敬忠告訴記者,由于很多無資質的個體商戶沒有環保設施,采用的也是最基本的冶煉方法,這就會產生大量煙氣,而煙氣飄入空中遇冷,就會變成粉塵,從而造成嚴重的大氣污染。除此之外,我國每年約有16萬噸鉛在非法冶煉過程中流失,并且非法個體回收每年拆解倒酸超過30萬噸,廢液廢渣隨意倒入陰溝、田地,也對環境和人體造成可見及潛在的危害。國家環境保護鉛酸蓄電池生產和回收再生污染防治工程技術中心主任陳中華向記者指出,回收利用率低、回收企業集中度差、規模小、技術裝備落后、鉛回收率低、環保措施差,收集、運輸、貯存管理體系不完備等,都是當前國內鉛蓄電池回收環節存在的關鍵問題。實際上,廢舊鉛蓄電池中除了含有大量鉛板,還有20%的硫酸以及15%的塑料和其他輔助材料。在王敬忠看來,如果報廢的鉛蓄電池都流入正規回收企業,以目前企業的回收技術水平和配備的全套現代化設備,完全可以做到對廢鉛蓄電池“吃干榨盡”,并且不產生二次污染。但是,由于非法回收渠道和網絡的存在,環保投入較大的正規再生鉛企業,往往在經濟性方面低于非法企業或個體經營戶。這也導致在鉛再生領域“劣幣驅逐良幣”的現象屢見不鮮,整治非法回收渠道已刻不容緩?!耙耘f換新”將成突破口由于此前國家對違法違規企業監管乏力,使得一些企業和商販在高額利益面前鋌而走險,導致廢鉛蓄電池回收的“頑疾”久治不愈。而此次發布的《辦法》對有關鉛蓄電池回收的各個環節都作了硬性規定,這也將在一定程度上推動鉛蓄電池回收體系規范運行?!掇k法》的亮點之一就是提出實行鉛蓄電池回收目標責任制,制定發布鉛蓄電池規范回收率目標?!掇k法》希望,到2025年底,鉛蓄電池規范回收率達到60%以上,且這一目標還將根據行業發展情況適時調整。在王敬忠看來,目前,我國正規企業的處理能力已經遠遠大于能夠回收的量,如果完全按照規定執行,完成60%的目標并不難,甚至還有可能達到80%~100%,目前最難的是如何才能真正阻止廢鉛蓄電池流入非法渠道。他認為,“以舊換新”“銷一收一”是非常值得推廣的方式。實際上,歐美等國家早已建立了較為規范的回收體系及政策。例如,美國執行押金制,使用者在購買鉛蓄電池時需加收高額回收押金,迫使使用者將報廢的鉛酸蓄電池交到指定回收點回收,不然將不予退還押金;德國強制規定鉛酸蓄電池生產廠商對廢鉛酸蓄電池在銷售和收集過程實行“銷一收一”的方式,不然將禁止其銷售鉛酸蓄電池?!掇k法》也提出,鼓勵鉛蓄電池生產企業、銷售企業、規范回收企業、資源化利用企業和無害化處置企業加強合作,共建廢舊鉛蓄電池回收網絡體系。鼓勵生產企業采用“以舊換新”“銷一收一”等商業策略提高逆向回收率。同時,也鼓勵生產企業依托機動車維修網點及電池銷售網絡建立廢舊鉛蓄電池逆向回收網絡體系?!叭绻覈U蓄電池企業銷售一個就必須要收回一個,以銷售渠道建立回收網絡,并從源頭上進行監管,廢鉛蓄電池就不會流向非法渠道?!蓖蹙粗艺f。廣東綠循能源科技有限公司總經理鄭秋華也表示,《辦法》在一定程度上吸納了國外的先進經驗,這也縮小了國內外在規范回收和再生利用上的差距。作為超威集團副總裁,陳中華介紹,超威集團就依托新電池銷售代理商建立了電池回收模式,通過“以舊換新”“銷一收一”等模式開展回收工作,目前已經在北京、天津、山東、福建、廣西等試點省份建立了517個暫存點、27個中轉站,并根據不同地區的市場特色和政策特點,探索出適合當地發展的鉛蓄電池回收模式。追蹤溯源關注全生命周期值得關注的是,《辦法》還提出實行鉛蓄電池全生命周期統一編碼制度,編碼標準由國家市場監督管理總局、國家發展改革委、工業和信息化部、生態環境部組織制定。另外,還將實行鉛蓄電池全生命周期關鍵節點電子臺賬制度,并建立鉛蓄電池全生命周期管理信息系統,每季度前15日內將上季度臺賬信息上傳鉛蓄電池全生命周期管理信息系統。此外,《辦法》還提出將委托第三方機構對鉛蓄電池生產企業提交的年度目標完成情況報告進行核查,核查結果納入企業信用系統;將鉛蓄電池生產企業回收目標完成情況,以及落實生產者責任延伸制度情況納入企業信用評價,對嚴重失信企業實施部委聯合懲戒。王敬忠表示,中國電池工業協會正在進行追蹤溯源的平臺建設,“即鉛蓄電池在出廠時就被打上二維碼,通過識別二維碼追蹤它從出廠到回收的全過程,包括流向哪里、誰在使用、用完后又交給誰等等,全面掌握每塊鉛蓄電池的整個生命周期”。為加強對廢鉛蓄電池回收過程的監督,超威集團已經開發出電池全生命周期管理系統和電池鏈App,通過平臺將收集到的廢鉛蓄電池信息、運輸車輛信息、暫存點和中轉站信息及跨區域轉移信息集成,實現廢鉛蓄電池流轉全過程可視化管理,有效防止廢鉛蓄電池轉移至無資質單位處理處置,從而降低環境風險。此外,對于專業回收端的發展,鄭秋華還提出了幾點期望,一是要盡快解決電池收購環節的進項稅問題,專業回收企業執行3%低稅率政策;二是要暢通舉報信息渠道,設立有獎舉報基金,鼓勵監督和舉報;三是盡快下發《危險廢物經營許可證管理辦法》正式文件,早日讓廢鉛蓄電池收集市場向有序、環保、良性發展方向邁進。原標題:鉛蓄電池回收:“良幣驅逐劣幣”

作者: 李惠鈺 詳情
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鉛酸蓄電池“生產者責任延伸制”如何見實效?

“誰的孩子,誰抱走”——在鉛蓄電池后處理環節,回收利用、廢物處置等工作皆由生產者承擔。早在2016年12月,國務院辦公廳就已下發《生產者責任延伸制度推行方案》,明確上述任務。今年初8部委聯合印發的《廢鉛蓄電池污染防治行動方案》旨在聯動鉛蓄電池上下游企業,一同建立規范有序的廢鉛蓄電池收集處理體系。近日,國家發改委出臺的《鉛蓄電池回收利用管理暫行辦法(征求意見稿)》(下稱《管理辦法》)再次強調回收目標責任制,要求鉛蓄電池生產企業(含進口商),“通過自行回收、與社會回收利用企業合作等方式,承擔完成回收目標的責任”。到2025年底,將規范回收率達到60%以上。國內鉛酸電池領頭企業,超威和天能都已建立比較完善的鉛蓄電池的垃圾分類和回收體系,推動整合鉛蓄閉環全產業鏈!與這些正規回收體系相悖的是,因非法處理渠道占比超7成以上,種種違規行為屢禁難止?!罢庈姟狈堑茨馨l揮應有作用,反遭“游軍”排擠。隨著政策進一步明晰,如何讓“生產者責任延伸制”真正得以實施,成為關鍵問題。非法渠道強勢擠壓 生產企業普遍“難吃飽”生態環境部統計顯示,我國已是世界最大的鉛蓄電池生產、消費國。2017年,全國鉛蓄電池產量已超過全球生產總量的40%,應用遍布電力、儲能、電動車等多個領域。也正因此,《管理辦法》所指的回收對象,包括作為啟動電池、動力電池、工業電池等用途的各類鉛蓄電池,目標更明、范圍更廣。生態環境部固體廢物與化學品管理技術中心高級工程師何藝表示,廢鉛蓄電池含有74%的鉛及其化合物,資源回收利用價值高。與原生鉛相比,由此產生的再生鉛,每噸可節約標煤65千克,節水235立方米,減少固體廢物排放128噸?!安扇∩a者責任延伸制,既能保證全生命周期的環保,防止廢電池落入非法企業,因違規處置造成污染。通過科學、經濟的方法回收提取再生鉛,反過來還可為生產環節提供原料,在一定程度上減少企業的成本。因此,生產企業普遍具備主動‘延伸’的積極性?!敝袊瘜W與物理電源行業協會秘書長劉彥龍稱。然而,這項一舉多得的制度,實際卻讓生產者們感覺“心有余、力不足”。記者了解到,主要原因是來自非法處理渠道的擠壓——面對每年500多萬噸報廢量,由正規渠道回收、利用的比例僅在3成左右。換言之,多達70%的廢棄鉛蓄電池,長期握在非法商販手上。由于非法回收、拆解多為地下交易,存在抬高回收價、偷稅逃稅等擾亂市場的行為,給有能力履行責任延伸制的生產企業造成嚴重影響?!澳壳?,全國有資質、上規模、專業化的鉛蓄電池回收處置企業不到30家。而且,正規企業難以收到足夠的廢棄電池,普遍面臨收不到、吃不飽、甚至虧本收購等情況,開工率不足五成,經營壓力大?!碧炷芗瘓F董事局主席張天任坦言。政策之外,另有一系列 操作層面的問題待關注為落實生產者責任延伸制,主管部門已不止一次出臺相關規定。以今年為例,生態環境部、國家發改委等九部委在一月聯合下發《廢鉛蓄電池污染防治行動方案》,提出鉛蓄電池生產企業通過落實生產者責任延伸制度,到2020年將規范收集率提至40%。3月25日,《廢鉛酸蓄電池回收技術規范》緊密跟進出爐,明確收集、儲存、運輸、轉移等環節的國家標準?!豆芾磙k法》再度強調生產企業責任,要求每年定期上交目標完成報告,未達標者接受相應處罰。方向清晰、政策有力,“正規軍”為何屢遭無奈?除了非法處理渠道“劣幣驅逐良幣”,一些現實問題同樣值得關注?!捌髽I光有主動性不夠,參與回收的前提是具備資質?!眲堉赋?,由于廢棄鉛蓄電池已被列為危廢,生產企業取得危廢綜合經營許可證,并在各地配備相應的規范化回收公司,才可開展業務?!稗k理資質耗時長、要求高,企業需花費不小投資。加上各地還有不同的細化要求,企業在一地辦好資質,到另一地區要不要重新辦理?這樣的現實問題尚未明確?!比舨晦k理多張許可證,選擇將廢棄電池運至一地集中處理,是否可行?張天任表示,廢棄鉛蓄電池的跨省轉運也有難度?!凹幢愀黜棇徟樌?,從轉出省到接收省也要3個月左右。而且,危廢轉移必須采用?;肺锪鲗S密囘\輸,價格是普通物流運輸車的兩倍以上,大大增加企業成本?!绷碛袑<姨岢?,盡管企業積極性高,但部分地區的現實條件尚未跟上?!氨热?,一些地方政府認為回收項目的就業少、稅收低,不樂意接受回收企業入駐。還有地區政策要求貯存倉庫進駐循環經濟園、化工園區等,實際并未建設此類園區。由此,帶來選址難、落地難等操作問題?!笨煽紤]分類管理,形成 “生產-消費-回收-再生”閉環值得一提的是,《管理辦法》雖尚處征求意見階段,但對于部分操作層面的不足,目前已有初步考量。例如,針對不同類型網點,下一步或實行差別化環境管理,對不同類型存放場所的環境管理規范及相應的分級危險廢物經營許可條件,由生態環境部會同相關部門制定發布。再如,對于防拆標識完整的未破損廢舊鉛蓄電池,未來在收集、暫存、貯存、運輸等環節,可實行有條件豁免危險廢物管理;無防拆標識、防拆標識不完整、已破損的廢舊鉛蓄電池,再按照危險廢物進行管理。在此基礎上,張天任提出,考慮簡化跨省轉運的流程審批?!芭c其他危廢品不同,廢棄鉛蓄電池在沒有破損的情況下,污染風險很小,回收、貯存、運輸只要做到防雨、防滲等防護措施即可。在確保環境安全的前提下,可簡化審批流程,實施‘一站式’審批,提高轉運效率?!鄙鲜鑫淳呙膶<疫€建議,由于申請危廢資質的投入大、審批難,不妨考慮將生產企業現有的店面、庫房等作為收集暫存點,報環保主管部門備案審核后發放收集、貯存許可證,使規范化回收體系更容易落地。與此同時,應盡快構建“生產-消費-回收-再生”的閉環體系,打擊非法渠道的力度不可松懈?!罢幤髽I備受擠壓,重要原因之一就是沒有形成閉環體系。廢棄電池由誰收集,回收之后誰來處理,處理之后流向哪里?任一環節落到沒有資質的企業手上,都無法真正有效控制污染?!眲埍硎?,確保每一個環節在合法企業之間流通,并在閉環中形成有力監控,生產者延伸責任制才有望落實到位。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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“寶刀”磷酸鐵鋰加速“收復失地”

對于三元和磷酸鐵鋰兩種電池技術路線,許多業內人士都認為二者將在各自適合的領域長期并存。但受國家政策影響,三元電池近幾年卻在侵蝕磷酸鐵鋰的市場占有率;而隨著財政補貼即將退出,磷酸鐵鋰似乎出現了“收復失地”的態勢。比亞迪磨刀霍霍在這場“收復失地”運動中,老將比亞迪磨刀霍霍、陣勢十足。眾所周知,磷酸鐵鋰一直是比亞迪的傳統強項,雖然近年來三元電池混得風生水起,但比亞迪依然認為鐵鋰電池“寶刀不老”,如今的“刀片”在經過比亞迪的精心打磨后將“鋒芒更利”。其實這個事媒體已經報道了不少,那就是比亞迪董事長兼總裁王傳福透露,比亞迪開發的磷酸鐵鋰“刀片電池”2020年3月將實現量產,并首次裝配比亞迪新車型“漢”,續航里程可達600km。該“刀片電池”體積能量密度增加50%,成本下降30%。早在幾年前,王傳福就曾經放話:“如果家庭消費啟動,比亞迪可以分分鐘造出特斯拉?!庇幸馑嫉氖?,比亞迪“漢”將是一輛電動跑車,瞄準的目標對手就是特斯拉??梢?,比亞迪對“刀片電池”寄予了多大的厚望。不過,對標特斯拉或許只是個噱頭,但重要的是“刀片電池”確實是降本神器。據中信證券測算,假設2020年比亞迪動力電池出貨15GWh,以刀片電池替換比例做情景假設,假設替換比例分別為100%、50%、25%,經過測算,刀片電池替換將給比亞迪節省25.5億元、12.8億元、6.4億元的成本。2019年比亞迪磷酸鐵鋰電池出貨同比下降37%,預計2020年之后“刀片電池”技術將帶動磷酸鐵鋰電池需求回暖。曾經的電池老大比亞迪振臂一呼,鐵鋰陣營的士氣隨之暴漲。車企的回馬槍實際上,在比亞迪“刀片”出鞘之前,就有不少車企和電池企業已經在精心修煉磷酸鐵鋰“內功”,企圖能在2020年財政補貼退坡之后殺個回馬槍。早在2019年年初,北汽新能源EC220新增了一款標準版車型,針對配置以及電池等方面進行調整,補貼后售價為5.58萬元,動力電池組更換為磷酸鐵鋰電池。同樣在2019年,江淮汽車推出了全新電動車型iEV7L,也是搭載磷酸鐵鋰電池。江淮汽車認為,對于我國三四線城市的消費者來說,主打長續航特性的三元電池產品并不適合其通勤路程短的使用特點,相反價格低、壽命長的磷酸鐵鋰電池更具競爭力。值得一提的是,近些年憑借三元電池逆襲崛起的寧德時代,2019年10月表示,公司已經與拉丁美洲三大商用車之一的大眾(拉美)卡客車公司簽訂了長期戰略合作協議,雙方合作的車型將搭載寧德時代電池,采用的是全新磷酸鐵鋰商用車標準電池包。此外,根據國家工信部《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》(2019年第8批),奇瑞新能源新款小螞蟻車型搭載的動力電池也由三元鋰電池更換為磷酸鐵鋰電池。在電池系統能量密度上,新車型磷酸鐵鋰電池為140.2Wh/kg,老車型三元鋰電池為140.9Wh/kg,參數基本持平,但是成本降低了不少。而時間到了2020年,除了比亞迪“漢”外,新寶駿E300最近正式亮相,作為新寶駿家族里面的首款新能源車,E300承載著新寶駿進軍新能源汽車市場的重任。該車型搭載了容量為16.8kWh的電池包,所采用的電池也并非三元,而是磷酸鐵鋰。誠然,下游的車企忙著裝配磷酸鐵磷電池,中游的電池企業沒閑著。2019年4月,力神電池青島基地投產的4GWh磷酸鐵鋰電池項目,電芯內部采用疊片結構,空間利用率提升約8%,單體能量密度達到180Wh/kg,系統能量密度已達到155Wh/kg。公司計劃2020年將量產的磷酸鐵鋰電池單體能量密度提高至190Wh/kg。除此之外,2019年7月,山東鑫動能鋰電材料項目一期工程投產,產能為5000噸/年磷酸鐵鋰碳正極材料聯產5000噸/年磷酸鐵鋰。2019年12月,云南曲靖市麟鐵科技有限公司年產2萬噸磷酸鐵鋰項目正式投產。需求邊際回暖“新的補貼政策出臺后,車企將轉變經營方向,放棄追求更高能量密度電池以博取較高檔補貼;改用相對更廉價的磷酸鐵鋰電池以降低成本?!背寺摃貢L崔東樹表示,他認為,鑒于目前新能源車企的盈利情況相對較差,在新能源汽車財政補貼大幅下降的情況下,整車廠可選擇余地不多。畢竟,如果車子賣得太貴,消費者是不會買賬的。從數據來看,磷酸鐵鋰電池成本確實比三元電池低了不少。據悉,2019年磷酸鐵鋰電池電芯的市場報價降至0.7元/Wh以下,而三元電池電芯的報價則在0.9元/Wh左右徘徊,磷酸鐵鋰電池價格較低是顯而易見的,且兩者差距開始擴大。那么,在財政補貼退坡背景下,磷酸鐵鋰的成本優勢將進一步凸顯。成本固然是許多企業對磷酸鐵鋰“另眼相看”的重要原因,實際上磷酸鐵鋰的能量密度也在不斷實現新的突破。據了解,國軒高科通過材料技術提升和工藝改進,已完成了磷酸鐵鋰單體能量密度190Wh/kg的產品升級,配套的乘用車系統能量密度140Wh/kg,能滿足新能源汽車400Km以上的續航里程。公司2020年還計劃將磷酸鐵鋰單體電芯能量密度提高到200Wh/kg。正如北汽新能源副總經理張青平所說的,隨著近年來電池包開發技術的提升,磷酸鐵鋰在能量密度方面也得到提升,可以滿足目前國家的技術門檻要求以及相當一部分消費者對日常出行的需要。從目前市場的選擇來看,財政補貼退坡確實攪動了一池春水。不少業內人士認為,換裝磷酸鐵鋰電池這一技術路線,目前是應對財政補貼退坡最直接有效的辦法。隨著未來財政補貼的取消,越來越多的車企或將會推出更多搭載磷酸鐵鋰電池版本的新車型,磷酸鐵鋰電池需求邊際將回暖。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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“刀片電池”將帶領磷酸鐵鋰回歸?

在近日舉辦的百人會論壇上,比亞迪董事長王傳福表示,比亞迪將會開發新一代磷酸鐵鋰電池——“刀片電池”,并于今年量產。全球首款搭載“刀片電池”的車型比亞迪“漢”有望于今年6月上市。續航600公里 壽命長達8年據了解,比亞迪“刀片電池”采用了GCTP 技術,單體電芯較傳統方形電池更加長和扁平。比亞迪專利顯示,該電池度最長可以達到2500mm,是傳統磷酸鐵鋰電池的10倍以上。該產品的優勢在于能夠提高電池包50%的能量密度,減少電池包約30%的制造成本。而且,長條形電芯具有很好的散熱效果。這樣一來,不僅電池可以擁有更長的續航能力,磷酸鐵鋰電池壽命長,安全性高的優點也同時保留。據推測,被比亞迪稱為“超級鐵鋰電池”的“刀片電池”續航里程高達600公里,壽命長達8年120 萬公里。國泰君安證券指出,比亞迪的超級磷酸鐵鋰電池將鋰電池單體進一步做大,并且減少模組環節來進一步提高體積能量密度。預計2020年,磷酸鐵鋰電池成本有望降低到0.5-0.6元,從而進一步降低電動車成本。在該利好消息的驅動下,1月13日、14日兩日,比亞迪股票漲幅超15%。今日再度大漲,A股創去年4月以來新高,H股大漲近7%。上市公司合縱科技近日在互動平臺表示,2020年公司正在進行新一代高壓實密度磷酸鐵開發以及低成本磷酸鐵研發。與貝特瑞合作開發的高壓實磷酸鐵項目已經量產,與國軒高科合作開發高壓實磷酸鐵中試驗證驗證即將量產,與比亞迪“刀片電池”匹配產品在進行認證。磷酸鐵鋰要回歸?動力電池是新能源汽車提供動力來源的核心部件,市場主流的動力電池主要有三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池兩種。目前應用最廣泛的是三元鋰電池,典型代表是特斯拉使用的鎳鈷鋁,以及鎳鈷錳等電池產品。磷酸鐵鋰電池能量密度不及三元鋰電池,不容易滿足補貼要求,因此在補貼退坡和里程要求提升情況下,磷酸鐵鋰逐漸被市場拋棄,作為主推的磷酸鐵鋰電池的比亞迪,也一度大規模使用三元鋰電池,繼而在電池領域被寧德時代超越。數據顯示,2019年1-12月,我國動力電池裝車量累計62.2GWh,同比累計增長9.2%。其中三元電池裝車量累計40.5GWh,占總裝車量65.2%,同比累計增長22.5%;磷酸鐵鋰電池裝車量累計20.2GWh,占總裝車量32.5%,同比累計下降9.0%。2019年裝機量排名前4的企業分別為寧德時代、比亞迪、國軒高科和億緯鋰能,頭部企業的出貨和產能集中度較高。比亞迪重新回歸磷酸鐵鋰路線是否意味著磷酸鐵鋰電池要回歸呢?目前,磷酸鐵鋰電池在新能源專用車及新能源客車的電池應用上,裝機量都達到了80%-90%。受CTP技術的影響,磷酸鐵鋰電池在乘用車方面的裝機量將會有所回升。據中信證券測算,假設2020年比亞迪動力電池出貨15GWh,以“刀片電池”替換比例做情景假設,假設替換比例分別為100%、50%、25%、0%,經過測算,“刀片電池”替換將給比亞迪節省25.5、12.8、6.4、0億成本。預計2020年后“刀片電池”技術將帶動鐵鋰電池需求回暖。有機構認為,“刀片電池”是從車輛、電池包、電芯整體層面開發的新的解決方案,結構改進的效果非常明顯,從數據結果分析,或許也存在改進電芯內部材料的可能性。雖然被普遍看好,但是業內對于“刀片電池”還是有著不同的聲音。業內看法不一有專家認為,“刀片電池”只是電池結構設計上的創新,可能會提高提高電池包體積能量密集和質量能量密度,但并不是材料上的技術突破,對提高單體能量密度意義不大。這和寧德時代此前法蘭克福車展上發布的CTP技術類似,都是對電池系統結構上進行調整。2019年9月,寧德時代推出了全新的CTP方案(Cell To Pack),改變了原有的電芯-模組-電池包結構,電芯直接集成到電池包,北汽EU5將成為首款搭載該電池的車型。該電池體積利用率提高了15%~20%,電池包零部件數量減少40%,生產效率提升了50%,電池包能量密度提升了10%~15%,能量密度可達 200Wh/kg。此外,特斯拉、蜂巢能源也有布局 CTP 電池技術。動力電池系統或電池包一般由數個電池模組組成,每一個模組有單獨的控制系統。模組數量大幅減少,電池包內部結構更加緊湊,成組效率不斷優化提高,內部零件數量大幅減少。這樣提高電池包能量密度,同時降低了電池包成本。但是也有觀點認為,雖然“刀片電池”對電芯尺寸,內部設計等方面進行了改進,但同時降低了電池的安全性,例如電池組散熱、電芯結構穩定性等問題。近年來,電動車安全事故頻發。據統計,大部分是電池起火引起的。為了提升續航里程,如今的車企大多采用鎳成分比例較高的三元鋰電池,在續航里程提高的同時,電池安全性成了一大隱患。三元鋰電池熱失控溫度低于300度,三元鋰電池在進行2000次充放電循環后就會出現衰退;磷酸鐵鋰電池熱失控溫度普遍在500度以上在循環壽命上大約3500次后容量才開始衰減,可以看出磷酸鐵鋰電池在安全性以及循環壽命上的優勢。根據測算,2019年比亞迪新能源乘用車電池包平均成本為0.85元/Wh,替換成磷酸鐵鋰“刀片電池”后,成本有望下降30%,預計成本將下降至0.6元/Wh。作為如今平均水平,一輛純電動乘用車用電池容量約為60kWh上下,如果替換成磷酸鐵鋰的“刀片電池”,單車電池成本將會下降1.5萬元左右。不管今后比亞迪“刀片電池”、寧德時代的CTP技術,還是以后的新技術,我們都要看到這些企業為降低動力電池系統成本所做的努力。他們對電池包內部結構進行了大量優化工作,少模組或者無模組將會是未來電池技術的趨勢,都可以很好地解決新能源汽車續航里程和成本的痛點??傊?,從新能源汽車電池安全、壽命等多方面考慮,磷酸鐵鋰電池還是有其自身優勢的,將來能否超過三元電池,還需要“刀片電池”在市場中的驗證。

作者: 子蕊 詳情
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全球首款半固態鋰離子電池將推向市場

據外媒報道,日本電子公司京瓷正在推出一款Enerezza住宅儲能電池,該電池將采用世界首創的半固態鋰離子電池架構,能夠大大提高電池的經濟性,加快了電池儲能的價格革命。京瓷將成為第一家將這項技術推向市場的公司。京瓷公司現已宣布,最新的住宅儲能設備的電池基于半固態電池架構,該設備將于今年秋天投入批量生產。儲能產品的電池出自美國初創公司24M,2019年6月,京瓷公司在與24M共同試行了電池制造工藝,24M公司的電池是由它的創辦者同時也是麻省理工學院的研究員Yet-Ming Chiang所開發的鋰離子電池生產方法。去年,京瓷開始進行試運行,以驗證這種技術的實際效率。據了解,24M公司具有顯著的結構材料清單優勢,并且所需的前期資金將大大減少。該儲能產品有5 kWh,10 kWh和15 kWh三種型號可供選擇。京瓷公司稱,這種新工藝可大大降低生產成本。半固態電池的材料成本比標準鋰離子電池的材料成本減少約40%,制造時間則縮短了2/3,因為在半固態電極中,電解質與材料混合形成了粘土狀的漿料,無需粘合劑,從而去除了惰性物質,減少了如干燥、溶劑回收、壓延和電解質填充等處理步驟。獨特的生產工藝可以制造出比行業標準厚四到五倍的電極,從而減少了對銅、鋁和隔板的需求,也就降低了成本。此外,半固態電池的能量密度比其競爭對手幾倍。京瓷公司稱,種種優勢使半固態電池的資本需求增加到傳統鋰離子儲能產品的一半。24M公司稱,半固態電池架構的能量密度可以達到350 Wh/kg。最后,這種全球首款推向市場的住宅儲能電池能否真正得到應用只待實踐的檢測。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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國際船級社DNV GL發布船舶鋰電池安全報告

電動船舶作為另一大鋰電池新興應用市場吸引了越來越多電池企業的關注,但當前能夠生產符合電動船舶產品性能要求的企業并不多。和電動汽車面臨的問題相似,大功率純電池動力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等問題,將是純電池動力在船舶推廣應用的難題,需加強技術研發,進行充分測試驗證,確保安全可靠應用和經濟性。由于電動船舶需要攜帶較多數量的電池,對電池的放電倍率、循環性、成本的要求比較高。尤其是在安全性方面更是對電池企業提出了嚴苛的要求。日前, 世界領先的船級社之一DNV GL(由挪威船級社(DNV)與德國勞氏船級社(GL)合并而來)發布了一項有關船舶電池安全性的新報告,該報告評估了海上電池裝置中的爆炸和火災風險,以及在電池起火時滅火系統的有效性。在報告中,DNV GL檢查了鋰離子電池單元過熱到故障點(熱失控)時會發生什么,并評估了避免或最小化傷害的幾種常用方法。最大的收獲是,如果大量的電池模塊(總計4000安培小時或更長時間)一次在同一隔室中發生故障,則即使每小時換氣100次(ACH)的通風速率也不足以避免爆炸量級超壓0.5 bar(barg),因此僅靠通風不足以防止爆炸?!俺藴缁鸷屯L之外,電池設計還必須具有預防性的安全屏障,以便將火和氣體的排放限制在盡可能少的電池系統的一部分內?!?DNV GL的高級顧問項目經理Henrik Helgesen表示。該報告基于新創建的模型提供了有關通風系統的新建議,該模型根據船舶的電池安裝確定了合適的尺寸和類型的通風系統。早期的火災和氣體檢測也很重要,這意味著氣體傳感器應盡可能靠近電池放置。此外,該報告還指出,與NMC電池相比,磷酸鐵鋰電池通常更難以被迫進入熱失控狀態。對于NMC電池,其溫度上升速率也較低。據了解,該研究報告項目于2017年啟動,借鑒了眾多海事利益相關者的經驗,參與成員包括挪威海事局、丹麥海事局、海事管理局、挪威國防研究機構(FFI)、船用電池系統供應商Corvus Energy、鋰離子滅火系統供應商、Nexceris,電池氣體傳感器技術開發商等??傮w來看,DNV GL的這份關于船舶用鋰電池安全風險的報告給電池企業提供了一些警醒,要求電池企業在開發船用電池時更加注重電池的安全性以及如何預防起火或滅火,這對電池企業而言的一大挑戰。同時,該報告也指出相比三元電池,磷酸鐵鋰電池的安全優勢在船舶上更加突出,因此當前船舶電池主要以磷酸鐵鋰電池為主。高工鋰電了解到,目前國內船用鋰電池必須通過中國船級社(CCS)及其授權機構的資質認證,且CCS只認定方形磷酸鐵鋰。同時,中國船級社對于船用電池安全還提出了電池的布置與安裝、電池管理系統基本功能要求;產品檢驗要求中還包括電池和電池管理系統的型式試驗和出廠試驗要求。截至2019年6月,國內擁有船級社認證的電動船用鋰離子電芯企業11家、認證電芯產品25款,電芯種類數量以及對應的企業數量仍較少。目前,已經有越來越多電池企業加入電動船舶鋰電池市場,針對性的開發在渡輪、游船、集裝箱船、貨船、工程船等電動船舶中應用的鋰電池。隨著未來磷酸鐵鋰電池應用在電動船舶領域的比例增多,鐵鋰電池產品的價格也會呈現下降趨勢。值得注意的是,當前船用電池檢測還停留在電芯級,檢測項目也與車載動力電池項目類似,船用電池完善安全規范體系和內湖、內江小型船舶市場規范性運營體系也需要進一步完善。

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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加拿大Li-Cycle宣稱鋰電池材料回收率達100%

事實證明,從廢舊鋰電池中回收有價值的鈷鋰金屬已經成為了降低電池成本和保障原料供應的重要途徑。近期,加拿大鋰離子電池資源回收公司Li-Cycle Corp完成了其第一批商業回收電池材料的裝運,其中包含鈷鎳鋰等金屬材料。Li-Cycle成立于2016年,是一家清潔技術公司,其使命是解決全球壽命終止的鋰離子電池問題,并滿足對關鍵電池材料迅速增長的需求。據了解,Li-Cycle開發出一項獨特的技術,可通過兩步機械和濕法冶金“濕化學”工藝,實現鋰離子電池中所有材料的80%至100%的回收。Li-Cycle的處理技術能夠回收鋰離子光譜中正極和負極材料的所有變體,而無需分類為特定的化學。具體而言,Li-Cycle的兩步走工藝首先要用機械方法縮小電池尺寸,將電池破碎去掉塑料和金屬。第二步是利用濕法冶金、濕法化學工藝進行電池回收,把金屬碎片一個接一個地去除有價值的成分,如碳酸鋰、鋰、鈷、銅、鋁、石墨、鐵、磷酸鐵等。當前,Li-Cycle的示范工廠已對Li-Cycle Technology?進行了重要驗證,并確認了其可擴展至商業水平。據了解,Li-Cycle Technology?路線圖分為再生技術工藝—商業工廠開發—電池回收—資源回收—電池金屬幾個階段。迄今為止,Li-Cycle已完成三個研發計劃/物理驗證工作流程。該公司目前正在運營一個綜合示范工廠,電池粉碎產能為5000噸,并且正處于商業工廠開發的進展階段。瞄準未來龐大的廢舊動力電池回收市場,其正計劃全面擴大第二個工廠的產能。Li-Cycle的物理驗證工作流以“按比例縮小”為前提,即相對于商業規模按比例縮小。每個縮減階段都專注于特定關鍵績效指標的驗證。事實上,隨著電氣化進程推進,主機廠、電池廠和材料企業在電池回收利用的合作正在進一步加深。包括奧迪、寶馬、大眾、特斯拉、豐田等國際車企當前都在布局廢舊電池回收利用,將其作為電池材料的重要來源。同時,三星SDI、LG化學、SKI等國際電池巨頭也在與優美科、巴斯夫等國際正極材料企業合作,布局廢舊動力電池回收,為其增添新的原材料供應渠道,進而降低原材料采購成本。

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電動船舶用鋰電池將成產業布局新方向

數據顯示,2019年、2022年以及2025年的電動船舶鋰電化滲透率按照0.035%、0.55%、18.5%計算,截至2025年,電動船舶用鋰電池市場將達到35.41GWh。按照1.5—2年的驗證周期,兩年后船用電池市場將有更多的企業進入。2019年7月以來,我國新能源汽車銷量連續五個月同比下降,新能源汽車補貼也將逐步退坡。此外,去年底,工信部發布《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄(2019年第11批)》,搭載外資電池的新能源汽車首次在中國獲得補貼,國外電池企業來勢洶洶。"內憂外患"之下,部分鋰電企業開始拓展在其他領域的投資,比如電動船舶鋰電池市場。2025年市場規模35.41GWh電動船舶具有綠色環保、零污染、安全以及使用成本低等優點,其運行成本明顯低于柴油和LNG燃料船舶。此外,電動船舶的結構簡單,運行穩定,維護成本低,更適合未來環保的趨勢。目前,電動船舶主要應用于民用領域,未來,景區游船、客船以及渡船將有更多的純電動化船舶運行。電動船舶需要攜帶較多數量的電池,對電池的放電倍率、循環性、成本的要求也較高。在電池類型選擇上,和鉛酸電池相比,磷酸鐵鋰電池在安全性、能量密度、循環性能等方面優勢明顯。不過磷酸鐵鋰電池目前較多應用在新能源客車以及儲能等領域較多,應用于電動船舶上的磷酸鐵鋰電池將面臨較多技術驗證,需要更嚴格的規范標準,產品價格較高。就具體應用而言,現階段鋰電池只運用在少量混合動力型船舶上,超過5000噸級的中大型船舶完全鋰電化難度較大,未來將成逐年遞增趨勢。數據顯示,2019年、2022年以及2025年的電動船舶鋰電化滲透率按照0.035%、0.55%、18.5%計算,截至2025年,電動船舶用鋰電池市場將達到35.41GWh?;趯Υ颁囯娛袌鑫磥戆l展巨大潛力的判斷,億緯鋰能等企業早已開始提前布局。億緯鋰能與寧德時代"再一次"領先?1月4日,億緯鋰能在互動平臺表示,公司的動力電池已廣泛應用于電動船舶領域,主要包含各大景區畫舫、沿江沿海渡船、觀光船和內河貨船、港口拖船、江海聯運散貨船等。國家相關部門加強動力電池在電動船舶的推廣應用,有利于電動船舶的行業發展,也利于公司進一步開拓市場空間。億緯鋰能是最早進入船舶領域的鋰電池廠家。早在2016年,億緯鋰能的船用動力電池就獲得了中國船級社CCS認證,并于2019年獲得德國萊茵防爆認證。目前,國內約90%電動船舶配套億緯鋰能電池解決方案,裝機數量超過200多艘。2019年12月,億緯鋰能與中船動力研究院舉行了"新能源動力系統電池產品合作協議"簽約儀式。雙方將利用各自的行業經驗和資源優勢,在新能源動力系統方面開展戰略合作,共同推進船舶新能源動力系統發展及鋰電池系統的配套應用。簽約儀式上發布的君旅號由億緯鋰能提供電池、中國船舶第七一二研究所進行電力推進系統集成設計,是國內第一艘通過中國船級社(CCS)《純電池動力電動船檢驗指南》要求的純電池動力客船,同時也是國內第一艘裝載大容量鋰電池的全電動客船。據了解,君旅號是國內第一艘采用"鋰電池動力+吊艙推進器"綠色動力船舶,于2019年11月11日交付使用。該船依據武漢長江通航條件進行設計,長53.2米,總噸位近700噸,一次最多可搭乘300位游客,充滿電后可連續航行8小時;滿足旅游觀光、商務包船、輪渡等功能。得益于"全電池動力+吊艙推進器"的動力系統,船只在航行過程中幾乎聽不到噪音,并且不會產生碳、硫等廢氣污染物,完全實現"零排放"。另一個鋰電巨頭寧德時代也不甘示弱。2019年1月,寧德時代與中國船級社(CCS)武漢規范研究所在福建簽署戰略合作協議。雙方將在推動電池系統船舶技術標準的研究和水上應用、加速相關電池產品的認可和檢驗等多個方面開展戰略合作,并就進一步深化資源共享、技術合作、服務升級等全方位的合作與交流達成一致意向。同時,雙方將共同啟動電動船舶安全規范的研究和制修訂工作,建立從電池單體、模塊、電池管理系統到電池系統的安全規范體系,促進鋰電池水上安全應用的健康、持續發展。資料顯示,寧德時代已經攻克了船用鋰電池安全、長續航、大功率、長壽命等技術難題,采用符合IP67以上防護等級的電池包,有效規避水汽、鹽霧及粉塵引發的安全風險,滿足全生命周期內的IP等級要求。星盈科技、風帆等企業也正在進行船用鋰電池的相關測試。按照1.5—2年的驗證周期,兩年后船用電池市場將有更多的企業進入。目前,船用鋰電池必須通過中國船級社(CCS)及其授權機構的資質認證,且CCS只認定方形磷酸鐵鋰。其中,內河、內湖的短距離運輸船、觀光船、輪渡船等小噸位船舶以純電動為主,大噸位長途商用船則以油電混動技術路線為主。中國船級社針對磷酸鐵鋰電池系統的檢驗,分別給出了磷酸鐵鋰電池船上應用安全技術要求和磷酸鐵鋰電池產品檢驗要求。同時,中國船級社對于船用電池安全還提出了電池的布置與安裝、電池管理系統基本功能要求;產品檢驗要求中還包括電池和電池管理系統的型式試驗和出廠試驗要求。產業難點與瓶頸明顯國家對于船舶動力電池的發展也極為重視。2019年7月9日,科技部在對十三屆全國人大二次會議第5889號建議的答復如下:動力電池技術和產業水平的提升將快速推動交通電動化轉型進程,在道路交通、軌道交通和航空交通等相關領域的電動化技術研發和應用均得到高度重視。近年來,由于受環境保護、減少有害氣體排放等政策的影響,液化天然氣、鋰電池、燃料電池、太陽能、風能、岸電等清潔能源以及余熱發電等技術正在船舶上得到應用,船舶能源種類從以化石能源為主的局面逐漸向低碳化能源轉變。多種能源的接入推動了船舶動力系統朝著電氣化方向發展,未來船舶的能源種類將多種多樣,能源應用形式呈現多元化、混合化。大功率純電池動力的安全性、能量功率密度提升、一次性成本太高等問題,將是純電池動力在船舶推廣應用的難題,需加強技術研發,進行充分測試驗證,確保安全可靠應用和經濟性??萍疾繉⒊掷m加強動力電池、燃料電池等關鍵核心技術攻關,不斷深入開展交通電動化轉型研究,為交通領域節能減排和減少污染物排放提供科技支撐。安全、循環及倍率方面綜合性能更優的磷酸鐵鋰方形動力電池為主流。并且隨著未來磷酸鐵鋰電池應用在電動船舶領域的比例增多,產品的價格將會呈現下降趨勢。有關機構預測,電動船舶市場的發展整體呈現兩個階段,2018-2021年增速緩慢,2022-2025年增速加快。若電動船舶用鋰電池市場鋰電化滲透率達到50%,將帶動鋰電池市場90GWh以上的規模。未來,船舶鋰電化趨勢將主要集中在沿江沿海城市渡船、觀光船;內河貨船;港口拖船市場等,部分大中型船舶使用鋰電替代鉛酸,進而促進鋰電池船用化加速。但是,當前船用電池檢測還停留在電芯級,檢測項目也與車載動力電池項目類似,船用電池完善安全規范體系和內湖、內江小型船舶市場規范性運營體系也需要進一步完善。

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中美科學家研有機聚合物制高性能電極 或實現低成本鈉離子電池

下一代電池中的鋰離子可能會被更豐富、更環保的堿金屬或多價離子所取代。不過,最主要的挑戰是要研發穩定的電極,能夠將高能量密度和快速的充放電速率相結合。最近,中國和美國的科學家就研發了一種由有機聚合物制成的高性能電極,可用于低成本、環保且耐用的鈉離子電池。目前,鋰離子電池是最先進的技術,可用于便攜式設備、儲能系統和電動汽車,而且鋰離子電池技術在今年榮獲諾貝爾獎。不過,下一代電池有望使用更便宜、更安全、更環保的材料,實現更高的能量密度和容量。目前,研發得最多的電池種類都基本采用了與鋰電池相同的充放電技術,不過通常鋰離子都被鈉、鎂和鋁等廉價的金屬離子所取代。然而,這種替代也使得需要對電極材料做出重大調整。有機化合物是很好的電極材料,首先,不含有害和昂貴的重金屬;其次,可以用于不同的用途。不過,缺點是會溶解在液體電解質中,導致電極不穩定。美國馬里蘭大學(niversity of Maryland)的Chunsheng Wang及其團隊與國際科學團隊合作,推出了一種有機聚合物,能夠成為高容量、快速放電且不易溶解的電池陰極材料。根據該項研究,在鈉離子電池中,該種聚合物在容量傳遞和容量保留方面優于目前的聚合物和無機陰極,而在多價鎂離子和鋁離子電池中,此種表現也沒有落后太多??茖W家們發現六氮雜三萘(HATN)是一種非常合適的陰極材料,而且已經在鋰電池和超級電容器中對此種化合物進行了測試,證明其能夠成為一種高能量密度的陰極,快速插入鋰離子中。但是,與大多數有機材料一樣,HATN會在電解液中溶解,導致在充放電循環過程中,陰極不穩定??茖W家們解釋說,現在的關鍵是通過讓單個分子之間聯系,穩定材料的結構,結果得到了一種稱為聚合HATN或PHATN的有機聚合物,能夠讓鈉、鋁和鎂離子具備快速的反應動力和高容量。在組裝好電池后,科學家們采用高濃度電解液測試了PHATN陰極,并發現非鋰離子具有優異的電化學性能。該鈉電池可以在高達3.5V的高壓下工作,即使經過5萬次循環,其容量仍可維持在每克100毫安時以上。研究人員認為此類聚合對二氮雜苯陰極(對二氮雜苯是一種基于HATN的有機物,是一種芳香烴類富氮有機物質,含有果味),可實現環保、高能量密度、充放電快速且超穩定的下一代可充電電池。

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中科院物理所在聚合物固態鈉電池研究中取得進展

固態電池是發展下一代高安全、高能量密度電池的關鍵技術。在發展固態電池的技術路線中,聚合物電解質由于具有良好的柔韌性,有利于在電極與電解質之間形成良好的界面接觸,能夠承受電極材料在充放電過程中的體積形變,且質量輕、易于加工,適合大規模生產,受到學術界研究人員的廣泛關注。聚合物固體電解質(SPE)傳統制備工藝流程通常是溶液溶解澆筑-自然風干成膜-真空高溫烘干去溶劑。然而由于真空高溫烘干為單純物理方法很難將SPE膜中殘余的溶劑分子100%去除(圖1a),殘留的液體會導致電池在隨后的循環過程中發生溶劑分子分解以及在界面處與電極發生副反應,從而導致界面阻抗增大、極化增大、循環壽命和庫倫效率低等一系列問題。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心清潔能源實驗室E01組博士劉麗露和戚興國,在研究員胡勇勝和副研究員索鎏敏的指導下,提出一種通過化學反應原位去除SPE中殘余自由溶劑分子的方法。該方法關鍵在于通過調控選取合適溶劑、鹽以及添加劑組合,在溶劑去除過程中巧妙設計鹽-溶劑分子-添加劑兩步化學反應過程,實現將殘留的溶劑最終轉化為一種穩定添加劑表面包覆層(圖1b),進而達到徹底去除殘余溶劑的目的。采用去離子水和NaFSI分別作為溶劑和鹽,聚合物選擇可溶于水的PEO。NaFSI結構上的S-F鍵不穩定,遇水會發生微弱的水解產生HF,進一步添加納米Al2O3顆粒將中間產物轉化為AlF3·xH2O(圖1,圖2)。采用該工藝制備的SPE有效地降低了固態電池界面副反應,極大地提升了電池的庫倫效率、循環穩定性和倍率性能。采用磷酸釩鈉(NVP)和金屬鈉(Na)分別作為正極和負極組裝固態電池NVP|SPE|Na,NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na固態電池首周可逆比容量為110mAh/g,庫倫效率為93.8%,達到了采用液體電解質時的水平。NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na固態電池在1C倍率下循環2000周的過程中,庫倫效率始終保持在~100%,循環2000周以后容量保持率為92.8%,平均每周容量衰減率僅為0.0036%。對金屬鈉的對稱電池在100 μA/cm2的電流密度下可穩定循環800h(圖3b)。電池循環過程中電化學阻抗譜也保持相對穩定。采用該研究工作中所設計的SPE組裝的固態鈉電池的循環穩定性是目前所報道的循環穩定性最好的聚合物固態鈉電池(圖3)。該工作利用鹽的吸水性和鹽本身的性質,實現了原位化學反應去除SPE中殘余溶劑(水)分子,并且SPE的整個制備過程在空氣中進行,無需濕度控制或氣氛保護。同時,水作為溶劑實現了綠色、無污染、低成本的SPE制備過程。該工作對于發展固態鋰/鈉電池中原位反應控制界面、人為調控界面具有重要的借鑒意義。該研究結果近日發表在ACS Energy Letters上(ACS Energy Letters,2019,4, 1650-1657),文章題為In Situ Formation of a Stable Interface in Solid-State Batteries。相關工作得到國家重點研發計劃(2016YFB0901500)和國家自然科學基金(51725206, 51421002和51822211)的支持。圖1.(a-b)SPE制備過程示意圖:a)傳統過程;b)所設計的過程;(c)NaFSI和NaTFSI的化學結構圖2. (a) FSI-1%Al2O3-AQ、FSI-1%Al2O3-AN和TFSI-1%Al2O3-AQ電解質膜的XPS圖譜;(b) Al2O3分別在NaFSI水溶液、NaFSI乙腈溶液和NaTFSI水溶液中反應后的紅外光譜;(c) Al2O3分別在NaFSI水溶液、NaFSI乙腈溶液和NaTFSI水溶液中反應離心后的照片和TEM圖;(d-e) Al2O3在NaFSI水溶液中反應離心后的高分辨TEM圖(d)和XPS圖譜(e)圖3.(a)NVP|FSI-Al2O3-AQ|Na的長循環性能及其循環過程中的阻抗變化;(b)Na|FSI-Al2O3-AQ|Na的循環性能及其循環過程中的阻抗變化;(c)聚合物固態鈉電池的平均容量衰減率總結

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情
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研究表明消除電池材料的氫氣可以提高電池性能

據外媒報道,研究鈉離子電池的加利福尼亞大學圣巴巴拉分校的科學家發現,存在于電池材料的氫氣是導致電池降解和性能損失等許多缺陷的原因。而如果在生產過程中將氫氣從電池材料中排出,可使鈉離子電池達到與鋰離子電池相競爭的性能水平。根據基于鈉離子電池技術研究,采取措施避免在生產過程中向電池材料中添加氫氣可以改善其長期性能。隨著鋰離子電池的生產呈現指數級持續增長,電池材料(包括鋰本身)供應短缺等潛在問題變得更加突出。雖然回收電池可能會減輕影響,但使用儲量更豐富的材料生產電池將會帶來成本下降,也更環保。用鈉取代鋰是電池研究領域希望實現的目標之一。但暫時沒有將這種電池技術實現商業化,這是因為鈉離子電池往往會比鋰離子電池更快地降解,并失去其容量。由于電池質降解和性能損失也是鋰離子電池面臨的的一個問題,因此采用降解速度更快的鈉離子電池難以得到廣泛應用。加州大學圣塔芭芭拉分校(UCSB)的科學家在發表在“材料化學”雜志上的一篇論文中指出,鈉錳氧化物(一種常見的電池陰極材料)的大部分降解是由材料中存在的氫引起的。他們還認為,類似的機制可能會對鋰離子電池性能產生負面影響,但需要更多的研究來證明這一點。加州大學圣塔芭芭拉分校(UCSB)的研究表明,作為世界中最豐富的元素之一,氫在電池生產的許多階段進入材料中,氧化錳層中氫的存在減少了錳原子分解和溶解所需的能量。加州大學圣巴巴拉分校材料科學家Chris Van de Walle解釋說,“由于氫原子很小且反應活潑,成為了電池材料中常見的污染物,對電池性能產生不利影響,而電池生產廠商可以在制造和封裝電池的過程中采取措施抑制氫氣的混入,從而提高電池性能?!?

作者: 劉伯洵 詳情
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新型儲能電池為何“鈉”么難

不管是新能源汽車,還是太陽能、風能等,在人們利用這些可再生能源的同時,擁有優異性能的可充電電池都會成為關注的焦點話題。與商業化的鋰離子電池相比,鈉基儲能電池具有價格低廉和原料易得的顯著優勢,因此被期待成為下一代新型儲能電池,在可再生能源儲存中力挽狂瀾,以實現綠色大規模的能量儲存與轉化。近日,《細胞》子刊《化學》在線刊登了武漢大學化學與分子科學學院教授曹余良研究團隊針對高能鈉—金屬電池的研究進展及發展前景的總結論述?!拔覀兿霝槲磥碓擃I域的研究方向提供一定的思路,同時對于不同鈉—金屬電池的研究也能促進對其他電池體系的理解及研究?!辈苡嗔颊f。鋰離子電池的“替補隊員”空調遙控器突然沒電?用到一半的手電筒無法發光?望著手中這些用量迅速耗竭且無法重復利用的鋅錳電池,曹余良索性將幾節可充電電池裝入槽內。作為一類重要的儲能方式,可充電電池在日常生活中發揮著難以替代的作用。鋰離子電池就是其中之一?!爱攲﹄姵剡M行充電時,鋰離子從含鋰化合物正極脫出,經過電解液遷移到負極。而負極的碳材料呈層狀結構,到達負極的鋰離子嵌入碳層中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高?!辈苡嗔几嬖V《中國科學報》,鋰離子電池的比能量高和適用范圍廣,不僅在便攜性電子設備領域占據巨大的市場并逐漸應用在電動汽車領域,在儲能方面也極具“后勁”。但凡事過猶不及,市場需求和成本的快速增長,以及鋰資源的不均勻分布,這些也引發了人們對于鋰離子電池應用與規模儲能領域的擔憂?!袄?,一輛電動汽車的動力就相當于幾萬個手機電池的串并聯,這些會造成鋰和相關材料的用量激增。倘若將其用于儲能,會進一步加劇對鋰資源的擔憂,同時可能更加推高相關材料的價格,增加電力使用環節的負擔?!辈苡嗔冀榻B,在某種程度上發展高效可再生新能源的一個重要環節就是發展儲能系統。是否可以發展一種鋰離子電池的“替補隊員”呢?為此,團隊將目光轉向了它的“兄弟”——鈉?!扳c離子電池和鋰離子電池的工作原理相似,而且鈉在海洋中無處不在,儲量是鋰的幾千倍,更容易廉價獲得?!辈苡嗔颊f。不過,由于鈉具有更大的離子半徑和更高的氧化還原電勢,相比于鋰離子電池,鈉離子電池一般只有較低的能量密度,合適的正負極材料也仍在探索中,商業化應用并不成熟。正負極材料為何“鈉”么難針對鈉離子電池能量密度較低的困境,一類低價且高能量的新型鈉—金屬電池應運而生,當然這離不開各種新型正負極材料的開發和使用。論文作者之一、武漢大學化學與分子科學學院博士王云曉介紹,這些電池體系中,鈉金屬被直接用作負極,可實現高達1160 mAh g-1的比容量和低至-2.714 V(相對于標準氫電極電勢)的氧化還原電勢。而豐富的O2、溫室氣體CO2、SO2以及單質S均可作為正極材料,從而構成各類鈉—金屬電池?!袄碚撋?,這些電池體系分別以氣態O2、CO2、SO2或固態S作為正極活性材料;但事實上,正極材料往往需要負載在多孔碳中才可以表現出較高的電化學活性,這些多孔碳基體并不直接參與電化學反應,而是作為電荷轉移的介質和活性材料的載體?!蓖踉茣哉f,正極材料和放電產物的低導電性是首當其沖的難題?!氨M管構建高導電性的正極載體可以一定程度上緩解這一問題,但值得注意的是,不同的鈉—金屬電池可能需要不同的孔尺寸及形貌才能實現較好的電化學性能?!绷硗?,遲緩的反應動力學和較高的過電勢也是一大挑戰。不過,引入催化劑可能是一種行之有效的提高正極反應活性的方法。此外,降低催化劑尺寸至納米顆粒、量子點甚至單原子級別可以得到最大化的催化活性中心。王云曉告訴記者,不同的電池體系對應不同的催化需求。例如,在Na-O2體系中,催化劑的選擇可能取決于其對于O2/O2-的親和性以及對電極界面O2-中間體的穩定作用,如貴金屬和過渡金屬氧化物等;在Na-CO2電池體系中,目前僅報道了一種雙金屬氧化物具有一定的催化作用,可有效促進穩定放電產物Na2CO3發生可逆電化學反應的催化劑仍在尋找中;在室溫Na-S電池中,理想的催化劑應具有良好的親硫性,這樣不僅可以通過化學鍵合作用實現對多硫化物的固定作用,還可以促進不同硫物種之間轉化的動力學過程?!扳c負極的鈍化限制了電池的放電容量,同時充放電過程中的過電勢降低了電池的庫倫效率。在這一方面,我們仍需要更多的基礎研究來揭示負極反應過程。另外,行之有效的抑制鈉枝晶的形成以及保護高反應活性的鈉金屬電極的方法也仍待探究?!蓖踉茣哉f,正極和鈉負極的電解液相容性的全局考慮也至關重要。目前關于鈉金屬負極和不同正極之間的研究是相對獨立進行的,而全電池的研究相對缺乏。商業化前景尚不明朗除此普遍的正負極材料問題,不同的鈉—金屬電池各自也存在不同的挑戰,這為其商業化應用蒙上了一層陰影。曹余良介紹,對于Na-O2電池,其反應機理尚不明確。為得到更低的過電勢和更高的循環壽命,有效實現Na-O2為主要反應產物的方法仍待研究。此外,對于Na-CO2電池的研究也還十分有限,其較低的反應可逆性及較差的循環性仍亟待解決?!拔磥淼难芯靠赡芗性跉鈶BCO2正極的設計和高電壓電解液的探索上?!被谀壳皩a-SO2電池的研究結果,曹余良表示,NaAlCl4·2SO2無機電解質的使用對于實現Na-SO2電池的長循環、穩定性和安全性至關重要。研究可替代不穩定的鈉金屬的負極材料、反應機制如充放電過程中較大的電壓滯后以及充電過程中具體的反應路徑、新的有機電解質體系,特別是凝膠和固態電解質的研究對Na-SO2電池的發展都是亟待解決的問題。幸運的是,對于室溫鈉硫電池,電化學性能已取得突破性進展,然而其作用機制也尚不明確?!傲螂姌O在不同電解液體系中的電化學行為研究十分匱乏,硫在醚類和碳酸酯類電解液中的表現也仍缺乏令人信服的解釋。因此,探索反應過程中復雜的反應機理的原位檢測技術十分必要?!彼f。曹余良認為,盡管鈉—金屬電池的商業化前景尚不明朗,但其高能量密度及低成本優勢在鈉離子電池家族中仍表現出較強的競爭力。未來團隊將著力開展金屬鈉負極的保護和優化。對于正極材料,研究將重點放在空氣和固態硫電極上,同時發展非燃電解液體系,提升金屬鈉電池的安全性能?!拔覀兿M茉阝c空氣和鈉硫電池方向取得突破性進展,為新型儲能電池的未來市場提供更多有利選擇?!辈苡嗔颊f。相關論文信息:https://doi.org/10.1016/j.chempr.2019.05.026《中國科學報》 (2019-07-08 第7版 能源化工)原標題:新型儲能電池為何“鈉”么難

作者: 沈陽蓄電池研究所新聞中心 詳情

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