動力電池你了解嗎，動力電池結(jié)構(gòu)件市場發(fā)展變化怎么樣？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-04-11 11:19
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電池結(jié)構(gòu)件在技術(shù)上的要求是很高的。盡管鋰電池精密結(jié)構(gòu)件市場規(guī)模呈現(xiàn)快速增長趨勢，新進(jìn)入的結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)也逐漸增多，但市場競爭非常激烈，行業(yè)兩極分化的發(fā)展趨勢日趨明顯。作為保障動力電池安全性能的硬防火墻，精密結(jié)構(gòu)件的產(chǎn)量和質(zhì)量，都是國內(nèi)外動力電池企業(yè)關(guān)注的焦點，鋰電池精密結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)進(jìn)入電池企業(yè)的供應(yīng)鏈體系和動力電池企業(yè)產(chǎn)品進(jìn)入整車企業(yè)供應(yīng)鏈一樣，都是非常困難的。
有調(diào)研發(fā)現(xiàn)，精密結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)與下游大型客戶建立穩(wěn)定供應(yīng)關(guān)系的門檻很高，動力電池企業(yè)在選擇供應(yīng)商時往往會經(jīng)過嚴(yán)格、復(fù)雜及長期的認(rèn)證過程，會進(jìn)行大量的實地考察、打樣、試產(chǎn)、檢驗等程序，逐步形成長期穩(wěn)定的戰(zhàn)略合作關(guān)系。
深圳市瑞德豐精密制造有限公司總經(jīng)理王有生曾表示，動力電池結(jié)構(gòu)件作為汽車工業(yè)零件，需要ppm級別的質(zhì)量控制，因此對于制造商提出了極為嚴(yán)苛的挑戰(zhàn)。的確，鋰電池結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)必須掌握核心技術(shù)、具備強大的研發(fā)能力和生產(chǎn)制造能力以及快速反應(yīng)能力，才能夠在市場競爭中脫穎而出。技術(shù)的要求不光是表現(xiàn)在多年的積累沉淀以掌握核心技術(shù)，擁有高度自動化精密生產(chǎn)設(shè)備以及嚴(yán)格生產(chǎn)管控體系，也是鋰電池精密結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)成功的必備條件。
動力電池結(jié)構(gòu)件產(chǎn)品生產(chǎn)過程一般通過精密生產(chǎn)設(shè)備和高水準(zhǔn)的生產(chǎn)環(huán)境來保障，需要采用柔性制造設(shè)備、數(shù)控機床、工業(yè)機器人等自動化、精細(xì)化程度較高的高端制造設(shè)備，且制造環(huán)境對溫度、空氣中粉塵含量、設(shè)備表層絕緣程度等均有較高要求。
盡管鋰電池精密結(jié)構(gòu)件技術(shù)要求高、進(jìn)入電池企業(yè)供應(yīng)鏈難度大，但國內(nèi)結(jié)構(gòu)件制造企業(yè)依然表示樂觀，并紛紛開啟擴產(chǎn)模式搶占市場。據(jù)業(yè)內(nèi)人士稱，這個行業(yè)競爭非常激烈，有很多新進(jìn)入者但基本上量都不大，目前科達(dá)利所占市場份額最大。鋰電池精密結(jié)構(gòu)件行業(yè)雖未形成較為明確的競爭梯隊，但其實市場上已呈現(xiàn)兩極分化的發(fā)展趨勢。
動力鋰電池結(jié)構(gòu)件市場的兩極分化說明有人已經(jīng)搶占先機，相信在接下來的幾年內(nèi)，動力電池結(jié)構(gòu)件行業(yè)的需求越來越大，要求越來越高，競爭越來越強。
我們現(xiàn)在使用的鋰電池都是鋰離子電池，此外還有鋰金屬電池，以鋰金屬或鋰合金作為負(fù)極材料的一種電池，最早在1912年便由Gilbert N. Lewis提出，當(dāng)時的鋰金屬電池為一次電池（不可充電），由于相比當(dāng)時的其他電池，鋰金屬電池對加工、保存的要求高，因而沒有成為主流。
而鋰離子電池則比鋰金屬電池年輕許多，它采用鋰的金屬氧化物作為正極，于20世紀(jì)70年代誕生，但直到90年代，隨著電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，對高功率、高能量密度電池的需求增大，鋰離子電池才開始成為主流。并且，鋰金屬電池隨著技術(shù)發(fā)展，近來有開始復(fù)興的趨勢，但還未形成潮流，本文主要討論的對象三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池均為鋰離子電池，除此之外，算上鈦酸鋰電池，這三種電池是主流的車用動力電池。
☆鋰離子電池的結(jié)構(gòu)
鋰離子電池的主要結(jié)構(gòu)包括正、負(fù)極、電解液、隔膜和其他一些附件。其中正極材料是研究的重點，三元鋰和磷酸鐵鋰均描述了鋰離子電池的正極材料。而當(dāng)前應(yīng)用的負(fù)極材料主要為石墨，結(jié)晶度高，導(dǎo)電性好，對鋰離子的容量大，達(dá)到了372mAh/g，大大超過了正極材料的容量，這也是為什么現(xiàn)在主要研究正極材料的原因。
鋰電池的電解液與傳統(tǒng)電池（鉛酸電池、鎳鎘電池等）不同，不采用以水為溶劑的電解液，因為水的了理論分解電壓只有1.23V（想想上一期的燃料電池單電池理想電壓），因此，以水為電解液的電池電壓最高不過2V左右。而鋰電池的電壓在3-4V左右。常用的電解質(zhì)材料為無機陰離子鋰鹽，LiBF4、LiPF6、LiAsF6這三類。溶劑則有酯類、醚類和颯類。
隔膜則是起隔斷電子和透過離子作用，使電子必須從外電路遷移，而離子則可以通過電解液移動，保證外電路有電流通過，防止電池內(nèi)短路。隔膜材料有單層PE、單層PP、三層PP等。
☆鋰離子電池充放電的基本原理
先明確兩個概念，一，電池是將氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。典型特征就是電極上反應(yīng)物得失電子，通過外電路流動，進(jìn)而便產(chǎn)生了電流。正負(fù)極之間的電荷傳遞是通過電解液中陰陽離子的運動形成的。
二，二次電池是指可多次再充放電的電池，其內(nèi)部發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)是可逆的。電池放電，內(nèi)部的A物質(zhì)變成B物質(zhì)，化學(xué)能變成電能；而充電時，B物質(zhì)又能夠變回A物質(zhì)，電能變成化學(xué)能儲存。
充電時鋰離子從正極材料的晶格中脫出經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到負(fù)極材料層中；放電時鋰離子從負(fù)極材料晶格中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到正極材料中。而電子則通過外電路，形成電流。
鋰電池充放電反應(yīng)過程為：
式中，Y為過度金屬，在鈷酸鋰電池（LiCoO2）中Y為鈷（Co），在錳酸鋰電池中就是錳（Mn）。對于三元鋰電池就是鎳鈷錳酸鋰[Li（NiCoMn）O2]中的NiCoMn，對于磷酸鐵鋰（LiFePO4）電池，就是FePO4。
另外，正極負(fù)極指電位高低，陰極陽極則通過得失電子區(qū)分，得電子的電機發(fā)生還原反應(yīng)是陰極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)是陽極。充電和放電正負(fù)極不變，而陰陽極會反向。
對于鋰離子電池而言，正極材料的開發(fā)是其關(guān)鍵技術(shù)。理論上，根據(jù)上述反應(yīng)化學(xué)式，可以實現(xiàn)鋰離子脫嵌的物質(zhì)都可以作為正極材料，但實際上，這并非易事。出于性能考慮，它需要有良好的導(dǎo)電性、較大的放電倍率以及與電解質(zhì)良好的相容性；出于壽命考慮，它需要有高度的可逆性和較弱的極化效應(yīng)，出于安全考慮，它需要保證良好的穩(wěn)定性和溫和的電極過程動力學(xué)。
☆磷酸鐵鋰和三元鋰電池
磷酸鐵鋰電池的特點在于安全性高，高倍率充放電特性和較長的循環(huán)壽命。文獻(xiàn)顯示，在充電條件為1C倍率充電至3.65V，然后轉(zhuǎn)恒壓至電流下降到0.02C，之后以1C倍率放電至截止電壓2.0V，循環(huán)1600次之后電池容量仍有初始容量的80%。
PS：充放電倍率=充放電電流/額定容量；例如：額定容量為100Ah的電池用20A放電時，其放電倍率為0.2C。電池放電C率，1C,2C,0.2C是電池放電速率：表示放電快慢的一種量度。所用的容量1小時放電完畢，稱為1C放電；5小時放電完畢，則稱為1/5=0.2C放電。一般可以通過不同的放電電流來檢測電池的容量。對于24AH電池來說，2C放電電流為48A，0.5C放電電流為12A。
