鋰電池的新技術(shù)它能讓壽命可達(dá)70年之久嗎？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-27 15:08
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據(jù)外媒報(bào)道，日本夏普與京都大學(xué)的田中功教授聯(lián)手成功研發(fā)出現(xiàn)行鋰電池，它的使用壽命可達(dá)70年之久。就當(dāng)前鋰電池而言，使用壽命最長(zhǎng)為10年左右。
日本研發(fā)出新型鋰電池：壽命達(dá)70年
報(bào)道稱，此次試制出的長(zhǎng)壽鋰離子電池，體積為8立方厘米，通過(guò)利用基于計(jì)算機(jī)的最新模擬技術(shù)，優(yōu)化了鐵及硅等正極使用的材料組合。從此次實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，這次的長(zhǎng)壽鋰離子電池充放電次數(shù)可達(dá)2.5萬(wàn)次，如果按照每天充放電一次計(jì)算，使用壽命可長(zhǎng)達(dá)70年。
一家總部位于以色列特拉維夫的起步公司StoreDot Ltd發(fā)布了一款充電器原型，能夠?qū)⑹謾C(jī)電池在30秒內(nèi)從接近沒(méi)電到完全充滿，他們表示希望這項(xiàng)技術(shù)能夠加速充電過(guò)程。
夏普方面表示，實(shí)際充放電1萬(wàn)次之后，其性能依舊穩(wěn)定。如此計(jì)算，一塊這樣的鋰離子電池使用壽命將會(huì)是原來(lái)的6倍。甚至如果與利用可再生能源的發(fā)電裝置組合使用，即便太陽(yáng)能面板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)更新，蓄電池仍可以繼續(xù)使用。
研發(fā)人員計(jì)劃將這種長(zhǎng)壽鋰離子電池應(yīng)用在風(fēng)力及太陽(yáng)能發(fā)電上，作為大型蓄電池使用。現(xiàn)階段，風(fēng)力以及太陽(yáng)能發(fā)電受氣候影響，電力輸出會(huì)隨時(shí)發(fā)生變化。如果與蓄電池配合，就可保證穩(wěn)定輸出，降低對(duì)送電網(wǎng)的影響。而頻繁更換蓄電池，則是拉高發(fā)電成本的重要因素。如果將這種使用壽命長(zhǎng)達(dá)70年的鋰離子電池應(yīng)用到這上面，則會(huì)大大降低發(fā)電成本。
鋰離子電池和鋰電池嚴(yán)格說(shuō)在概念上還是有區(qū)別的。”中國(guó)汽車技術(shù)研究中心動(dòng)力電池領(lǐng)域首席專家、電池測(cè)試與應(yīng)用技術(shù)聯(lián)盟秘書(shū)長(zhǎng)、高級(jí)工程師王芳說(shuō)，鋰電池通常指由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極、使用非水電解液的電池。鋰離子電池指可充二次電池，負(fù)極不采用金屬鋰，依靠鋰離子在正負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。不過(guò)，在日常生活中，人們習(xí)慣把鋰離子電池簡(jiǎn)稱為鋰電池或鋰電。
據(jù)了解，目前我國(guó)推廣的新能源汽車（包括純電動(dòng)汽車和插電式混合動(dòng)力汽車）大多都采用鋰離子電池，其中磷酸鐵鋰占到80%—90%，三元鋰電池在乘用車上也開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用。
針對(duì)網(wǎng)傳文章中指出的鋰電池是“劇毒危險(xiǎn)品”的說(shuō)法，王芳駁斥說(shuō)，鋰電池相比如鉛酸、鎳鉻、鎳氫等傳統(tǒng)電池，不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)，相對(duì)污染較小。且其電解液為有機(jī)溶劑和鋰鹽，大多為無(wú)毒或低毒；但鋰電池分解或水解產(chǎn)物為氫氟酸和其它含氟化合物，具有一定腐蝕性和毒性。
就“鋰電池劇毒說(shuō)”，中國(guó)電子科技集團(tuán)第十八研究所研究員級(jí)高級(jí)工程師劉浩杰表示，鋰離子電池本身不含劇毒物質(zhì)，負(fù)極的碳和正極的金屬氧化物基本是無(wú)毒的。由于鋰離子電池屬于密封體系，正常使用是不會(huì)接觸到這些物質(zhì)的。“無(wú)論如何，其影響遠(yuǎn)小于目前應(yīng)用最為廣泛的鉛酸電池。”
鋰電池壽命短、使用條件苛刻？
回應(yīng)：動(dòng)力鋰離子電池壽命可達(dá)2000次循環(huán)，電池管理系統(tǒng)可限制“過(guò)充過(guò)放”
目前鋰電壽命有多長(zhǎng)？淺充淺放和過(guò)充過(guò)放是否會(huì)對(duì)電池安全和壽命產(chǎn)生影響呢？
“決定動(dòng)力鋰離子電池使用壽命的因素有很多，包括體系本身的特性，也包括制造工藝、使用工況等。優(yōu)質(zhì)的電池體系，外加科學(xué)的系統(tǒng)管理，可以達(dá)到很長(zhǎng)的使用壽命。”王芳介紹說(shuō)，按照容量衰減至80%作為截止條件、按照100%的放電深度測(cè)試，目前動(dòng)力電池的壽命基本都可以達(dá)到2000次循環(huán)。
“過(guò)充過(guò)放指電池在充放電過(guò)程中電壓超過(guò)或低于規(guī)定的截止電壓，對(duì)電池性能和壽命會(huì)帶來(lái)危害。”王芳說(shuō)，但電池中的BMS電池管理系統(tǒng)會(huì)加以限制和保護(hù)，低溫時(shí)限制對(duì)電池充電，加熱至合適溫度時(shí)再充電。王芳說(shuō)，為了確保鋰離子電池的安全性，從電池單體、模組再到電池系統(tǒng)有一系列的安全保護(hù)設(shè)計(jì)，防止電池過(guò)充過(guò)放過(guò)溫，在出現(xiàn)異常時(shí)及時(shí)報(bào)警和保護(hù)。
網(wǎng)文中提到：曾有媒體報(bào)道，“天津十八所證明了鋰電池在高溫高壓、穿刺撞擊、過(guò)充過(guò)放幾乎所有項(xiàng)目中都發(fā)生了燃燒及爆炸”。
對(duì)此，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)劉彥龍說(shuō)，2014年5月末，中國(guó)電子科技集團(tuán)第十八研究所接受媒體專題采訪，但節(jié)目中電池發(fā)生燃燒爆炸的現(xiàn)象是根據(jù)節(jié)目錄制要求，將保護(hù)電路拆除后，進(jìn)行濫用實(shí)驗(yàn)造成的。這次實(shí)驗(yàn)主要目的是讓廣大使用者了解沒(méi)有保護(hù)措施的三元鋰電池在濫用條件下可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)情況。
“鋰離子電池安全性理論上是可控的，引發(fā)安全問(wèn)題多是在產(chǎn)品缺陷和濫用的情況下。”劉彥龍說(shuō)。“但單純電池單體、模組和系統(tǒng)的安全，還不足以保證搭載鋰電池的電動(dòng)汽車的絕對(duì)安全。”寧德時(shí)代新能源科技有限公司（CATL）董事長(zhǎng)李平介紹，目前頂配的Model—S使用了7104塊松下三元鋰電池，在電池安全保護(hù)方面做足了功夫，包括設(shè)置傳感器、由電池控制系統(tǒng)控制、大量使用高強(qiáng)度鋁合金等材料的碰撞防護(hù)等。在采取這些安全設(shè)計(jì)的情況下，安全事故的概率還是達(dá)到了萬(wàn)分之一。
中國(guó)電子科技集團(tuán)第十八研究所研究員級(jí)高級(jí)工程師王慶華也指出，目前電動(dòng)汽車電池市場(chǎng)上的產(chǎn)品良莠不齊，一些廠家生產(chǎn)的電池存在一致性差的問(wèn)題，且管理系統(tǒng)的功效發(fā)揮不大，一個(gè)單體發(fā)生問(wèn)題會(huì)對(duì)電池組的整體壽命產(chǎn)生一定的影響。對(duì)此，王慶華建議政府提高相應(yīng)的試驗(yàn)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)的管理監(jiān)督和檢測(cè)。
廢舊鋰電池污染不可控？
回應(yīng)：因環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，鋰電池尚未納入危險(xiǎn)廢物管理，但應(yīng)盡早布局回收再利用體系
鋰電池目前是否有強(qiáng)制回收政策？是否像網(wǎng)傳文章中所說(shuō)，廢舊鋰電池會(huì)造成巨大的環(huán)保壓力呢？王芳說(shuō)，現(xiàn)階段被環(huán)保部門納入危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理的廢舊電池包括廢鎘鎳電池和廢鉛酸蓄電池。對(duì)于一次性電池、鋰離子電池、鎳氫電池等，因其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，并未納入危險(xiǎn)廢物進(jìn)行管理。
不過(guò)，廢舊鋰離子電池進(jìn)入環(huán)境，由電極材料、電解液與環(huán)境中其他物質(zhì)發(fā)生水解、氧化等反應(yīng)，可能會(huì)造成鎳、鈷、錳等重金屬離子污染、氟污染以及一些有機(jī)物污染。那么，這些污染可控嗎？
王芳說(shuō)，針對(duì)鋰離子電池的處理，國(guó)家發(fā)改委環(huán)資司起草的《電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池回收利用政策（2015年版）》中規(guī)定，鼓勵(lì)采用濕法冶煉技術(shù)處理廢舊鋰離子電池，要求鎳、鈷、錳的綜合回收率應(yīng)不低于98%。“針對(duì)鋰離子電池的處理技術(shù)，我國(guó)一直有高校科研團(tuán)隊(duì)進(jìn)行研究，并與美國(guó)開(kāi)展了合作交流。”王芳說(shuō)。
工信部1月8日發(fā)布了《新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用行業(yè)規(guī)范公告管理暫行辦法（征求意見(jiàn)稿）》，擬對(duì)新能源汽車廢舊動(dòng)力蓄電池綜合利用企業(yè)實(shí)行動(dòng)態(tài)管理，委托相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)協(xié)助做好公告管理相關(guān)工作。
