政策要求電池能量密度的不斷提高造成了哪些影響？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-05-18 18:37
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目前國際上能夠批量生產(chǎn)21700電池的企業(yè)屈指可數(shù)，除了松下和特斯拉聯(lián)合研發(fā)的21700電池量產(chǎn)外，先前三星SDI也曾展示相關(guān)21700產(chǎn)品，據(jù)了解該產(chǎn)品還沒有進行批量生產(chǎn)。國內(nèi)21700廠家，資料顯示著手21700的廠家有比克，力神，億緯鋰能，天鵬電源，遠東福斯特，猛獅新能等。
而32131電池，國軒高科發(fā)布，擬在合肥廬江建立32131圓柱電芯生產(chǎn)線。
單位體積容量與循環(huán)壽命、倍率、安全性是強相關(guān)因素：容量每提升10%，循環(huán)壽命大約會降低20%；容量每提升10%，充放電倍率降低30-40%；容量每提升10%，溫升大約會提高20%，且呈幾何級上升；能量密度越高，安全性風險越大。
基于18650電池的缺陷，隨著政策要求電池能量密度的不斷提高，提高了材料成本
a.新材料如NCA、硅碳等新材料供應(yīng)鏈尚不成熟，成本高，供應(yīng)難以穩(wěn)定；
b.新材料制程對環(huán)境要求高，固定資產(chǎn)投資高，能耗巨大；單體電池容量低，PACK成組技術(shù)要求和成本偏高；
c.單體電芯最多適應(yīng)正單、負雙極耳結(jié)構(gòu)，而且對能量密度影響較為顯著；
d.高曲率部分比率較大，循環(huán)壽命受到較大影響；
e.高能量密度與高倍率充電同時要求時，設(shè)計空間已到極限。
更大直徑圓柱鋰離子電池將成為必然趨勢，21相對18是更好的選擇，32131系列也是未來一個方向，但基于目前技術(shù)水平及其他類型的競爭，短期內(nèi)，難以呈現(xiàn)爆發(fā)式增長。
池設(shè)計容量
電池設(shè)計容量=涂層面密度×活物質(zhì)比例×活物質(zhì)克容量×極片涂層面積
其中，面密度是一個關(guān)鍵的設(shè)計參數(shù)，主要在涂布和輥壓工序控制。壓實密度不變時，涂層面密度增加意味著極片厚度增加，電子傳輸距離增大，電子電阻增加，但是增加程度有限。厚極片中，鋰離子在電解液中的遷移阻抗增加是影響倍率特性的主要原因，考慮到孔隙率和孔隙的曲折連同，離子在孔隙內(nèi)的遷移距離比極片厚度多出很多倍。
（3）N/P比
負極活性物質(zhì)克容量×負極面密度×負極活性物含量比÷（正極活性物質(zhì)克容量×正極面密度×正極活性物含量比）
石墨負極類電池N/P要大于1.0，一般1.04~1.20，這主要是出于安全設(shè)計，主要為了防止負極析鋰，設(shè)計時要考慮工序能力，如涂布偏差。但是，N/P過大時，電池不可逆容量損失，導(dǎo)致電池容量偏低，電池能量密度也會降低。
而對于鈦酸鋰負極，采用正極過量設(shè)計，電池容量由鈦酸鋰負極的容量確定。正極過量設(shè)計有利于提升電池的高溫性能：高溫氣體主要來源于負極，在正極過量設(shè)計時，負極電位較低，更易于在鈦酸鋰表面形成SEI膜。
