在鋰電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，評定電池容量和性能是其中一個非常重要的環(huán)節(jié)。從主要用于手機(jī)、攝像機(jī)、混合動力汽車中的低容量（《 10A），到用于電腦、電動摩托車、電動汽車的中容量（10A-30A），再到用于電動汽車（30A-120A）的高容量鋰離子電池，無一例外，都需要進(jìn)行測試才能出廠使用。

　　根據(jù)ADI公司亞太區(qū)精密儀器業(yè)務(wù)部系統(tǒng)應(yīng)用工程師李強(qiáng)的介紹，目前業(yè)界最常見的做法是對小容量電池采用線性測試設(shè)備進(jìn)行測試，盡管效率低下，精準(zhǔn)度也不高，但還是可以接受的。但如果把這種測試設(shè)備也同樣用于高容量電池測試，那就會在充電階段消耗大量功率，導(dǎo)致效率低下，而且會給設(shè)備硬件設(shè)計(jì)帶來相當(dāng)嚴(yán)重的熱問題。

　　為此，ADI在專為低、中、高三種容量鋰電池分容化成設(shè)備制定的AD8450/1精密模擬前端與控制器以及ADP1972降壓/升壓PWM控制器中，摒棄了以往將電池能量放電至阻性負(fù)載的線性架構(gòu)，轉(zhuǎn)而通過使用PWM控制器提供電流，并將其引導(dǎo)回電網(wǎng)或?qū)ζ渌姵爻潆姡瑢?shí)現(xiàn)了高效環(huán)保的目的。

　　測試數(shù)據(jù)顯示，充電模式下，在當(dāng)電壓為3.5V時(shí)，20A的效率值為88%，10A的效率值為90%；而在放電模式下，在當(dāng)電壓為3V時(shí)，20A的效率值為89%，10A的效率值為92%。除了效率，鋰電池企業(yè)更關(guān)心的是成本和可靠性。李強(qiáng)說，市場上鋰電池測試方案也有分立器件組合方案，可能會用到十個以上的器件。而ADI這套解決方案只用到了AD8450/1和ADP1972兩顆芯片，高度集成，設(shè)計(jì)尺寸大大減小。并且通過將開關(guān)頻率提高到 300KHz、在多個通道間共享成本更低的高精度DAC和ADC、在通道間加入相移同步可減少輸入濾波等做法，降低了總系統(tǒng)成本。同時(shí)，ADI還為用戶提供設(shè)計(jì)工具和全部參考設(shè)計(jì)，最大程度降低開發(fā)成本和設(shè)計(jì)難度，縮短開發(fā)周期。

　　如何實(shí)現(xiàn)多個通道間共享DAC和ADC？

　　上圖包含兩種功能：一是對電池充電，二是對電池放電，這由AD8450/1和ADP1972的模式信號決定。每個功能有兩種模式：恒流（CC）模式和恒壓（CV）模式。兩個DAC通道控制CC和CV設(shè)定點(diǎn)。CC設(shè)定點(diǎn)決定充電和放電兩個功能的CC模式下環(huán)路中有多少電流。CV設(shè)定點(diǎn)決定環(huán)路從CC進(jìn)入 CV時(shí)的電池電位，同樣適用于充電和放電兩個功能。

　　精密模擬前端和控制器AD8450/1利用內(nèi)部差動放大器PGDA測量電池電壓，并利用內(nèi)部儀表放大器PGIA和外部分流電阻（RS）測量電池上的電流。然后，它通過內(nèi)部誤差放大器和外部補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)（用于確定環(huán)路功能是CC還是CV），將該電流和電壓與DAC設(shè)定點(diǎn)相比較。在該模塊之后，誤差放大器的輸出進(jìn)入PWM控制器ADP1972，以確定MOSFET功率級的占空比。最后是構(gòu)成完整環(huán)路的電感和電容。本部分的說明針對充電和放電兩個功能，因?yàn)锳DP1972是降壓和升壓PWM控制器。

　　本方案中，ADC獲得環(huán)路電壓和電流的讀數(shù)，但它不是控制環(huán)路的一部分。掃描速率與控制環(huán)路的性能無關(guān)，因此一個ADC就能測量多通道系統(tǒng)中大量通道的電流和電壓。DAC也是如此，因而可以使用低成本DAC來設(shè)置多個通道。此外，單個處理器只需控制CV和CC設(shè)定點(diǎn)、工作模式及管理功能，因而它可以與許多通道接口。

據(jù)中國汽車技術(shù)研究中心預(yù)測，到2020年，我國汽車動力電池累計(jì)報(bào)廢量將達(dá)到12萬~17萬噸的規(guī)模，電池回收問題引起人們越來越多的關(guān)注。為加強(qiáng)新能源汽車動力蓄電池回收利用管理，規(guī)范行業(yè)發(fā)展，推進(jìn)資源綜合利用，12月1日，國家工信部網(wǎng)站公布《新能源汽車動力蓄電池回收利用管理暫行辦法》(征求意見稿)，向社會公開征求意見，這意味著動力電池的回收工作將有法規(guī)可依。

然而，動力電池的回收還面臨諸多問題，有沒有一種方法，讓電池的成本降下來，讓回收更方便、污染更少？答案是有。在近日舉辦的“2016中國儲能技術(shù)與應(yīng)用大會”上，中科院電工研究所研究員陳永翀發(fā)表了“基于可回收理念的新型儲能鋰電池研究”主題演講，分享了其團(tuán)隊(duì)關(guān)于新型儲能電池的研究成果。這種新型結(jié)構(gòu)的儲能鋰電池，不但讓鋰電池真正做到可回收，還降低了電池的制造成本和使用成本，具有傳統(tǒng)鋰電池所不具備的很多優(yōu)點(diǎn)，從技術(shù)創(chuàng)新的角度來說，電池的回收或?qū)⒂瓉硎锕狻?/span>

鋰電池回收難在哪兒

無論是圓柱鋰電池還是方型鋰電池，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，所有的鋰電池都是粘接電極，而粘接電極給動力鋰電池的回收帶來很大困擾。Co元素和Li元素回收要拆解，由于雜質(zhì)太多，只能把粘接的電極全部打碎，里面碎的鋁箔、銅等材料重新用冶金方式回收。陳永翀表示，這樣回收不但成本高，污染也大，回收過程中產(chǎn)生的酸、堿的處理也是個問題。

其次，這樣的粘接結(jié)構(gòu)還導(dǎo)致鋰電池的動態(tài)循環(huán)壽命縮短。如果將鋰電池用作靜態(tài)儲能，電池的循環(huán)壽命會很長，但是在運(yùn)動狀態(tài)中使用的話，使用環(huán)境會使電池壽命受到影響。此外，隨著不同季節(jié)溫度的變化，電池內(nèi)部也會出現(xiàn)膨脹、收縮等現(xiàn)象，久之活性顆粒接觸內(nèi)阻升高，電池極片松動脫落，電池循環(huán)壽命會急劇下降。

“所以動力電池的壽命和狹義的靜態(tài)儲能電池的壽命(不一樣)，在實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)下測試很好，但在動態(tài)實(shí)際情況下使用壽命不見得會很好，這個要區(qū)別開來。”陳永翀說。

此外，動力電池和儲能電池需要串聯(lián)、并聯(lián)，要求電池具有較好的一致性。電池涂布厚度很薄，比如100微米，設(shè)備廠商要求精度要控制在±0.5微米，而一套普通的擠壓式涂布機(jī)約300萬元一套，設(shè)備投資合0.3~0.5Wh/元，這就導(dǎo)致了大型鋰電池高昂的制造成本。

新型儲能鋰電池有望解決電池回收難題

針對傳統(tǒng)鋰電池回收的這些問題，陳永翀帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)正在研發(fā)一種新型儲能鋰電池，他們從鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)入手，把鋰電池內(nèi)部粘接改為加熱狀態(tài)，上面幾個問題則迎刃而解。

這種新型儲能鋰電池的漿料回收、再生容易，純度也很高，將缺少的元素補(bǔ)上之后，還可再用；漿料耐沖擊，不存在松動脫落問題，電池動態(tài)壽命更長；漿料電極片是傳統(tǒng)電極片厚度的5~10倍，絕對精度容易控制，電池的制造成本降低。

該新型儲能鋰電池的庫存效率很高，跟現(xiàn)有鋰電池一樣可高達(dá)99%以上，它的能量效率比目前現(xiàn)有鋰電池稍低，但大于90%，此外，該電池的循環(huán)性也非常好。陳永翀表示，低速電動車和小型儲能領(lǐng)域是該新型電池未來的一個應(yīng)用市場。“我們不要求一個產(chǎn)品十全十美，可以應(yīng)用在任何場合，這做不到，找到它的應(yīng)用場合去做就行，百花齊放。”陳永翀說。

盡管鉛酸電池能量密度低，壽命短，還是有大量的商業(yè)電動車和儲能基站采用，這主要是因?yàn)殇囯姵爻杀咎?。降低電池成本的途徑無外乎三個方面：降低材料成本、降低制造成本和降低使用成本。通常情況下，人們通過提升能量密度從而在某種程度上降低材料成本(隨著能量密度的增加，安全性能則會降低)，通過擴(kuò)大規(guī)模來降低制造成本，通過提高靜態(tài)壽命來降低使用成本。

陳永翀團(tuán)隊(duì)把電池內(nèi)部粘接改為加熱狀態(tài)，讓鋰電池真正做到了可回收和可再生，且回收殘值大于20%。他們不單單依靠規(guī)模化制造來降低成本，工藝結(jié)構(gòu)也降低了回收成本；漿料具有耐沖擊的特性，從而也提高了電池的動態(tài)壽命。這種新型儲能鋰電池的研究，是一種新思路，為電池回收難題帶來了解決的曙光。

據(jù)悉，該新型儲能電池研發(fā)項(xiàng)目開始于2010年，小試成功，從2016年4月1日開始中試，目前已經(jīng)授權(quán)19項(xiàng)發(fā)明專利，并在進(jìn)一步研發(fā)當(dāng)中。