高比能量動力鋰電池壽命衰減難題如何破局？ 2018-01-29 10:57:54
摘要：在市場需求的拉動下，桑頓新能源、國軒高科、鵬輝能源等電池企業(ye) 都展開了對高比能量動力鋰電池的布局，杉杉股份等材料企業(ye) 也順勢而為(wei) ，在上遊做好了相應布局。
然而，目前技術條件下的高比能量動力鋰電池壽命衰減快，鋰電池的循環壽命與(yu) 整車裏程壽命不一致，鋰電池的日曆壽命與(yu) 整車使用年限不一致，這給新能源汽車的推廣帶來不少困擾。
為(wei) 何高比能量鋰電池壽命衰減更快?
從(cong) 微觀看，鋰電池在使用的過程中，內(nei) 部會(hui) 發生電解液分解、活性材料失活、正負極結構坍塌導致鋰離子嵌入和脫嵌的數量減少等不可逆的電化學反應並導致容量下降。
尤其在高電壓和高溫條件下，高度脫鋰的正極材料表麵極易與(yu) 電解液發生反應，比如，充電狀態下的NCM811與(yu) 電解液反應的活性，遠大於(yu) NCM111與(yu) 電解液反應的活性。因此，充放電電壓越高、溫度越高，鋰電池容量下降越快。
從(cong) 宏觀看，如何準確測量電流、電壓和溫度，做好熱管理、功率管理和能量管理?如何感知高比能量動力鋰電池的壽命狀態，延長其使用壽命?毫無疑問，電池管理係統扮演重要角色。
從(cong) 不同維度探索解決(jue) 之道
關(guan) 於(yu) NCM811等高比能量動力鋰電池壽命衰減過快的問題，目前業(ye) 內(nei) 的解決(jue) 方案多從(cong) 材料、電解液、隔膜和電池管理係統等方麵入手。
材料方麵，可通過對NCM811的顆粒表麵進行改性處理，提高其各項性能。由於(yu) 電解液添加劑不同，電池的極化程度和極化速度也不同，因此，采用能夠降低電池內(nei) 部寄生反應的電解液，可以提高高比能量動力鋰電池的循環壽命和安全性。
鵬輝能源通過對陶瓷和聚合物多功能複合塗層的應用，提高了高比能量動力鋰電池在高溫、高壓下的穩定性和安全性;此外，鵬輝能源還開發出矽碳負極專(zhuan) 用的工藝體(ti) 係和電解液，使電池的首效提高到86%及以上，解決(jue) 了電池前50周的快速衰減問題，提高了電池的容量和實驗壽命。
在電池管理係統層麵，同濟大學汽車學院副院長魏學哲教授提出了基於(yu) “電-熱-壽命”耦合模型的電池組優(you) 化設計方法，可對電池單體(ti) 進行阻抗測量、容量估計，采集多空間、時間維度數據。同時，該設計可保證電池組的一致性，實現多因素、多物理場耦合。據魏學哲教授介紹，這就是以壽命估計、預測和管理為(wei) 核心的第三代電池管理係統(第一代電池管理係統以單體(ti) 安全監控為(wei) 核心，第二代電池管理係統以SOC估計為(wei) 核心)，該管理係統有著完備的串並聯方案、均衡方案和熱管理方案，可對高比能量動力鋰電池的壽命衰減進行有效管理。
在市場需求的拉動下，桑頓新能源、國軒高科、鵬輝能源等電池企業(ye) 都展開了對高比能量動力鋰電池的布局，杉杉股份等材料企業(ye) 也順勢而為(wei) ，在上遊做好了相應布局。業(ye) 內(nei) 對高比能量動力鋰電池壽命衰減問題的探索，無疑有利於(yu) 動力鋰電池產(chan) 業(ye) 的發展，有利於(yu) 新能源汽車的進一步推廣。（電池中國網 作者:東(dong) 塘）
