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亟待整合统一,我国NCA体系锂电池发展现状及趋势分析

By admin in 澳门新美高梅官方网址 on 2019年11月3日

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“每到一个停车场充电,就得重新下一个App,不知不觉手机里就有五六个了。”在市民桑先生手机里有一个App分组,起名“我的充电App们”。今年新晋成为新能源车主的他告诉记者,由于各处公共充电桩隶属不同的公司,每次充电总要下载新App不说,还必须经历重新注册、充值等麻烦手续。“啥时能有个兼容所有充电桩的超级App啊?”桑先生感叹道。

可穿戴设备的研究开发越来越多,其中可发电的衣物虽然暂时不能用于商业化,但是其概念早已较为成熟。

锂离子电池按照使用正极材料的不同,主要可以分为钴酸锂电池、三元电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池,从发展前景来看,不管是国家政策,还是市场需求,三元电池似乎都占据先天性的优势,也就是高能量密度,再从各大电池企业的研发投入来看,三元电池的占比也是要远远超过其它类型的锂电池。

给新能源车充电真麻烦

将电池“缝”进衣物中,是一种很好的储能装置。墨尔本皇家理工学院(RMIT)的科学家们开发出一种可生产“智能织物”的技术方法,就是在其中嵌入超级电容储能装置。它的开发人员说,它可以很容易地与太阳能电池集成,或用于为可穿戴技术提供动力。

三元电池又可以细分成NCM路线和NCA路线,NCM是指正极材料由镍钴锰三种材料按一定比例组合而成,产品类型从NCM111到,532,622,811,随着镍含量的增加,电池能量密度也相应得到了提升,而NCA的正极材料是由镍钴铝构成,三种材料通常的配比为8:1.5:0.5,相对更高能量密度的NCA规模化应用也在日韩普遍展开。

今年年初,排队近两年后,桑先生终于等到了新能源购买指标,他立马购买了一辆新能源小轿车。由于自家小区停车场采用临时供电,无法安装充电桩,公共充电桩就成为了桑先生的主要充电方式。不过尝试几次后,桑先生发现了一件麻烦事儿,那就是几乎每到一个新地方充电,都要下载新的充电App,这让他的手机里迅速“集齐”了五六个充电App。

钢铁侠送给蜘蛛侠的战衣会不会就是运用的这项技术呢?

由于目前锂电池产业主要集中在中日韩三国,从路线的选择上,日本主要以NCA路线为主,韩国则是NCM和NCA齐头并进,中国目前来看是以NCM路线为主,NCA的产量相对较小。

“起初是在我家附近找充电的地方,下载了‘e充电’、‘特来电’这两个软件。等到了我单位附近的停车场一看,这两个软件都用不了,又下载了‘E充站’、‘星星充电’这俩软件……”桑先生指着手机里的软件讲述起自己的充电经历。记者看到,在他的手机里,已经下载了e充电、特来电、E充站、星星充电、充电桩5个充电App,除此之外,桑先生还关注了尚充、一瓦充电两个新能源充电的微信公众号。

科学家们展示的这种激光打印技术可以将石墨烯超级电容器直接嵌入纺织品中,创造出一种可以存储能量并与太阳能电池集成的织物,该技术用于智能织物的应用。

表 1NCM和NCA电池基本信息对比

按照桑先生所说,记者走访了朝阳大悦城附近的多个停车场,发现停车场内的充电桩各有所属,大多不能通用一个App充电和支付。在金泰国益大厦停车场,扫描充电桩上的二维码,可下载E充站App进行充电。在罗马嘉园东区公共充电站,根据充电桩上的提示,用户要下载国家电网的e充电App或使用电卡完成充电。记者又来到附近的朝阳体育中心公共充电站,这里的充电桩属于普天新能源,可通过充电圈App或普天充电卡进行充电。

该技术发表在了《科学报告》(Scientific
Reports)上,名为《大规模防水可拉伸织物集成激光打印石墨烯储能》(
Large-scale waterproof and stretchable textil-integrated laser-print
graphene energy
storage),该激光打印技术可在短短3分钟内制成一块10x10cm的布料,布料防水和可拉伸性高达200%,每1-2cm能量密度达到6.73
MWh。研究人员还展示了将织物与太阳能电池集成并在20天内实现稳定性能的概念证明。

图 1NCA电池与NCM811电池在过充滥用测试情况下对比

然而,即便下载了五六个App,还是不能做到完全覆盖、“想充就充”。有一次,桑先生跟朋友相约在爱琴海购物公园吃饭,“当时车快没电了,购物中心停车场里正好就有充电桩。当我想要充电时发现,这个充电桩属于普天新能源,只能使用电卡进行充电。”桑先生有些无奈地说。没办法,桑先生只好将车开出了停车场,在附近寻找其他充电桩充电。

论文的第一作者Litty
Thekkakara说:“基于石墨烯的超级电容器所完成的织物不仅完全可以清洗,还可以储存为智能服装供电所需的能量,而且可以在几分钟内大规模生产。”“通过解决与储能相关的电子纺织品的挑战,我们希望为下一代可穿戴技术和智能服装提供动力。”

目前,中国还没有大规模生产NCA电池的原因主要有以下几点:

手机里下载了一堆App不说,每次下载后都要经历重新注册、充值等程序,也让桑先生觉得非常不便。“这些App对密码的设置要求不一样,有的要求有特殊字符,我就设置了不一样的密码,结果后来都记混了。”桑先生苦笑着说。

智能织物一直是研究人员很感兴趣的一个领域,它具有潜在的应用前景,包括监测医院病人的生命体征或跟踪战场上士兵状况。另外,这样的织物也可以通过一个袋子或一件衣服给另一个装置充电。

1、中国电池企业对于NCA的研发起步相比于日韩要晚,在制造工艺、专利、材料使用上还是与日韩企业有一定差距。

App充值容易退款难

Litty
Thekkakara说:“实现这些自供电技术需要有像太阳能电池一样的能源收割机的支持。”“但这些能源收割机的间歇性又要求它们必须与储能设备相结合,且这些储能设备要具有成本效益、耐用性、高性能、机械强度、灵活性和延展性,而且无毒、不爆炸。毕竟穿在人身上,试想一下,钢铁侠送给蜘蛛侠的那件能开启智能语音服务和武器攻击的战衣总不能缝缝补补地用,更不能突然爆炸吧?如果未来出现这样一件高性能、可发电的衣服,你想要吗?

2、NCA的生产工艺相较于NCM811更加严格,比如NCA在制造过程中要求湿度要控制在10%以下,而NCM以及其它类型电池目前只需要在注液工序对湿度进行严格控制。这种高标准的生产环境对国内企业形成了很大的挑战。

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