畢業(yè)設(shè)計(jì)-汽車(chē)新能源鋰電池應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-01-06 18:51 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 新技術(shù)。目前，國(guó)際上在磷酸鐵鋰電池行業(yè)處于領(lǐng)先地位的企業(yè)主要有 3家，分別是美國(guó)的高博（ A123）公司和威能（ Valence）公司以及加拿大的佛斯泰克（ Phostech）公司。磷酸鐵鋰技術(shù)在國(guó)外被看作戰(zhàn)略性技術(shù)，美國(guó)、加拿大等政府為此不惜以國(guó)家的力量參與技術(shù)壁壘的建立。 在磷酸鐵鋰材料領(lǐng)域，有兩大核心技術(shù)專(zhuān)利，其中一個(gè)是包敷碳技術(shù)，另一個(gè)是碳熱還原技術(shù)。前者由加拿大佛斯泰克公司擁有獨(dú)家使用權(quán)，并且已經(jīng)在我國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利。后者的專(zhuān)利權(quán)由美國(guó)高 博公司所有，目前尚未在我國(guó)申請(qǐng)專(zhuān)利，但是該公司現(xiàn)已在蘇州成立了 2家公司，分別負(fù)責(zé)磷酸鐵鋰材料的生產(chǎn)和電池制造。磷酸鐵鋰電池方面的核心專(zhuān)利被幾家外國(guó)公司掌握，外國(guó)公司專(zhuān)利轉(zhuǎn)讓至中國(guó)企業(yè)將會(huì)面臨高昂的專(zhuān)利許可費(fèi)，對(duì)該產(chǎn)業(yè)構(gòu)成巨大的潛在威脅。 要想擺脫在產(chǎn)業(yè)鏈中低端、被動(dòng)的地位，就要從三方面努力：一是通過(guò)技術(shù)研發(fā)從而加快國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰專(zhuān)利申請(qǐng)。二是圍繞國(guó)外企業(yè)的核心專(zhuān)利在外圍進(jìn)行布局。三是加強(qiáng)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電池組合控制方面的研究。 二、電解液 電解液在鋰電池正、負(fù)極之間起到傳導(dǎo)電子的作用，是鋰離子電池獲得高 電壓、高比能等優(yōu)點(diǎn)的保證。電解液一般由高純度的有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。 鋰電池主要使用的電解質(zhì)有高氯酸鋰、六氟磷酸鋰等。但用高氯酸鋰制成的電池低溫效果不好，有爆炸的危險(xiǎn)，日本和美國(guó)已禁止使用。而用含氟鋰鹽制成的電池性能好，無(wú)爆炸危險(xiǎn)，適用性強(qiáng)，特別是用六氟磷酸鋰制成的電池，除上聊 城大學(xué)本科畢業(yè)論文 9 述優(yōu)點(diǎn)外，將來(lái)廢棄電池的處理工作相對(duì)簡(jiǎn)單，對(duì)生態(tài)環(huán)境友好，因此該類(lèi)電解質(zhì)的市場(chǎng)前景十分廣泛。 目前電解液配套基本已實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但軟肋是占電解液成本約一半的電解質(zhì)六氟磷酸鋰， 國(guó)內(nèi)基本沒(méi)有企業(yè)能夠生產(chǎn)。 目前六氟磷酸鋰市場(chǎng)被幾家日本企業(yè)如關(guān)東電化學(xué)工業(yè)、蘇特瑞克秘法（ SUTERAKEMIFA）、森田化學(xué)等壟斷。全球六氟磷酸鋰產(chǎn)能在 4000噸 /年左右。日本這 3家廠商其產(chǎn)能在 3430噸 /年，占全球產(chǎn)能的 85%左右。我國(guó)天津金牛電源材料有限責(zé)任公司目前的產(chǎn)能只有 250噸 /年，并且不對(duì)外出售。國(guó)內(nèi)電解液生產(chǎn)廠家所用的六氟磷酸鋰主要從日本和德國(guó)進(jìn)口。 出現(xiàn)這一狀況的的主要原因是六氟磷酸鋰的技術(shù)門(mén)檻相當(dāng)高。六氟磷酸鋰要求純度高、水分低，但由于產(chǎn)品本身極易吸潮分解，因此生產(chǎn)難度極大，對(duì)原料 及設(shè)備要求苛刻，屬于典型的高科技、高危生產(chǎn)環(huán)境、高難生產(chǎn)的‘三高’技術(shù)產(chǎn)品。六氟磷酸鋰的三大主要原料是五氯化磷、無(wú)水氫氟酸和氟化鋰，其中又以后兩者的生產(chǎn)難度最大，需要國(guó)內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)工藝上取得突破。 三、隔膜 隔膜在鋰電池中起著防止正、負(fù)極短路的作用，并在鋰電池充放電過(guò)程中提供鋰離子運(yùn)輸通道。簡(jiǎn)而言之，隔膜就是一層多孔的塑料薄膜。但它直接影響了電池的容量、循環(huán)性能以及安全性能。在鋰電池的部件中它是技術(shù)含量最高的，占鋰電池成本的 20%～ 30%。而目前我國(guó) 80%的鋰電池隔膜依靠進(jìn)口。 隔膜技術(shù)含量高的原 因在于它的造孔工藝難度大。目前國(guó)際上隔膜的主流產(chǎn)品是經(jīng)橫向和縱向精密拉伸的單層聚丙烯（ PP）納米微孔膜、單層聚乙烯（ PE）納米微孔膜、 PP/PE/PP 三層復(fù)合納米微孔膜等類(lèi)型。以雙向精密拉伸法來(lái)生產(chǎn) PE、PP隔膜，是一個(gè)多步驟、復(fù)雜而精密的加工過(guò)程，包括吹塑、流延制膜、連續(xù)精密拉伸等多個(gè)重要環(huán)節(jié)。國(guó)產(chǎn)隔膜在厚度的均勻度和孔的均勻度上與國(guó)外存在很大差距。目前國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本被幾家實(shí)力強(qiáng)大的國(guó)外廠商掌控，如美國(guó)的卡爾格德（ Celgard）、恩特凱（ Entek），日本的旭化成、東燃等。 國(guó)內(nèi)許多企業(yè)都在嘗試 突破國(guó)外技術(shù)壁壘，開(kāi)發(fā)鋰電池隔膜，但難度較大。難度主要體現(xiàn)在以下 3個(gè)方面：一是傳統(tǒng)制備隔膜工藝的相關(guān)專(zhuān)利基本被美國(guó)和日本的少數(shù)企業(yè)所壟斷，我國(guó)在生產(chǎn)技術(shù)方面缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)；二是國(guó)內(nèi)企業(yè)在生產(chǎn)隔膜的關(guān)鍵技術(shù)方面特別是產(chǎn)業(yè)化技術(shù)方面較為欠缺，很多企業(yè)在小試時(shí)往聊 城大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 往能夠拿出較好的樣品，但大規(guī)模生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)品的一致性較差；三是我國(guó)在新工藝、新方法的研究方面與國(guó)際同步，但新的工藝往往對(duì)設(shè)備和工藝過(guò)程控制要求較高，我國(guó)的精密加工設(shè)備基礎(chǔ)比較薄弱，限制了產(chǎn)業(yè)化。 盡管難度大，但是國(guó)產(chǎn)隔膜已經(jīng)開(kāi)始起步。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)一些企業(yè)在國(guó) 產(chǎn)化方面已取得了一些技術(shù)突破，如深圳市星源材質(zhì)科技股份有限公司、佛山市金輝高科光電材料有限公司、河南新鄉(xiāng)格瑞恩新能源材料股份有限公司等，這些公司都已生產(chǎn)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鋰電池隔膜，但目前大多是供應(yīng)中、低端市場(chǎng)，還需要膜技術(shù)的進(jìn)一步成熟。 隨著新能源汽車(chē)的逐漸推廣，到 2021年，預(yù)計(jì)新能源汽車(chē)將令鋰電池隔膜的需求量翻 10倍。解決了隔膜的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，不僅對(duì)鋰電池行業(yè)，對(duì)整個(gè)電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)發(fā)展都將具有革命性的意義。 四、負(fù)極 負(fù)極材料技術(shù)含量比較低，一般用石墨做負(fù)極，是
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