【正文】 導(dǎo)。（23），使之具有更好的耐熱和耐熱收縮性能，但是我們不知道這樣的涂層對電池企業(yè)來說意義大不大？另外，您覺得開始做這個項目有廣闊的市場前景嗎？，不知道這樣對電池性能是否會有影響，有什么好處？您覺得做這個項目的話，必要性大嗎？或者說是不是一個發(fā)展方向。: PVDF Coating制作的Polymer Cell,性能很好SDI: 表面涂覆Al2O3層,做的性能也很好（24）關(guān)于電動汽車和動力電池的一點個人看法 電動汽車和動力電池一直是個熱門話題，國內(nèi)現(xiàn)在也是炙手可熱，壇子里的朋友很多人都在從事相關(guān)的工作。這里我想就電動汽車和動力電池，說點自己的個人看法。國內(nèi)很多官員專家一直在鼓吹中國要大力發(fā)展電動車，而且是優(yōu)先發(fā)展純電動車。各級政府官員也是熱心的很，積極鼓勵引導(dǎo)發(fā)展LFP電動車，比如電動大巴，電動出租車的示范工程在全國熱火朝天的。仿佛吧汽油機換成LFP電池組，電動車就實現(xiàn)了，是這樣子嗎？ 我們知道，電動汽車大致可以分為純電動汽車（EV），插電式混合動力車（PHEV）和混合動力車（HEV）三大類，這三類車的區(qū)別我就不多說了，不明白的自己去Google。HEV需要高功率，電池組80wh/kg的能量密度就可以了，現(xiàn)有材料水平完全可以達到。PHEV則要求兼顧功率與能量密度，電池組的能量密度要接近120150wh/kg, 也就是說單電池的能量密度要達到180wh/kg, 這個指標(biāo)對于現(xiàn)有的材料和電池生產(chǎn)技術(shù)也是可以達到的, 雖然以目前的技術(shù)水平還有點難度。那么EV呢？不妨可以簡單估算一下，純電動汽車要達到五百公里（一箱油至少可以跑五六百公里），作為主動力鋰離子電池組的能量密度要達到多少？如果是跟汽油引擎同重的鋰電電池組，它的能量密度至少要達到350wh/kg以上, 也就是說單電池的能量密度要接近400wh/kg這還是在理想工況下,實際工況下里程會更短。那么，鋰離子電池的能量密度有沒有可能達到400 wh/kg以上呢? 我們暫且拋開復(fù)雜的電化學(xué)和結(jié)構(gòu)化學(xué)的概念，做些通俗易懂的分析?，F(xiàn)有的鋰電體系，其實它只能算“半個”高能電池。因為它的高比能量，主要是來自負極的低電極電勢，正極的電極電勢只有1V左右，跟常規(guī)水系電池的正極電位差不多。嵌入反應(yīng)需要電極材料有適當(dāng)?shù)匿囯x子遷移通道和結(jié)構(gòu)框架，結(jié)構(gòu)和電荷因素限制了正極材料容量不可能太高。要想使鋰電成為“真正”的高能電池，同樣只有兩條路：提高工作電壓，現(xiàn)在已經(jīng)接近５V了,結(jié)果是必須采用新的電解液體系；提高材料比容量，正極現(xiàn)在已經(jīng)接近300mAh/g了, 再高結(jié)構(gòu)和電荷因素不容許。所以要想進一步提高鋰電比能量，必須打破現(xiàn)在的嵌入反應(yīng)機理的束縛, 象其它常規(guī)化學(xué)電源一樣，采用異相氧化還原機理（金屬鋰做負極）。但是鋰枝晶以及枝晶與電解質(zhì)的強烈反應(yīng)，使得金屬鋰為負極的高能鋰電池不可能實現(xiàn)。繞了一圈，問題又回到了鋰電的起點。其實現(xiàn)在基于嵌入反應(yīng)的鋰離子電池，是不得已而為之的折衷辦法！目前18650電池比能量已經(jīng)達到了200wh/kg，大電池也做到了150wh/kg。個人覺得在技術(shù)上仍然有提高的可能, 比如小電池達到250 wh/kg, 大電池達到200 wh/kg。但如果還是基于嵌入反應(yīng)原理, 在保證安全性的前提下，再提高恐怕就非常困難了。Envia的原型電池的能量密度達到了400wh/kg, 這個我信。正極用阿貢的富鋰固溶體，負極用硅碳復(fù)合材料。但這只是原形電池，在實際電池里面能量密度可以超過250wh/kg甚至接近300wh/kg，應(yīng)該問題不大。但這個體系能否商業(yè)化都是大問號，里面 有很多實際問題。而且這個電池體系用于大型動力電池的可能性很小，具體原因就不多說了。后鋰電時代有兩個耀眼的“新星”，LiS和Li空電池。其實它們都不是什么新星，都是老掉牙的體系了，只是最近又熱了起來。稍微分析一下，你就會發(fā)現(xiàn), LiS的S/C正極問題，金屬 Li負極問題，此外還有電解液都是啃了幾十年沒啃動的硬骨頭，這些都不是在短時間可以解決的。我個人覺得，如果鋰硫電池有應(yīng)用可能的話，可能是在一些特殊場合比如軍用的單兵電源之類的，大規(guī)模民用現(xiàn)在基本上看不到可能。至于Li空電池，純粹就一大忽悠，稍微有點電化學(xué)常識的人都明白這玩意就是扯蛋, 基本上就是把鋰電池和燃料電池的缺點有機地結(jié)合在一起的一種電池。我們再從安全性的角度探討一下，畢竟安全性是動力電池最基本的要求。電池是什么，最通俗的解釋就是通過電化學(xué)反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲存在電化學(xué)活性物資里面（密閉容器里），其實就是一炸彈，只不過炸彈用的是含能材料能量密度比電池高至少兩個數(shù)量級。電池的比能量越高安全系數(shù)就越低，這是個很簡單的常識。如果400wh/kg的鋰離子電池能夠?qū)崿F(xiàn)的話，這么高比能量的大型動力電池通過安全性檢測（比如穿刺，擠壓）的可能性有多大？根據(jù)最基本的能量守恒定律,本人覺得不可能!否則的話那好了，以后恐怖分子搞人肉就不用炸彈了，直接把電池短路就OK了！現(xiàn)在，對電動汽車安全性的考量正逐漸被擺到了最優(yōu)先的位置，那么石墨負極大電流充電時的析鋰就是個重大安全隱患，將來安全型電動汽車如果不用石墨，負極又有什么替代品呢？我前面說了，鋰離子電池的高能量密度，就是建立在石墨負極極低的嵌鋰電位的基礎(chǔ)之上的！那么對于鋰電而言，高能量密度和高安全性，本來就是相互矛盾的！從能量密度的角度看，汽車要想實現(xiàn)電動化，目前只有燃料電池（FC）有可能(僅僅是技術(shù)上的可行性)。我們不妨換個角度來看問題。電池是什么？它是一個能量存儲裝置。FC呢？它是一個能量轉(zhuǎn)換裝置，類似于汽油機。那么我們就很容易理解這兩種電化學(xué)能源體系的本質(zhì)不同了，這個本質(zhì)不同直接決定了他們在應(yīng)用層面的不同定位。由于電池的能量密度比FC低一個數(shù)量級，這個劣勢決定了它在應(yīng)用層面上只能作為中小型的能量存儲裝置。體積越大，它的能量密度跟FC的差距就越大。只有PEMFC電動車加滿一次氫氣（采用玻璃纖維增強超高壓鋁瓶），在行駛里程上可以接近汽油機（只是接近而已，還有差距）。其實，單從工程技術(shù)的角度來說，PEMFC已經(jīng)非常成熟了。德國在上世紀(jì)８０年代就在U２０６級AIP潛艇上采用了Siemens的AFC電堆。PEMFC的性能和可靠性安全性都是毋須置疑的, PEMFC目前商業(yè)化主要問題不是工程技術(shù)問題，PEMFC的技術(shù)已經(jīng)很成熟了。主要問題還是成本和壽命的問題，而且成本問題跟迫切。(比目前低一個數(shù)量級)，PEMFC才可能有商業(yè)化的前景。現(xiàn)在看來也不見得就不可能，這次夏威夷ECS大會已經(jīng)有了苗頭。我一直認為，F(xiàn)C的工作方式是非常理想的，這種電能轉(zhuǎn)化裝置應(yīng)該有它的用武之地。未來EV的動力源可能不見得就是FC，但應(yīng)該是采用類似的工作原理。鋰電發(fā)展到今天已經(jīng)很成熟了，本人時常在思考，花這么大的功夫冒著這么大的安全風(fēng)性隱患提高電池的能量密度值得嗎？電池的能量密度，理論上就比FC要低一個數(shù)量級呀，我們總是想著如何提高電池能量密度，將電池直接做為汽車動力源，這個努力方向?qū)?？三五年后，這個問題必有答案。連續(xù)這幾年，電動汽車和新能源在國內(nèi)是炒得發(fā)紫，仿佛電動汽車就是汽車發(fā)展唯一方向，馬上就要實現(xiàn)似的。真得是這樣的嗎？我個人一直認為，電動化只是汽車發(fā)展諸多方向中的其中一個方向而已，而且是個比較長遠而非近期就可以實現(xiàn)的方向。國內(nèi)很多人對電動車抱有極大的期待，并且在動力電池上面投入巨資，希望能彎道超車趕超歐美。我只能說，希望是美好的，但現(xiàn)實是極其殘酷的！我個人認為，電動車在未來十年都不大可能展開實質(zhì)性的商業(yè)化進程。電動車相對于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車而言是個新事物，任何新事物都有個市場培育和發(fā)展的過程，要改變汽車這個非常成熟的東西，自然需要比較長的時間。這絕對不是打打環(huán)保低碳的口號，就可以忽悠消費者的事情。消費者永遠都是只注重眼前利益的，你跟他講大道理那自然是對牛彈琴。打個比方，假如有個電動汽車電池有兩個方案。一個是10萬人民幣10年壽命，另外一個是6萬人民幣5年壽命，那么百分之九十五的消費者會選擇第二個方案，雖然這個方案性價明顯比第一個低。電動汽車發(fā)展落后于預(yù)期的另外一個主要原因，就是動力電池的性能和成本都還不能滿足實際需要。電池組的成本還是太高，超出了消費者的承受能力。電池的性能也不能滿足車輛實際需求，倍率性能，壽命，安全性都有待改善。我前面說過，動力電池最重要的是安全性。要在保證安全性的前提下，降低成本提高性能才行。但是以目前的技術(shù)水平來說，降低成本提高性能很難同時達到。所有這些問題聚集在一起的直接后果，就是電動車的發(fā)展，遠遠落后于國人的預(yù)期。我前面說了，EV不大可能以鋰離子電池作為動力來實現(xiàn)。那么HEV和PHEV就成了當(dāng)下現(xiàn)實的選擇了。這兩種路線的選擇，取決于各國的具體國情。對于歐美國家而言，由于相當(dāng)部分家庭都有自己的獨立車庫，而且歐美人口密度普遍比東亞低，充電樁建設(shè)相對容易，所以PHEV將是歐美國家的主要發(fā)展方向。而東亞中日韓三國，則是人口極其稠密。PHEV在東亞能否發(fā)展起來，很大程度上取決于換電池的運營模式能否有商業(yè)化的大面推廣。如果換電池模式不能推廣的話，那么HEV將是更加現(xiàn)實的發(fā)展道路了。HEV和PHEV的發(fā)展路線問題是非常重要的，因為它將直接決定電池的材料體系。我前面說了，PHEV要求兼顧功率與能量密度，那么目前只有三元材料能夠滿足使用要求。就HEV來說，LMO和LFP都可以使用，各有的各特點, 但實事求是來講，LMO體系可能性更大。簡單的分析我們可以看到，即使在未來電動車商業(yè)化了，LFP最樂觀的預(yù)測充其量也不過是跟NMC和LMO三分天下而已。這幾年，中國舉國上下大煉鋼鐵搞LFP動力電池，背后的潛臺詞就是電動車快速發(fā)展而且LFP一統(tǒng)動力電池江湖。仔細想想，這可能嗎？不過時有些人的一廂情愿罷了！(25)集流體為什么負極要用銅箔而正極要用鋁箔?采用兩者做集流體都是因為兩者導(dǎo)電性好,質(zhì)地比較軟(可能這也會有利于粘結(jié)),也相對常見比較廉價,同時兩者表面都能形成一層氧化物保護膜。銅表面氧化層屬于半導(dǎo)體,電子導(dǎo)通,氧化層太厚,阻抗較大。而鋁表面氧化層氧化鋁屬絕緣體,氧化層不能導(dǎo)電, 但由于其很薄,通過隧道效應(yīng)實現(xiàn)電子電導(dǎo),若氧化層較厚,鋁箔導(dǎo)電性級差,甚至絕緣。一般集流體在使用前最好要 經(jīng)過表面清洗,一方面洗去油污,同時可除去厚氧化層。正極電位高,鋁薄氧化層非常致密,可防止集流體氧化。而銅箔氧化層較疏松些,為防止其氧化,電位比較低較好,同時Li難與Cu在低電位下形成嵌鋰合 金,但是若銅表面大量氧化,在稍高電位下Li會與氧化銅發(fā)生嵌鋰發(fā)應(yīng)。AL箔不能用作負極,低電位下會發(fā)生 LiAl合金化。集流體要求成分純。AL的成分不純會導(dǎo)致表面膜不致密而發(fā)生點腐蝕,更甚由于表面膜的破壞導(dǎo)致生成LiAl合金（26）電池爆炸原因分析。當(dāng)正極部位對面的負極部位容量不足,或是根本沒有容量時,充電時所產(chǎn)生的部分 或全部的鋰就無法插入負極石墨的間層結(jié)構(gòu)中,會析在負極的表面,形成突起狀“枝晶”,而下一次充電時,這個突起部分更容易造成鋰的析出,經(jīng)過幾十至上百次的循環(huán)充放電后,“枝晶”會長大,最后會刺穿隔膜紙,使內(nèi)部產(chǎn)生短路。電芯急劇放電,產(chǎn)生大量的熱,燒壞隔膜,而造成更大的短路現(xiàn)象,高溫會使電解液分解成氣體,負極碳和隔膜紙燃燒,造成內(nèi)部壓力過大,當(dāng)電芯的外殼無法承受這個壓力時,電芯就會爆炸。負極容量不足的工位：正極來料容量偏高；負極來料容量偏低；正負極攪拌不均；正極敷料量偏大；正極涂布不均；正極頭尾部堆料；負極涂布不均；負極暗痕；負極劃痕；負極凹點；負極露箔；負極顆粒；負極壓片時壓死；正負極分檔配對錯誤；負極包不住正極。水份可以和電芯中的電解液反應(yīng),生產(chǎn)氣體,充電時,可以和生成的鋰反應(yīng),生成氧化鋰,使電芯的容量損失,易使電芯過充而生成氣體,水份的分解電壓較低,充電時很容易分解生成氣體,當(dāng)這一系列生成的氣體會使電芯的內(nèi)部壓力增大,當(dāng)電芯的外殼無法承受時,電芯就會爆炸。水分含量過多工位：正極烘烤不充分；正極打膠配料時吸潮；涂布時正負極未烘干；組裝烘烤時未烘干；注液前烘烤未烘干或吸潮；電解液水份含量過大；陳化時吸潮；封口太慢而吸潮。由于內(nèi)部產(chǎn)生短路現(xiàn)象,電芯大電流放電, 產(chǎn)生大量的熱,燒壞隔膜,而造成更大的短路現(xiàn)象,這樣電芯就會產(chǎn)生高溫,使電解液分解成氣體,造成內(nèi)部壓力過大,當(dāng)電芯的外殼無法承受這個壓力時,電芯就會爆炸。內(nèi)部短路的工位：正負裁大片毛刺；正負極分小片掉料；正負極分小片毛刺；負極鉚焊未拍平,有毛刺；卷繞不齊；隔膜紙有砂眼；壓扁時壓力太大；組裝短路電芯未檢出；組裝微短路電芯下流；激光焊短路電芯未檢出；烘烤時溫度太高烘壞隔膜；上部膠位置不對；高溫膠紙包住負極耳；貼底部膠未完全包住底部 。激光焊時,熱量經(jīng)殼體傳導(dǎo)到正極耳上,使正極耳溫度高,如果上部膠紙沒有隔開正極耳及隔膜,熱的正極耳就會使隔膜紙燒壞或收縮,造成內(nèi)部短路,而形成爆炸?？蛻粼谪摌O耳點焊時,熱量傳導(dǎo)到負極耳上,如果高溫膠紙未貼好,負極耳上的熱量就會燒壞隔膜,造成內(nèi)部短路,形成爆炸?？蛻粼诘撞夸X鎳復(fù)合帶處點焊時,會在底部殼壁產(chǎn)生大量的熱,傳導(dǎo)極芯的底部,如果高溫膠紙未完全包住隔膜,會燒壞隔膜,造成內(nèi)部短路,形成爆炸。電芯過充電時,正極的鋰過度放出會使正極的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,而放出的鋰過多也容易無法插入負極中,也容易造成負極表面析鋰, 而且,電解液會分解生產(chǎn)大量的氣體。上面種種均可能造成爆炸。過充可能的工位：預(yù)充時電流設(shè)置過大；預(yù)充柜個別點電流過大；電芯容量不足；檢測時電流設(shè)置過大；檢測時個別點電壓偏大；用戶使用時充電器電壓偏大。外部短路可能由于操作不當(dāng),或誤使用所造成,由于外部短路,電池放電電流很大,使電芯的發(fā)熱,高溫會使電芯內(nèi)部的隔膜收縮或完全壞壞,造成內(nèi)部短路,因而爆炸。外部短路可能的工位：上電芯未對好,造成正負極接觸；電芯在周轉(zhuǎn)過程中打火；用戶在使用時正負極短路；保護線路板失效（27）電池術(shù)語常用的縮寫SOC：state of charge荷電狀態(tài)； 個體現(xiàn)放出電量 DOD：depth of discharge，放電深度 OCV：open circuit voltage，開路電壓； SOC與DOD正好相對，一個表達剩余電量，一充電率：Crate；終止電壓：Cutoff discharge voltage 過放電：Over discharge ；過充電：Over charge 能量密度：Energy density； 自我放電：Self d