新能源汽车
真不容易，锂电池终于被重视了
　　在中国制造2025里面，动力电池的能量密度目标是350瓦时 /公斤，对应配套的新能源汽车的数量到2020年时预计要100万辆，到2030年时预计200万辆。其背后的重要原因就是把动力电池与新能源革命联系在一起，这给动力电池产业提供了极大的发展前景。
　　那么什么是动力锂电池呢，度娘的解释是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池，当前可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。其中锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的，可极大的可满足消费类需求，至此，锂电池逐渐被人们所重视。
　　我们先来瞅瞅锂电池的发展进程：
　　1、1970年代埃克森的M.S.Whitngham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。
　　2、1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料。
　　3、1982年伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。
　　4、1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。
　　5、1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。
　　6、1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。
　　7、1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁，比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。
　　1998年至今，业界把锂离子电池也称为锂电池，但这两种电池是不一样的。锂离子电池已经成为了业界主流。
　　既然成为了主流，锂电池的产业链是如何呢？不难发现，锂电池上游是锂电池材料所需的矿产资源，中游为锂电池生产厂商，包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、导电剂和粘合剂的生产等，下游主要是锂电配套应用领域，目前已广泛用于消费类电子产品、电动汽车、工业储能。
　　为了将锂电池行业全产业链分析清楚，再来了解一下锂电池生产工艺流程：
　　据行业人士介绍，一辆电动车的三种原料消费量：45千克碳酸锂、11千克钴、50千克石墨。以特斯拉ModelS为例，测算了电动车中三种主要金属元素的含量，同时按电动车年销量增长100万辆为基准，做原材料的消费增量敏感性分析，可得出碳酸锂消费增量4.5万吨，现消费量14万吨/年;钴消费增量1.1万吨， 现消费量8万吨/年;石墨消费增量5万吨，消费量巨大但无准确数字。
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　　[ ]& 续航已成为电动车发展及推广的瓶颈之一，众汽车以及相关配套商在此领域的投入更是不遗余力，除了不同类型电池的尝试外，在控制系统的改进也成为一个突破点。日前，汽车公司以及旗下全资子公司――日产分析与研究中心宣布了他们通过对锂电池阴极材料在充放电过程中的电子活动进行观察，从而在电池的性能方面取得了更进一步的研究成果，随即，新的电池技术将使得容量、寿命都能有质的改善。　　在现有的电池技术中，尽可能地在电池的反应材料中多储存些锂，这样，反应材料才可产生更多的电子，从而使电池的容量更高，同时，电池寿命也会更长。不过，要想将这种材料最大程度的发挥出性能，在研发阶段需要对电池内部的电子活动进行精确监测，在充电和放电过程中，通过观察电子从锂电池阴极材料的特定中被释放的过程，有助于帮助科学家了解充电和放电过程中的电子来源，这项研究给未来的的电池技术发展拓展了空间。　　新的观察和分析方式是由日产分析与研究中心、东京大学、大阪府立大学以及京都大学合作进行的研究成果，几家机构在技术资源方面互通有无，例如他们在分析电池内部电子活动中用到了X射线吸收光谱（一种分析原子内部结构和电子状态的方法），由于传统的技术无法观察电解反应中实际参与的电子，所以，在此环节做了技术层面的融合，通过利用L吸收限的X射线吸收光谱能够观察到直接参与电解反应的电子，再结合地球模拟器（由日本宇宙开发事业团、日本原子能研究所、海洋科学技术中心共同研发的超级计算机，这台计算机是为预测和解析整个地球的大气循环、地壳变动等为目的进行开发）的计算处理，便可精确分析出电子运动的数量。　　依靠新的分析技术研发出的电池在能量密度方面比传统电池有了150%的提升，这也就意味着在锂电池的技术领域，日产又往前迈了一大步，而电动车的续航里程自然也将有大幅度提升。编辑总结：　　电池技术是电动车发展的关键，日产通过联合高校机构对锂电池内部的电子活动情况进行监测研究，以此更好的了解电池内部的活动特性，采用这种分析技术研究出的锂电池相比现有产品在电池容量方面能有150%的提升。以日产为例，未来如果新电池技术投入使用，聆风的续航里程很有可能会接近500公里（2014款聆风的续航里程约200公里），新的电池分析技术不仅会进一步推进日产在电动车领域的发展，对于整个电动车行业也会是个刺激。（文/汽车之家 李博旭）查看同类文章：更多精彩内容：
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如何提搞锂电池快速充放电性能
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电池自身有个极限，如果电池的极限在允许范围内，你要提高充电放电的性能，要换大电流的充电器，大放电的保护板
采纳率：60%
提搞锂电池快速充放电性能主要是材料的配方.......
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色情、暴力
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作为一般用户, 只要按照规定的方法使用手机, 通常都能保证正常的电池性能.
作为技术人员, 对于不同使用方法下对手机电池性能的影响,一直以来都心存疑惑.
而翻遍各个电池厂家的规格书和参考书, 更是没有准确的数据. 教科书上更无此类文章.
找个机会, 在设备空余之时, 安排了一次比对测试, 特此整理分享
验证各种使用习惯下电池的循环寿命表现
主测一致性较好的sanyo公司的383450锂离子电芯和523436锂离子电芯.
广州擎天BS9300二次电池测试仪, arbin 电池测试仪(可实现GSM脉冲放电)
实验设计思路: 如下, 验证如下几种情况的电池在循环试验后的可用电池容量比例.
A组. 快速深冲深放--即额定方法, 恒流恒压法充放,使用一倍率的电流.
循环300次.
B组. 半充半放(高电位)--即充满后用一半再充满, 恒流恒压充放,
使用一倍率的电流,如此循环, 循环600次
C组. 半充半放(低电位)--即用光后冲一半再用光, 恒流恒压充放,
使用一倍率的电流, 如此循环, 循环600次
D组. 慢速深冲深放--用额定方法一半的电流值进行循环, 恒流恒压充放,
使用0.5倍率的电流, 循环300次
E组. GSM放电循环, 按照标准GSM脉冲电流放电, 1倍率电流充电,
进行循环, 循环300次
F组. 轻度过充使用, 按照4.30V的恒压值进行1倍率电流的恒流恒压充电循环.
计划循环300次, 每100次中断循环按常规的4.20V恒流恒压测试电池容量后继续过充循环.
G组. 高低温环境下循环使用,
在-20℃和70℃的低温箱和高温箱中对电池进行4.20V的恒流恒压充放电循环.
计划300次.每100次中断循环在室温环境中按常规的4.20V恒流恒压测试电池容量后继续低温循环.
====================================================================================&
实验数据以及分析:
经过超过2个月的测试, 终于结束实验, 循环结束的电池均再次以0.2C和1C倍率进行一次容量测试.
整理数据如下:
一、正常充放组比对
选ABCD 4组电池进行比对.
得到几个比对结果:
1.大电流(1C)循环比小电流(0.5C)循环, 容量衰减快一点: 差异约5%.&
AD组比对2.低电位下进行循环,电池容量衰减最慢, 即寿命最长.
通俗讲就是经常保持电池在没充满状态下使用利于延长电池寿命.
3.全充全放, 即用光了才去充电, 其对电池的循环性能影响比用一半充一半要大.
这个结果恐怕是对那些宣言用光充电论者最大的否定.
4.在各种情况下循环, 经过相同的使用容量后, 电池容量差异不大, 最高和最低差异仅8%. 用户实际使用几乎不可察觉.
二、轻度过充使用对电池寿命的影响
F组实验数据
此组实验选用一容量为700mAh的电芯做单独测试, 同时测试两块, 获得循环曲线图如下:
可以看到, 轻度过充循环(4.30V), 在初始阶段可以获得较高的电池容量.约能提升15%.
但是在50多次后容量急转而下, 100次循环的时候已经到达原300次寿命点.130次后几乎没有可用容量.
在200次后中断测试, 观察电池, 呈发鼓状态, 说明电芯已经严重受损.
三、高低温下充放电对电池寿命的影响
G组数据如下 本组实验选用同批次sanyo公司的523436电芯做比对测试
高温和低温对电池的循环性能影响非常大, 100次即已经达到其室温300次的循环寿命值.
200次循环后中断测试, 观察电池呈发鼓状,说明电池已经严重恶化.
四、GSM脉冲放电对电池寿命的影响
E组数据如下
本组测试分别选用sanyo/sony/BYD三家公司的523436电芯做比对测试.
测试表明, GSM脉冲放电循环组相比正常的恒流放电循环组, 循环表现稍差, 但是差异很小.
仅在300次后才表现出最高3%的容量下降.
附加说明 GSM脉冲放电解释:
锂离子电池通常情况下放电电流不能超过1.5倍率, 即1000mAh 的电池, 放电电流不能超过1.5A
如果是700mAh的电池, 不能超过1A.
但是实际在GSM手机工作的时候,&会出现高达2A以上的脉冲电流.
其脉冲宽度定义如下:
按照C 的典型GSM脉冲图,设定放电程序为:
1.7A(0.55ms&)+200mA(4.05ms)
那么这个脉冲放电对锂电池会有什么影响呢, 有2个地方需要考虑:
1. 电池放电平台的降低, 会影响手机在使用的时候可用容量. 见插图
2. 对电池寿命的影响是否会比恒流放电影响大, 见上面的实验结果分析.
================================================================================
1.浅充浅放更利于延长锂离子电池寿命
2.高低温环境下使用锂离子电池, 将严重恶化电池性能
3.轻度过充锂离子电池, 虽然能在一开始获得较好的电池容量表现, 但是长期轻度过充将严重影响电池性能.
4.GSM大电流脉冲放电虽然呈现超过2A的峰值电流, 但是因其整体平均电流不大, 对锂离子电池循环寿命影响有限
[1]battery in a portable
world by Mr. Isidor Buchmann
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以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。俄罗斯科学家发现提高锂离子电池容量和快速充放电方法
当前位置：
俄罗斯科学家发现提高锂离子电池容量和快速充放电方法
日期：日&&&&&
&&& 俄联邦研究中心“俄科院西伯利亚分院克拉斯诺亚尔斯克科学中心”下属的基连斯基物理所与西伯利亚联邦大学和国家研究型技术大学“莫斯科钢铁合金学院”的科学家提出，使用石墨烯与单层二硫化钒薄膜的化合物作为锂离子电池的阳极材料，将使电池的容量和充电-放电速度得到提高。该研究结果已发表在《The Journal of Physical Chemistry》杂志上。 &&& &&& 现在，锂离子电池是许多设备（从手机到电动汽车）最普及的电源。与传统电池相比，这些电池的比容量高、使用寿命长和安全性好。尽管有这些优势，增加电池的容量和提高充电速度仍是亟需解决的问题。&&& &&& 锂离子电池的物理基体是由多孔聚合物材料分隔开的两个电极，即阳极（正）和阴极（负）。充电时，电流把锂离子从阴极移动到阳极，而电池使用时，锂离子向相反方向移动。当电池电量耗尽时，电极之间锂离子的移动能力很低，这就是为什么智能手机买了几个月后，需要比原来更频繁地充电的原因。 &&& &&& 现在，使用石墨烯可以延长电池的寿命。石墨烯是一种独特的二维材料，因发现该材料在2010年授予了诺贝尔物理学奖，它的比表面积大、导电性和弹性好。石墨烯可广泛用于各个工业领域，包括储能设备。 &&& &&& 俄科学家研制的复合材料是由两种异质层（石墨烯和二硫化钒）组成的二维结构，这种薄片的厚度大约为1纳米。研究证实，不仅可以把锂离子限制在该材料的表面上，而且还可以约束在层间的空间里，最终结果导致材料的高比容量。 &&& &&& 科学家估计，该复合材料的正极材料容量可达569mAh/g，比现在锂离子电池最常用于阳极的石墨要高出几乎一倍。理论计算表明，石墨烯和钒的化合物不仅保证电子转移的效果好，而且确保了材料的机械强化。 &&& &&& 除了容量之外，该复合材料关键的特点是锂离子在材料内部的迁移率高。这就可以快速给电池充电或者给大功率设备供电。此外，离子的高迁移率能够使电池在低温下正常工作。 &&& &&& 在研究中科学家还发现另一个重要的特征，在材料充填锂离子后，也能够在复合材料里保持石墨烯独特的电子特性。科学家认为，这种效应为控制石墨烯基纳米材料的性能提供了新的可能。这项研究得到了俄联邦教育科学部和俄罗斯基础研究基金会的资助。