开封钴酸锂电池回收之在通讯储能领域的应用展望

    磷酸铁锂电池在5G基站方面的应用也呈现出快速增长态势，开启了新的市场机会， 2020年上半年，中国铁塔和中国移动先后进行5G基站备用电源磷酸铁锂电池储能项目的招标，中标企业包括鹏辉能源、亿纬锂能、南都电源、中天科技、海四达、双登集团、雄韬电源、光宇电源、力朗电池等。

未来中国至少需要新建或改造1438万个基站，以单站能耗2700W、应急4h进行估算，5G基站储能市场未来将提供155GWh的磷酸铁锂电池需求空间，对应的市场规模将超过1000亿元。

开封钴酸锂电池回收之锂电池的内部失效情况

  从锂电池失效原因研究内容可将其分为外因和内因。其中外因包括撞击、针刺、腐蚀、高温燃烧、人为破坏等外部因素；而内因主要指的是失效的物理、化学变化本质, 研究尺度 可以追溯到原子、分子尺度, 研究失效过程的热力学、动力学变化. 锂电池的失效归根结底是材料的失效。材料的失效主要指的是材料结构、性质、形貌等发生异常和材料间失配。

  例如,正极材料因局部Li+脱嵌速率不一致导致材料所受应力不均而产生的颗粒破碎,硅负极材料因充放电过程中发生体积膨胀收缩而出现的破碎粉化,电解液受到湿度温度的影响发生分解或变质,石墨负极与电解液中添加剂的碳酸丙烯酯(PC)发生的溶剂共嵌入问题, N/P(负极片容量与正极片容量的比值)过小导致的析锂. 

开封钴酸锂电池回收之锂电池的安全测试

  过充是目前锂电池安全测试中较难通过的一项，因此有必要了解过充机理及目前防过充的措施。锂电池过充时会产生热量和气体，热量包括欧姆热和副反应产生的热，其中欧姆热占主要。

  过充引发的电池副反应，首先是过量的锂嵌入负极，在负极表面会生长锂枝晶（N/P比会影响锂枝晶生长的起始SOC）。其次是过量的锂从正极脱出，引起正极结构坍塌，放出热量和释放出氧。氧气会加速电解液的分解，电池内压不断升高，一定程度后安全阀开启。活性物质和空气的接触会进一步产生更多的热量。

开封钴酸锂电池回收之电动汽车的发展情况

  电动汽车发展如火如荼，动力电池作为最重要的部分之一，它的发展对电动车的续航和安全有着决定性的作用。最近我们经常听到一些名词比如固态电池、蜂巢能源的果冻电池、蔚来汽车镍55电池、智己汽车掺硅补锂以及CTP/CTC技术等。其实这么多技术方向，根本目的都是为了提高电池的能量密度和安全性。在这篇文章中，带你来梳理下与之相关的技术路径。    

  提升能量密度和安全性的路径   先思考一个小问题：如果一个人去野外探险，背包装满了食物，那么如何让食物供应更持久呢？最容易想到的方法一个方面是，装的食物的热量以及密度尽可能高，比如压缩饼干、巧克力等，另一个方面就是合理分配包里面的布局，装尽可能多的食物。  

  工程师们绞尽脑汁的为了提高电池包的能量密度，也是用的类似两个路径：电芯密度提升和系统（电池包）密度提升。提升电芯密度相当于食物本身热量更高；系统密度提升相当于背包里面装更多食物。当然在提升能量密度的同时，安全性始终是重中之重。为了提高电池能量密度和安全性，广大的工程师们做出了哪些努力以及当前出现了哪些新技术呢?现在我们就结合最近的新闻来探讨下。

开封钴酸锂电池回收之什么是“掺硅补锂电芯”技术

    传统锂离子电池的石墨负极密度较低，为追求高密度，新的负极材料硅碳、硅氧成为企业追逐的新热点。但是硅氧会存在首次效率低，需要补锂的问题。液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层。这种钝化层是一种界面层,具有固体电解质的特征,是电子绝缘体却是Li+ 的优良导体，Li+ 可以经过该钝化层自由地嵌入和脱出,因此这层钝化膜被称为“固体电解质界面膜”( solid electrolyte interface)简称SEI膜（正极也有层膜形成,只是现阶段认为其对电池的影响要远远小于负极表面的SEI膜[2]）。

  硅碳负极补锂工艺是在硅碳负极表面预涂一层锂金属，该涂层与负极紧密接触，在灌注电解液后与负极发生反应嵌入负极颗粒内部，预存一部分锂离子在负极内部，从而弥补首次充放电或者循环过程中由于形成或修复SEI膜所需要消耗的Li离子。相比于高难度、高投入的负极补锂工艺，正极补锂就显得朴实多了，典型的正极补锂的工艺是在正极匀浆的过程中，向其中添加少量的高容量正极材料，在充电的过程中，多余的Li元素从这些富锂正极材料脱出，嵌入到负极中补充首次充放电的不可逆容量。

  通过这种复杂的补锂工艺，可以实现负极材料的密度提升。目前尚不知道智己汽车具体是哪种技术，但智己汽车将应用这种高端锂电池基本已成定局。

开封钴酸锂电池回收之锂电池失效的难点分析

  锂电池失效原因与失效之间并不是简单的“一对一”模式, 还有“ 一对多”、“多对一”、“多对多”等多维关系。此外,引起锂电池失效的原因分为内因和外因,可以是来自组成材料本身的结构、物化性质的变化,也可以是设计制造、使用环境、时间跨度等复杂因素。因此, 锂电池的失效原因和失效之间的构效关系十分复杂。

  例如,正/负极材料的结构变化或破坏,都会产生容量上的衰减、倍率性能下降、内阻增大等问题; 隔膜老化、刺穿是电池内短路的重要因素; 电池的设计,极片涂布、滚压、卷绕等过程都直接与电池容量及倍率性能的发挥密切相关;高温环境会导致电池电解液发生分解变质,也会引起容量衰减、内阻增大、产气等问题。故想用单一失效原因去描述并剖析失效是不正确的, 且需要用定量角度剖析多种失效原因在某一阶段的影响权重和主次关系, 才能对失效电池进行准确的评估, 并针对性地提出合理的措施。