山東精工：磷酸鐵鋰鋰電池一致性檢測(cè)及控制策略

山東精工電子科技股份有限公司SHANDONGGOLDENCELLELECTRONICSTECHNOLOGYCO.,LTD.精工用“芯”、點(diǎn)亮全球精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司 背景與要求 背景與要求精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有TWO新型儲(chǔ)能應(yīng)用截至2021年底，全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模209.4GW，同比增長(zhǎng)9%。抽水蓄能的累計(jì)裝機(jī)規(guī)模占比首次低于90%，比去年同期下降4.1%。新型儲(chǔ)能的首次突破10GW，是2020年新增2.2倍，同比增長(zhǎng)117%。其中，鋰離子電池占據(jù)主導(dǎo)地位，市場(chǎng)份額超過(guò)90%。精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司雙碳目標(biāo)下雙碳目標(biāo)下，儲(chǔ)能技術(shù)是解決能源危機(jī)和實(shí)現(xiàn)2060碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)。……★★ff全球范圍的應(yīng)用對(duì)于鋰電池溫度適應(yīng)性的要求越來(lái)越高；全球范圍的應(yīng)用對(duì)于鋰電池溫度適應(yīng)性的要求越來(lái)越高；儲(chǔ)能鋰電池對(duì)于日歷使用壽命一般都希望大于10年；磷酸鐵鋰型。磷酸鐵鋰材料42.18清潔能源的存貯與轉(zhuǎn)換對(duì)解決全球變暖有重要意義，鋰離子電池(LIBs)作為最穩(wěn)定能源存儲(chǔ)設(shè)備之一，用于混合電動(dòng)車/電動(dòng)車和電能存貯裝置中廣泛使用。其特點(diǎn)是能量密度高，適應(yīng)性強(qiáng)，使用壽命長(zhǎng)，無(wú)記憶效應(yīng)，可有效的整合可再生資源[1，2]。2021年中國(guó)磷酸鐵鋰材料產(chǎn)量為42.18萬(wàn)噸，同比增長(zhǎng)157.9%。。2018-2021年LFP產(chǎn)量/萬(wàn)噸精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司磷酸鐵鋰需求量1652025年需求按2025年全球新能源汽車所需動(dòng)力電池1.5TWh，對(duì)應(yīng)的磷酸鐵需求為165萬(wàn)噸（GWh磷酸鐵鋰動(dòng)力電池單耗2200噸磷酸鐵鋰，單噸磷酸鐵消耗0.98噸磷酸動(dòng)力類占比54%，消費(fèi)類43%，儲(chǔ)能3%。精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司鋰離子電池：電芯（CELL）、電池組（MODULE）與電池包（PACK）從材料到電芯及組合整鏈中：uu正極材料作為影響電池性能的關(guān)鍵因子，合成工藝非常成熟。u電芯，尤其是尺寸越小的電芯對(duì)一致性的要求越高。u電池管理系統(tǒng)………。uu材料—電芯—組合一致性的控制非常關(guān)鍵（小圓柱難點(diǎn)）。精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司25℃電池組自放電0電池組循環(huán)后電壓差值0A>3.334VB123B4精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司PP=UI容量差容量差30mAh）壓差100mV）末端壓差壓差100mV）末端壓差00容量/Ah全電池一致性分析評(píng)測(cè)全電池一致性分析評(píng)測(cè)精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有TWO2.1性能分布檢測(cè)容量差東精工科技股份司鐵鋰電池克容量145.354142.846141.044140.546144.444144.036140.831138.785139.721139.977150.0147.5145.0142.5140.0137.5135.0鐵鋰電池克容量145.354142.846141.044140.546144.444144.036140.831138.785139.721139.977150.0147.5145.0142.5140.0137.5135.0首次克容量二次克容量首次克容量_1二次克容量_1首次克容量_2二次克容量_2首次克容量_3二次克容量_3首次克容量_4二次克容量_4首次克容量二次克容量首次克容量_1二次克容量_1首次克容量_2二次克容量_2首次克容量_3二次克容量_3首次克容量_4二次克容量_4壓差電壓值：電壓分布電壓分布密度密度末端壓電壓（mV）0電壓（mV）0容量/Ah精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司2.2物理自放電物理自放電一致性物理自放電一致性設(shè)計(jì)偏差末端壓差設(shè)計(jì)偏差末端壓差化學(xué)自放電容量不足化學(xué)自放電容量不足循環(huán)下降循環(huán)下降電壓偏低點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司測(cè)試：隔膜金相顯微鏡、測(cè)試：隔膜金相顯微鏡、ICP等，確定雜質(zhì)類型精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司測(cè)試：金相顯微鏡、測(cè)試：金相顯微鏡、ICP等物理自放電精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司雜質(zhì)元素排查磷酸鐵鋰：磷酸鐵鋰：磷酸鐵碳酸鋰雜質(zhì)磁性異物Fe2+溶出率精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司6KK6666998800337799443399880099440022442200994499228833994455777722335588443388884466887700447788442255精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司2.3化學(xué)自放電化學(xué)自放電測(cè)試：Raman/EIS/BET/ICP等1比表面積/m2/g比表面積/m2/g首效/%首效/%dQ/dVdQ/dVdQ/dV曲線異常氧化峰，應(yīng)是負(fù)極處有異常石墨BET測(cè)試，比表面積小，對(duì)應(yīng)組裝成扣電首效低精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司測(cè)試：測(cè)試：Raman/EIS/BET/ICP等化學(xué)自放電-Z''/Ω6000400020000-Z''/Ω60004000200000.0050.0040.0030.0020.00100.0170.022Z‘/ΩRaman:石墨顆粒尺寸和缺陷有明顯異常EIS:Rb與Rct均有異常精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司2.4溫度干擾容量/mAh容量一致溫度與容量關(guān)系容量/mAh容量一致溫度與容量關(guān)系484.58=.溫度/℃2314023140精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司2.5其他其他原因其他原因配組時(shí)不同帶電量電池對(duì)電池組壓差影響較大，基本呈現(xiàn)帶電量越高，末端壓差越大電壓差/mV電壓差/mV 32充電末端壓差放電末端壓差00%29%50%83%100%帶電量精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司本章小結(jié)1.容量不可逆損失一般為化學(xué)自放電產(chǎn)生，電池活化和老化過(guò)程中。2.物理自放電持續(xù)存在，一般引起開(kāi)路電壓靜置狀態(tài)壓降快。3.產(chǎn)生化學(xué)再放電的原因主要在關(guān)鍵活性主材。4.溫度引起容量差異，配組帶電量不同產(chǎn)生組合差異化增大?！啊本び眯尽啊眱?yōu)化策略與控制精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有THREE三、優(yōu)化策略電池系統(tǒng)制造技術(shù)修復(fù)延壽技術(shù)＞10年電池系統(tǒng)制造技術(shù)0方案高低溫適應(yīng)性0方案高低溫適應(yīng)性精工用“芯”點(diǎn)亮全球/山東精工電子技股份有限公司精工用“芯”3.1產(chǎn)線升級(jí)方案1：系統(tǒng)制造：數(shù)字智能數(shù)字管理：?智能車間管控產(chǎn)品制造穩(wěn)定性；?全閉環(huán)管理：A.產(chǎn)品開(kāi)發(fā)PLM系統(tǒng)B.生產(chǎn)MES系統(tǒng)C.流程管理BPM系統(tǒng)D.運(yùn)營(yíng)ERP精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司3.1磷酸鐵鋰合成工藝數(shù)據(jù)來(lái)源：CNKI,申萬(wàn)宏源研究精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司MESMES集散中央控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全0202產(chǎn)線設(shè)備自動(dòng)化控制率達(dá)100%03全過(guò)程磁性異物嚴(yán)格管控全產(chǎn)線即時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)全產(chǎn)線即時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、差異化生產(chǎn)，東精工電子科技股份有3.2磷酸鐵鋰材料性能優(yōu)化方案1：系統(tǒng)制造：數(shù)字智能+高能一致性納米化二次團(tuán)聚體顆粒大小各異，經(jīng)過(guò)砂磨可以達(dá)到粒度分布正態(tài)的顆粒，且當(dāng)前設(shè)備可滿足不同納米尺寸的研磨細(xì)度50nm）。不同磷酸鐵原料粒度分布砂磨后和精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司高體積能量密度設(shè)計(jì)精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司不同對(duì)輥壓力對(duì)內(nèi)阻影響對(duì)輥壓力75噸對(duì)輥壓力175噸對(duì)輥壓力290噸2#機(jī)對(duì)輥.85611.384116.98076.647416.18515.7538714.999314.83513.401412.588612.685557761616.441616.4415.36437內(nèi)阻/mΩ內(nèi)阻/mΩ15.4915.4914.807512.927512.9275·精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司全氣候適用—降低一定溫區(qū)容量差方案2：提高低溫放電DGF-20℃不同放電百分比的SEM圖（B:17%;D:30精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司A80%60%40%u一次粒徑差異并未造成磷酸鐵鋰晶形太大變化。u一次粒徑＜200nm時(shí)，-20℃低溫放電＞70%；-40℃低溫放電率達(dá)到48%；倍率特性也有樣品A樣品B標(biāo)準(zhǔn)圖譜2θ/Degree精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司通過(guò)包覆技術(shù)合成電導(dǎo)率高石墨化程度高的磷酸鐵鋰材料精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司添加PEG：碳層致密石墨化程度增極化降低。精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司方案4：全電漿料控制AAB顆粒*流變特性B顆粒*流變特性?納米化程度不同加工特性差異；?漿料一致性控制根據(jù)LFP材料?漿料粘度控制流變特性確認(rèn)。CDC精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司3.5本章小結(jié)1.工業(yè)4.0的推動(dòng)智能工廠的發(fā)展1.工業(yè)4.0的推動(dòng)智能工廠的發(fā)展，對(duì)磷酸鐵鋰材料和電池一致性提高有積極作用。2.材料納米化控制，低溫性能有提升；復(fù)合碳源碳包覆有效降低了極化。3.全電池制漿的精確控制也促進(jìn)磷酸鐵鋰鋰電池一致性的改善。精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有FOUR國(guó)家電網(wǎng)對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能的技術(shù)要求：荷電狀態(tài)國(guó)家電網(wǎng)對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能的技術(shù)要求：荷電狀態(tài)：能量密度；可充放電性：倍率特性；充放深度：循環(huán)壽命精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司低能耗產(chǎn)線全氣候應(yīng)用LFP策略策略能量密度與循環(huán)壽命提高精工用“芯”、點(diǎn)亮全球/山東精工電子科技股份有限公司致謝聯(lián)系我們isa山東精工電子科技股份有限公司（總部）地址：廣東省惠州市仲愷高新區(qū)惠泰路7號(hào)郵