研究證明，鈦酸鋰電池功率可以做高，但為了追求高功率，就需要將材料納米化，納米化后生產(chǎn)加工等工序的工藝控制要求都很苛刻，從而成本提高。在儲(chǔ)能方面，能否考慮降低鈦酸鋰電池高功率的要求，只保留長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，以此換來(lái)成本的降低。
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鈦酸鋰電池的重構(gòu)技術(shù)
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以低成本亞微米鈦酸鋰材料取代納米鈦酸鋰材料，并以此為基礎(chǔ)建立儲(chǔ)能用鈦酸鋰電池材料體系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，材料粒徑在0.8~1.3μm之間時(shí)，既能保證長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)，又能降低高功率的要求，降低生產(chǎn)工藝控制的苛刻條件，從而降低成本。還可以用性能、制造工藝、成本方面都具有優(yōu)勢(shì)的疊片式軟包裝結(jié)構(gòu)取代環(huán)形結(jié)構(gòu)和圓柱形結(jié)構(gòu)。以上兩點(diǎn)是從材料和電池結(jié)構(gòu)的重構(gòu)來(lái)降低電池成本。
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另一方面是電池生產(chǎn)工藝上的重構(gòu)。在電極材料的勻漿環(huán)節(jié)，將常規(guī)攪拌工藝改為高粘度攪拌工藝;在電極制作環(huán)節(jié)，將進(jìn)口預(yù)涂層集流體改為自主研發(fā)的預(yù)涂層集流體;在電池制作的環(huán)境控制環(huán)節(jié)，可將環(huán)境濕度由10%放寬到30%;在電池制作工序上，可以取消涂布前卷料烘干和注液前電芯烘干兩個(gè)烘干工序。以上針對(duì)勻漿、預(yù)涂層集流體、環(huán)境控制、電池制作工序等環(huán)節(jié)分別進(jìn)行技術(shù)重構(gòu)，降低電池成本。
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鈦酸鋰儲(chǔ)能電池測(cè)評(píng)技術(shù)
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?鈦酸鋰的循環(huán)次數(shù)和容量保持率是大大好于磷酸鐵鋰電池。據(jù)我們的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，循環(huán)次數(shù)七八千次以前，國(guó)內(nèi)的電池和國(guó)際上的電池區(qū)別不大，七八千次以后，國(guó)產(chǎn)電池的一致性上有差異。這些問(wèn)題促使我們需要改進(jìn)評(píng)測(cè)技術(shù)。
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鈦酸鋰電池快速評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究主要有兩種方法：基于加速老化實(shí)驗(yàn)的快速評(píng)價(jià)技術(shù)研究和基于壽命預(yù)測(cè)模型的快速評(píng)價(jià)技術(shù)研究。
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1、基于加速老化實(shí)驗(yàn)的快速評(píng)價(jià)技術(shù)研究
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加速老化評(píng)價(jià)的關(guān)鍵技術(shù)在于：對(duì)加速老化的動(dòng)力學(xué)條件選擇和邊界條件進(jìn)行確認(rèn)，通過(guò)建立不同動(dòng)力學(xué)條件下衰減特性之間的等效關(guān)系進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。
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在實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)對(duì)電池在常規(guī)實(shí)驗(yàn)和加速老化實(shí)驗(yàn)條件下的定期表征，找尋不同條件下電池特性一致的等效點(diǎn)，建立等效點(diǎn)之間的函數(shù)關(guān)系(y2=f(y1)),從而以加速實(shí)驗(yàn)條件的數(shù)據(jù)對(duì)常規(guī)1C、23℃實(shí)驗(yàn)條件下的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)和估算。
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通過(guò)在不同倍率、不同溫度下進(jìn)行等效實(shí)驗(yàn)的快速評(píng)價(jià)方法所用的時(shí)間進(jìn)行對(duì)比可以看出，等效實(shí)驗(yàn)最多可以節(jié)省一半的時(shí)間，但這時(shí)間也比較長(zhǎng)。用加速的方法進(jìn)行快速評(píng)價(jià)還是不太理想。于是我們考慮用壽命預(yù)測(cè)模型的方法進(jìn)行快速評(píng)價(jià)。
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2、基于壽命預(yù)測(cè)模型的快速評(píng)價(jià)技術(shù)研究
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壽命預(yù)測(cè)模型有三種方法：
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(1)直線(xiàn)外推法：使用較為普遍，方法簡(jiǎn)單但不考慮電池的電化學(xué)非線(xiàn)性衰退特點(diǎn)。
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該方法以1000次循環(huán)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，針對(duì)3000次循環(huán)以?xún)?nèi)的容量預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確，由于未考慮循環(huán)過(guò)程中電化學(xué)極化等因素造成的非線(xiàn)性衰退等因素，長(zhǎng)期循環(huán)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確度較差，呈明顯的離散趨勢(shì)。
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?(2)全壽命周期擬合法：需要全壽命周期實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，往往僅針對(duì)一款電池有效。
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該方法以1000次循環(huán)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在前3000次循環(huán)擬合較為準(zhǔn)確，之后的偏差率較大，主要原因是不同電池之間差異性造成性能衰退趨勢(shì)不同。
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(3)電化學(xué)模型擬合法：考慮電化學(xué)極化等因素，輔以實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修訂。
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該方法以1000次循環(huán)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，在5000次循環(huán)周期內(nèi)，預(yù)測(cè)偏差率較小，這種方法是可取的。
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總體來(lái)說(shuō)，基于實(shí)驗(yàn)等效的快速評(píng)價(jià)方法周期相對(duì)較長(zhǎng)，如以5000次作為循環(huán)壽命預(yù)測(cè)目標(biāo)，最多只能縮短原先時(shí)間的50%左右。電化學(xué)模型擬合法由于僅需1000次循環(huán)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)作為模型基準(zhǔn)數(shù)據(jù)或修正數(shù)據(jù)，因此如以5000次作為循環(huán)壽命預(yù)測(cè)目標(biāo)，能縮短原先的時(shí)間的80%。
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未來(lái)，需要探索更加細(xì)致的加速老化邊界條件，同時(shí)將快速評(píng)價(jià)方法拓展到不同廠(chǎng)家的鈦酸鋰電池，或其他類(lèi)型的儲(chǔ)能電池。鈦酸鋰電池壽命受日歷時(shí)間影響較大，接下來(lái)需要尋找日歷時(shí)間與加速老化的關(guān)系。對(duì)現(xiàn)有的電化學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化，與未來(lái)更細(xì)化的邊界條件結(jié)合，提高鋰離子儲(chǔ)能電池快速評(píng)價(jià)精度，進(jìn)一步完善檢測(cè)方法和規(guī)范，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修編。
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原文來(lái)源：電源技術(shù)