&h2&&b&原标题：纳米潮后的冷静反思——从锂硫电池超级大牛Linda. F. Nazar的这篇Nature energy说去，锂硫电池研究和产业化的未来？&/b&&/h2&&p&这篇文章可能有很多私货（私货从标题就可以看出来了），不能接受这些私货的朋友们对不住了，你们尽管从你们的角度来批判我的私货吧。&/p&&p&标题起得好大，我可能驾驭不住，而且正文可能会比标题要难看很多，说得有误请轻喷&/p&&p&之前的锂硫电池永远是按照硫的质量比容量来进行比较的，这样对于早期研究正极是有着一定积极意义的，然而现在却成为了灌水文章的遮羞布。电解液/硫比，是近两年锂硫电池前沿研究中非常关注的一个参数，这个参数的降低直接与整个电池的能量密度，因此，越来越多的高端研究论文，开始计算自己组装的软包锂硫电池的能量密度。关于原因，可以参见下面这个知乎精品回答。&/p&&a href=&https://www.zhihu.com/question//answer/& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic2.zhimg.com/85a8bd8a734ecd3b4836f81bbd2576dd_180x120.jpg& data-image-width=&800& data-image-height=&500& class=&internal&&究竟是什么限制了电池的容量？&/a&&p&那么，为什么降低E/S比在锂硫电池里是一件难事呢？那么就不得不提到锂硫电池中最臭名昭著也是相关课题组赖以发表了数以千计论文的问题了：穿梭效应。S8通过电化学过程还原得到的多硫化锂物质，溶解在经典的醚类电解液里，于是造成放电时正极多硫化物物种富集，会不断地依浓度梯度穿梭到负极去，而且带负电的多硫化物到了充电时还会受到电场作用进一步向负极迁移，多硫化物会与锂发生反应，钝化锂负极的同时造成了不可逆容量衰减。&/p&&p&如果溶剂的量少，那么穿梭效应会更加严重，在溶剂量大的时候通过正极或者隔膜引入吸附剂来控制穿梭量还是可能的，但是小E/S比下这个策略会失效。&/p&&p&目前大部分声称自己做到了低于 5μL/mg 的E/S比的文章 其实是不可信的，碳材料孔容多，比表面又大，电解液用量这么少，能够润湿的了硫碳正极吗？ 还能分一部分电解液给过量的锂片负极进行SEI形成吗？ 更不用说，上述的穿梭效应会不会过早地导致电池不能运用了&/p&&p&那么，商业化就干脆用大E/S比不就好了？那么锂硫电池干脆不要商业化好了，因为大E/S比（超过20时），计算得到的能量密度，锂硫电池甚至比起三元锂离子电池没有多大优势。锂硫电池就是因为可期能做到500 Wh/kg的新世代电池的前景，才被广泛研究的，你把优势舍弃了，还有用处吗？&/p&&p&Nazar这篇1文章最大的亮点就在于她用理论指导的方式告诉我们怎么样可以降低E/S比，而不是像其他文章做一个纳米结构的硫正极然后最后做高E/S比来声称自己性能好一样&/p&&p&当然，在发现一个指导理论时还找到了相应的有趣的科学现象并进行了相对合理而全面的解释，更是这篇论文的很大的优点。（当然也许作者本人是把发现了新的科学现象作为了这篇论文的最大卖点而不是我之前提的，至于文章标题强调的抑制锂枝晶生成，个人觉得也是为了能紧跟潮流，毕竟现在锂负极比锂硫电池可火多了，蹭个热点没毛病哈哈）&/p&&p&作者的实验想法其实并不算多超前，通过在常规的甘醇溶剂中加入不同的大浓度的LiTFSI支撑盐，形成溶剂溶盐（solvent in salt）结构，研究在不同的溶盐比里的硫正极进行的电化学反应的情况。巧就巧在，作者通过筛从一甘醇醚（G1）到四甘醇醚（G4）（这四种甘醇醚里，G1和G4是最常见的，G2和G3相对而言研究得稀少）的溶剂溶盐结构，发现G2:LiTFSI近饱和的条件下的溶剂溶盐体系中溶剂的活度（相当于溶剂化能力）比G1:LiTFSI（1:1 G1:DOL 也就是目前最常用的电解液配比结构）、G3:LiTFSI, G4: LiTFSI的都要低，作者通过Raman光谱，Li7 NMR谱，从头算分子动力学模拟结合实验和计算手段非常令人信服地解释了这一事实。（这一段是文章的第一个大图，也是整片文章写得相当精彩的一个部分，由于个人的能力不足，建议感兴趣的还是去看原文。用这段作为开头确实太明智了） 当然，溶剂溶盐结构不可避免地会增大电解液的黏度，从而有可能降低电导率，电极润湿率，作者为此还引入了HFE（一种多氟代酯）作为稀释助剂（这个策略在Nazar2之前的一篇文章里有提及 ）&/p&&p&讲道理，这么重要的成果，竟然是研究火热锂硫电池研究了九年以后才有人发现并系统整理出来，其实还是很意外的，只能说是因为早期对于优化好的电解液体系的过于自信以及并不够迫切的商业化需求阻碍了这一进程吧？要是早一些有人提出用弱溶剂化电解液体系来解决锂硫电池穿梭效应问题，结合计算机的模拟，我想G2的溶剂溶盐结构应该不会这么晚才被研究出来。也应该不至于有成百上千篇硫正极论文这种物质的特性吸附多硫化物哪种物质的特性吸附多硫化物发表出来了。&/p&&p&作者通过GITT测试获得平衡电压和充放电曲线的图形不同来说明不同溶盐比的G2：LiTFSI的经历了截然不同的硫物种转化机制。当溶盐比不断降低时,作者描述的常规正极液（catholyte）型的2.4,2.1双平台的充放电曲线中的2.4V平台不断降低，2.1V平台不断升高，逐渐过渡成接近于单平台的充放电曲线，从GITT的平衡电位更可以看出这一点，溶盐比1:1时的平衡电位在1000 mAh/g 比容量之前几乎都处于2.2V左右，同时也要注意一点，溶盐比降低以后，可能由于离子电导降低，过电势变大，极化变严重。作者测试了不同溶盐比在电解液过量（15μL/mg S）的条件下的容量保持率，仍然也是低溶盐比比较占优势，说明了低溶盐比弱多硫化物溶剂化能力对容量保持和增长寿命的贡献。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-68a989e9ce92acdfb2e3af0d9ef14075_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&624& data-rawheight=&521& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&624& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-68a989e9ce92acdfb2e3af0d9ef14075_r.jpg&&&/figure&&p&作者将电压-容量曲线的改变归功于硫物种转化机理的改变，由正极液型的溶解-沉淀型机理变为准固态转化机理。为了证明这一点，作者进行了原位电池充放电的XRD测试，可以看出，在a图低溶盐比时，基本只涉及α-S8的消失和再生，而在高溶盐比时，初始的α-S8消失以后，再生的除了有α-S8还有β-S8，这与常规的正极液型的XRD演化路线一致（很多的常规G1-DOL的电解液体系的原位XRD都证明了这一点），并且可以说明正极液型的机理路径中，由于S8的析出是从电解液中沉淀，可能涉及另外的动力学路径，导致热力学稳定的α-S8并不是主要产物，但是在准固态转化中则能以热力学稳定的α-S8为主。&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-146eb888c0_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&396& data-rawheight=&397& class=&content_image& width=&396&&&/figure&&p&几乎证明了文章的第一个主要观点以后，接下来就是对锂负极保护这块的论述。文章一开始就提及了，E/S比想要降低，最大的两个挑战，一就是多硫化锂的穿梭，这个问题基本能靠弱溶剂化作用来控制，二就是电解液会不断消耗用于负极锂的SEI的反复破裂和形成，而SEI会破裂的一个重要原因就是锂枝晶的形成，作者通过拆卸电池发现几乎所有在镀锂过程死掉的电池（小电解液用量下）几乎都是因为电解液被完全耗尽导致的。&/p&&p&作者分别通过对称锂锂电池的极化电压，铜锂电池的反复镀剥锂后的铜上锂的SEM形貌、镀锂效率来反映出低溶盐比时更易形成均匀的电荷分布，从而形成非枝晶状形貌。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-bd0b4c7c9ce14a14228d02_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&429& data-rawheight=&486& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&429& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-bd0b4c7c9ce14a14228d02_r.jpg&&&/figure&&p&作者通过Ar离子刻蚀不同深度的XPS表征证明在低溶盐比条件下，SEI膜的成分中会引入一定量Li2O的Li+良导体，这种成分的引入非常利于SEI膜上电荷的均匀分布，从而也就有利于非枝晶型锂形貌的形成。&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-e81c3f4bbb2ec_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&308& data-rawheight=&457& class=&content_image& width=&308&&&/figure&&p&最后，作者为了证明这个低溶盐比的可期前景，特地用了普通的ketjen黑硫碳正极做正极在低E/S比条件下组装软包电池跑循环，并用高溶盐比作为对照，明显的对照充分的展示了这一策略的作用，如果在未来配合更加合适的正极结构设计，以及稀释剂的优化，甚至可以优化筛选更加好的低溶剂化溶剂溶盐用的溶剂，锂硫电池的产业化希望就会更进一步。这篇文章从另一个角度开启了后时代锂硫电池的一个新大门，可能还能让锂硫电池的研究续1到2年。作者展望未来，认为具有开放孔结构的低孔容碳材料，仍然是未来可期的合适硫宿主材料。&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-427eae02b27aaf56d19a49_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&308& data-rawheight=&390& class=&content_image& width=&308&&&/figure&&p&这里我再个人多理解一些，但是我们要看到，多硫化锂是双刃剑，尽管歧化会带来死硫，而且高浓度的多硫化锂会穿梭，但是由于歧化作用降低了正极的表面钝化，使得在正极液型的电池体系里，硫的导电性问题反而不是致命问题了。也就是说，这个工作把锂硫电池里常讨论的穿梭效应问题转化成了金属空气电池里常讨论的过电势或者说产物钝化问题了。我觉得一些用于OER,ORR的元素掺杂碳材料可以试着引入到这个体系中使用使用，因为这个体系里，过电势可能是更加严重的问题，硫碳正极的研究似乎还没有迎来终结？&/p&&p&我觉得这个文章可能可以带一波节奏，也可能会引发领域内的学术争论，因为我觉得过电势问题也是实用时比较严重的问题（极化），因为在不同倍率下的过电势相差太大的话，普通的电池管理系统就难以通过监测电压变化来推断动力电池使用量的情况，在实际使用中这会是一个大的难题。&/p&&p&&br&&/p&&p&参考文献：&/p&&p&[1]&/p&&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.nature.com/articles/s14-0& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic2.zhimg.com/v2-bb6ead6d286d38c83b6d9db1_180x120.jpg& data-image-width=&685& data-image-height=&511& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Tuning the electrolyte network structure to invoke quasi-solid state sulfur conversion and suppress lithium dendrite formation in Li–S batteries&/a&&p&[2]&/p&&a href=&https://link.zhihu.com/?target=https%3A//pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acscentsci.7b00123& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& data-image=&https://pic1.zhimg.com/v2-6c069e2d068d9e719a88_180x120.jpg& data-image-width=&500& data-image-height=&328& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Directing the Lithium–Sulfur Reaction Pathway via Sparingly Solvating Electrolytes for High Energy Density Batteries&/a&
原标题：纳米潮后的冷静反思——从锂硫电池超级大牛Linda. F. Nazar的这篇Nature energy说去，锂硫电池研究和产业化的未来？这篇文章可能有很多私货（私货从标题就可以看出来了），不能接受这些私货的朋友们对不住了，你们尽管从你们的角度来批判我的私货吧…
&p& 最近特斯拉遇到一些挺背的事情，特斯拉的事故出现了小高潮，从今年一月份开始，连续发生各种各样的状况（三起死亡事故），有点停不下来的意思。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-509ee8f7a88_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&588& data-rawheight=&124& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-cd5fa1ef0265afbf39989_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&588& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-509ee8f7a88_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&如上所示，这基本结合了两点：&/p&&ul&&li&用户习惯Autopilot了之后，对这个功能的滥用&/li&&li&在剧烈碰撞中，电池系统出现了损伤，然后出现了电池起火的问题&/li&&/ul&&p&备注：如果电池不烧起来，车主和乘客可能在里面等待救援还是能救回来的，但是当车辆起火之后，这个事故现场看起来就特别触目惊心&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-4f2c8ca704d6ddb245e8d1be7f0c3a5d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&623& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-be47aaca85a9eccc007054_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-4f2c8ca704d6ddb245e8d1be7f0c3a5d_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&在此，我觉得特斯拉本质上还是需要为车主提供安全的，往回看，其实很多的事情一直在发生，只是伤亡没有那么重，或者发生事故的时候车速太快。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-bb9ef8e04f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&612& data-rawheight=&174& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-b382a36e9c1ff_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&612& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-bb9ef8e04f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3317fcb2fa3a3b656df06_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&228& data-rawheight=&123& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-10a0d1abfb639ad3f69e29d_b.jpg& class=&content_image& width=&228&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&1）AutoPilot&/p&&p&
这里可以阅读一下《&a href=&//link.zhihu.com/?target=http%3A//mp.weixin.qq.com/s%3F__biz%3DMjM5MzM5MDY1MQ%3D%3D%26mid%3D%26idx%3D1%26sn%3D4a86abf1ed6%26chksm%3Dbd12ec748ae5ea36c8de770ba829aa4bf722e0abae852%26scene%3D21%23wechat_redirect& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&Tesla的探讨：电动化和智能网联的分离&/a&》的文章。随着用户持续对Autopilot的滥用，NHTSA 和NTSB两个道路安全机构势必需要对Autopilot的滥用造成的情况做出持续评估。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3f8eae3e75f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&188& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-fdee09fadaa52b5_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-3f8eae3e75f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&从长久来看，做的生硬的德系ADAS系统前驱们，正式预料到了当车企过宣传和过承诺之后，用户在试用过程中，在道路、环境、车流以及ADAS系统的重复特性这些变量下，出一次错代价太大了。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-76d5ad791c41a1e739d7a22d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&342& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-5edc34d751_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-76d5ad791c41a1e739d7a22d_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&2）电池碰撞起火&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-97c940a7eecceec2041b7e_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&564& data-rawheight=&415& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-5b43ee49ec9bda77584de86_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&564& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-97c940a7eecceec2041b7e_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&我们能在事故之前做很多的工作，但是在各种事故条件下，各种差异性很难完全保证完全不出问题。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-12c737fdff453ef365bf2f75eafbbe46_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&926& data-rawheight=&417& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-d60ba31f2f3fdf6ca0f0a52_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&926& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-12c737fdff453ef365bf2f75eafbbe46_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&以上言犹在耳，后面需要我们仔细看问题&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ed7ac1c5e1d305e345abc_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&346& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-5b20ff4b99a77fa0c3c858b0b3482795_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ed7ac1c5e1d305e345abc_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&未来的电动汽车，人都坐在这电池上吗，电池的范围是超过人的。如果门卡住，电池着火了，这事情就很麻烦了。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-cfdd71b2d27f831ae8a9e39_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1033& data-rawheight=&662& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-ec4d1d61ed66fd045837_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1033& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-cfdd71b2d27f831ae8a9e39_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&热失控事件，在碰撞条件下，才是最为危险的&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-01fb402dcd5a56ddaa59c29_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&605& data-rawheight=&189& data-default-watermark-src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-a7e4bb93f_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&605& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-01fb402dcd5a56ddaa59c29_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&case1：碰撞侵入引起电池燃烧&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-b9b95eaace91_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1003& data-rawheight=&278& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-ec62aac8fd4c7e03c84b_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1003& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-b9b95eaace91_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&如上图所示，从上层堆叠的模组和电池系统的边沿处突入&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-fb514dacfff_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&739& data-rawheight=&285& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f9fdea47cefa_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&739& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-fb514dacfff_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-4f51bbad4928efea09d948_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1053& data-rawheight=&721& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-6c87cc0d35aeecb00cf60_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1053& data-original=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-4f51bbad4928efea09d948_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&这个模组先出来了，模组在 外面的冲击力下，从电池系统里面跑出来了&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cc7dfe51c03ae583a42f9_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&804& data-rawheight=&270& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-b24647cad6f6afeaa80dcbbe_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&804& data-original=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-cc7dfe51c03ae583a42f9_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&最为麻烦的事情，是电芯取出之后复燃了&/p&&blockquote&According to Mountain View Fire Chief Juan Diaz, the battery from this particular deadly crash reignited after six days. Some of the cells that weren’t completely destroyed in the pack still had energy, and over time the damaged cylinders experienced heat elevation that eventually turned into a combustion event.&/blockquote&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-fd3d59678ca97ddad7881a2aaf920eef_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&885& data-rawheight=&494& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-9fdafc3a47903_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&885& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-fd3d59678ca97ddad7881a2aaf920eef_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&这个事情在之前的一台英国地区的车辆就是类似的，出现碰撞之后，没有问题，然后停放在那里引起了燃烧&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-b3743bee42195ccaaffe_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&709& data-rawheight=&649& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-00dfe48c34c24afed56151d_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&709& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-b3743bee42195ccaaffe_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&最近的几起事故，与之前我们做认证实验不同的挤压部位可能可以进行系统性的对比一下。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-10b9ae756c21e8cbf5a586b_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&457& data-default-watermark-src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-dd75b212ef26b3477285_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-10b9ae756c21e8cbf5a586b_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&Case2：车体破裂和翻滚以后的情况，这两起在美国和瑞士的事故，就虐心了，电池系统整体的完全解体烧起来了&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-50bd901f9bc98255c4cce5_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&525& data-rawheight=&302& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-1ca27fe46ace2bdb77ae_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&525& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-50bd901f9bc98255c4cce5_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&a href=&//link.zhihu.com/?target=https%3A//giphy.com/gifs/model-crash-tesla-Gpd5FFYQzs8ve& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&giphy.com/gifs/model-cr&/span&&span class=&invisible&&ash-tesla-Gpd5FFYQzs8ve&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-0d553fd6ec066ed8ed44_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&600& data-rawheight=&282& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-f38a8d97c6ecf083e323f0_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&600& data-original=&https://pic3.zhimg.com/50/v2-0d553fd6ec066ed8ed44_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&这里我们来看Model3与之前model S/X的结构选择的问题了，轻量化和能量密度的提高，还是基于一定的基数演进还有使用率，过快的迭代最后技术可能往回走。我在群里一直看到有工程师像洗脑一样，给别人灌输，要创新，要便宜要好要快，但是本质对于终端客户信赖车辆品牌的角度，我们是不断改进学习和吸收各种事件，来给用户提供安全的产品。步子跨大了，等到批量发现安全问题，不一样都要退回来么。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-b0ab56c511fe_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&762& data-rawheight=&524& data-default-watermark-src=&https://pic2.zhimg.com/50/v2-d6fffe66ea86d969532e_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&762& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-b0ab56c511fe_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-fb84ce670d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&1011& data-default-watermark-src=&https://pic4.zhimg.com/50/v2-1bde6d40d41dc9ce82b0aa9e307fbea5_b.jpg& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic1.zhimg.com/50/v2-fb84ce670d_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&小结：我觉得Tesla的最近的事故，可以让我们再来看看好多的问题，如果车辆出比较严重的碰撞事故了，大电池该怎么办？越大的电池系统，在碰撞条件下的上层模组的固定情况还有检修办法。&/p&
最近特斯拉遇到一些挺背的事情，特斯拉的事故出现了小高潮，从今年一月份开始，连续发生各种各样的状况（三起死亡事故），有点停不下来的意思。 如上所示，这基本结合了两点：用户习惯Autopilot了之后，对这个功能的滥用在剧烈碰撞中，电池系统出现了损伤，…
3c电池主要是钴酸锂。现在续命手段是向高电压做，成效明显。就是厂商出于安全性考虑，虽然有技术储备，实际应用相对保守。&br&&br&动力电池今年主流跑的大多是&br&正极是三元ncm333/523/622 负极是石墨&br&纯电芯能量密度160–230wh/kg 做成pack后大约140-160wh/kg&br&&br&正极嘛811不远啦，毕竟钴价一年翻三倍，现在一吨九万多美元可怕。&br&负极嘛现在业界认为行之有效的主要是氧化亚硅/石墨复合，能做到氧化亚硅含量10%左右。纯硅缺点太多，膨胀率300%。循环捉急，当然氧化亚硅/石墨复合的粘结剂比较重要。&br&&br&这两个加一起可以把电芯能量密度提升50%就是到300wh/kg左右。时间节点大概在2020吧。那时候pack怎样都有个220wh/kg。跑400公里的车电池包就只要200多公斤了。相较于最初的动力电池磷酸铁锂/石墨解决方案提升接近3倍。&br&&br&全固态目前业界普遍看法不会在2025以前到来。问题很多，一个是接触界面不稳定，实验室以扣式为主，做出叠片因为压力不足，经常发生固态电解质与电极材料接触不好，无法稳定充放电。第二是金属锂片没办法切的很薄目前业界最领先大概能切个35-50微米左右，侧面限制了应用。&br&&br&&br&目前的科技看来。没有任何一种其他储能材料能完美替代锂电池。锂电池下一代估计还是锂电。&br&&br&总结一下，中国工业界来看&br&short term(2-3年)，很好很强大，量产推进中&br&正极 ncm 811，nca&br&负极 si/c&br&隔膜pe涂覆勃姆石&br&&br&mid term (5-10年)靠不靠谱没人知道，验证阶段&br&全固态(喵喵喵?)&br&富锂材料?(我富锂正极还能帮传统锂电续命十年???喵喵喵???)&br&&br&&br&long term (业界没人做，20年内也许有戏?妈哎，神仙打架)&br&锂硫&br&锂空
3c电池主要是钴酸锂。现在续命手段是向高电压做，成效明显。就是厂商出于安全性考虑，虽然有技术储备，实际应用相对保守。 动力电池今年主流跑的大多是 正极是三元ncm333/523/622 负极是石墨 纯电芯能量密度160–230wh/kg 做成pack后大约140-160wh/kg 正极…
&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-4cf181cd5c5c333aebbd878c_b.jpg& data-rawwidth=&996& data-rawheight=&798& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&996& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-4cf181cd5c5c333aebbd878c_r.jpg&&&/figure&&p&&/p&&p&铜的密度为8.9×10?千克/米?，铝的密度为2.7×10?千克/米?，铝材质量密度不到铜的三分之一。铜和铝的现货价格如下面两图所示，铝不到铜的4/1。在整个行业都在努力轻量化、降成本的大势下，用铝材在各个可能的环节替代铜材钢板，是我们最容易想到的也是比较切合实际的方法。本文整理铜铝连接相关问题和解决方法。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-cb905d574f944ad6cebef1_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&901& data-rawheight=&431& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&901& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-cb905d574f944ad6cebef1_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&至于用铝排铝电缆替换铜排、铜电缆的选择，如果光看基本参数，紫铜的电阻率为0.018Ω*mm2/m， 铝的电阻率为0.027Ω*mm2/m，相同尺寸截面，铝材导电能力是铜的2/3，而重量是铜的1/3，用铝还是划算的。问题出在铜排铝排不能直接搭接，尤其在潮湿环境下，按照铜排的惯用连接方式，用大螺钉把接头拧到一块，用不了多长时间，就会发现，接头位置出现大量氧化层，电阻明显增大。这是为什么？&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&金属电化腐蚀&/b&&/p&&p&什么是铜铝之间的电话腐蚀？当铜、铝导体直接连接时，这两种金属的接触面在空气中水分、二氧化碳和其他杂质的作用下极易形成电解液，从而形成的以铝为负极、铜为正极的原电池（为何一定铝是负极，失电子，主要是元素自身电势决定的，元素电势见下表），使铝产生电化腐蚀，造成铜、铝连接处的接触电阻增大。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-c2cbf0a7cfd40db262e2c9ed2d42a7ca_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&317& data-rawheight=&511& class=&content_image& width=&317&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&另外，由于铜、铝的弹性模量和热膨胀系数相差很大，在运行中经多次冷热循环(通电与断电)后，会使接触点处产生较大的间隙而影响接触，也增大了接触电阻。接触电阻的增大，运行中就会引起温度升高。高温下腐蚀氧化就会加剧，产生恶性循环，使连接质量进一步恶化，最后导致接触点温度过高甚至会发生冒烟、烧毁等事故。&/p&&p&&br&&/p&&p&在普通环境下焊接，焊接过程中焊缝易出现铜铝脆性化合物，当接头长期工作于高温环境受到机械震动作用，还会导致铜铝原子扩散形成金属间化合物层并不断加厚，使接头的冲击韧性下降，电阻升高。金属之间存在气泡气隙，无法隔绝二氧化碳和水汽的环境，又有可能发生上述原电池反映。&/p&&p&想要避免电化腐蚀的发生，需要尽量去除形成原电池电解液的基本条件，去掉水汽或者隔绝空气。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&借鉴电力行业的搭接方法&/b&&/p&&p&1） 采用铜铝过渡板，铜端应搪锡。铜电缆与铝电缆连接时可采用铜铝连接管，铜电缆和铝导线连接时可采用铜铝端子，铜端应搪锡。为什么要在铜端搪锡呢?这是因为：其一，铝导体由于在极短的时间内就氧化，无法手工搪锡；其二，锡的标准电极电位为-0.14V。在铜端搪锡后，铜铝导体的搭接处主要是铝和锡接触，这两者间的电位差比铜与铝连接时的电位差小得多，有效地防止了连接处铝导体的电化腐蚀问题。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-e16ac7f6fc9e53c66b0a7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&504& data-rawheight=&297& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&504& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-e16ac7f6fc9e53c66b0a7_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&2） 金属材质导体连接处除去金属氧化层后，可在接触面上涂一层0．2mm厚的导电膏(电力复合脂)，以降低连接处的接触电阻，减少接头发热。电力脂无毒、无臭、无污染、不霉变，在200℃高温下不滴漏，在-60℃下不凝固，不氧化，有较好的化学稳定性能。导电膏并不是导电率很高的涂敷膏，相反，它的电阻率很大，这是因为它是金属粉末和有机油脂搅拌而成的一种糊状膏体。涂上电力脂后就可以填补接触面处在显微镜下可观察到的大量空隙，使接触面由少量的点接触改为面接触，并在电磁场的作用下形成更多的导电隧道，即隧道效应。这样既极大地改善了接触面的导电性能，又油封了空气中的氧气、水分和杂质的浸入，从而使导体的连接点在长期的运行中能保持良好的导电性能。导电膏性状如下图，感受一下。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-eaaa_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&500& data-rawheight=&500& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&500& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-eaaa_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&两个电池包内特定用途的专利解决方案&/b&&/p&&p&1）由于总输出极承担较大的载流量，所以一般会采用铜材质，而铜电极片直接与铝极柱焊接强度低，稳定性不好，递进式的改善措施如下面三个步骤。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-b7b8a20ba3837eec074078_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&397& data-rawheight=&428& class=&content_image& width=&397&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&第一在铜电极片上开通孔，沿通孔一圈的圆环区域对铜铝电极片进行超声焊接，再在通孔区域对铝片和铝极柱进行激光焊接。该方法解决了多次焊接和焊接区域不对称的问题，但是依然存在铜电极片上插接件造成的剪切力。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-065ca1fcbbafa609af93fb_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&364& data-rawheight=&405& class=&content_image& width=&364&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&第二，在上述分区焊接的基础上，把铜电极片变成铜台，铜台上有带有外螺纹的同心铜柱，或者带有内螺纹的圆柱孔，与插接件进行螺纹连接。一方面降低剪切力带来的影响；二来降低插接件的生产难度，实现自主生产。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-35da80c79e2e8bbe253c964d965a6b48_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&378& data-rawheight=&308& class=&content_image& width=&378&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&第三，根据第一项分区焊接技术，开发了一种可伸缩铝电极片，为多层铝箔堆叠后经冲压成型再分段热压焊接而成。拱形段为各层间未结合的多层分散的状态，平面段为各层间经热压焊接结合在一起的单层的状态，从而形成一种柔性铝电极连接片，补偿因电池膨胀形成的位移，降低在铜铝结合部产生的应力。推测前两项改进方式对界面结合力的提升并不能完全满足要求，所以才采用这种柔性铝连接片的方式，弥补铜铝界面强度不足的问题。&/p&&p&&br&&/p&&p&2）采用镍片与极柱进行连接，可焊接性好，但是导电能力不足，且成本高。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-aee8a59c5_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&315& data-rawheight=&215& class=&content_image& width=&315&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&针对此问题，研发了一种铜镍复合电极片，分别开有对应的通孔，通孔处有镍凸片用于与极柱进行焊接，从而兼具镍的焊接性能与铜的导电性能。这种方式并未彻底解决导电能力不足的问题，如通过增加连接片厚度的方法来优化，则又影响焊接性能，增大了电池模组重量，提高了成本。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-8ebf84b3d3b87e87cda49f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&410& data-rawheight=&314& class=&content_image& width=&410&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&于是开发了一种由厚薄两片铝极片组成的复合连接片。在厚极片上设有通孔，薄极片上开有与通孔对应的圆槽，圆槽为薄极片与极柱的焊接区域。此时，厚极片可以增加到足够大的厚度来保证导电性，薄极片降低到足够薄来保证焊接性。而铝材密度小价格低，也能保证整体质量和成本的要求。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&传统铜铝连接工艺方法&/b&&/p&&p&&b&1）特殊焊接方法&/b&&/p&&p&为了尽量减少腐蚀和老化，从工艺和材料等不同角度入手，工业界采用了压力焊、熔化焊和钎焊等多种焊接方法。由于不能同时满足高强度、高抗腐蚀性低、成本和工艺简单等要求，现有铜铝的熔化焊、压力焊和钎焊工艺还有待于进一步完善，其中比较有前途的是钎焊工艺。&/p&&p&钎料层的原子向铜和铝两侧扩散，阻挡铜铝原子直接接触。钎料的扩散同时阻挡了铜铝原子的扩散，从而避免原电池反映的发生。作为中间层金属，Ni是最常被用到的一种。&/p&&p&在动力电池连接中，尤其强电部分，很少直接将导电件焊接在一起，而是利用铜铝焊接生产的成品作为搭接导电件使用，比如铜铝接头，铜铝连接片等等，如下图所示。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-4b5bf4a98b9eb53260bb8_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&996& data-rawheight=&798& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&996& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-4b5bf4a98b9eb53260bb8_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-eceabeda0b17_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&645& data-rawheight=&584& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&645& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-eceabeda0b17_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&2）利用中间金属过度层&/b&&/p&&p&纵观导电金属，唯有锡和银电化学性质比较稳定，而且锡的价格比较便宜。有人通过试用发现，铜锡铝的过渡连接可使线路导电更加通畅安全，而且方法简单：先把铝线用锡纸裹紧，用铜丝扎紧，再将其与铜导线按常规接法连接。这样铜铝连接的导线（线路）就可以长期安全运行了。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&3）铜铝复合&/b&&/p&&p&避免铜铝搭接，又想利用率的低价格和低密度，导电件的另一种解决方式是给铝排包铜皮。以铝为基体，外层包覆铜的双金属复合材料。通过特定的工艺，使铝芯与铜管之间形成永久性原子间冶金结合的材料，产品表面光亮，圆整，无缺陷，能加工成符合使用要求的尺寸。它是将铜的高质量稳定导电性能与铝的较为稳定低成本、低密度相结合的新型材料，接触电阻低，载流量是纯铜排的85%以上，可全面替代纯铜排，铜包铝排中，铜占比重的40%，铝占比重的60%，相同规格情况下是纯铜排的2.5倍长，载流量接近T2纯铜排，选择稍微大一点的规格可完全达到相同载流量，符合客户需要的线径及力学和电学性能技术要求。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-60e786cea5db6f800d07a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&816& data-rawheight=&564& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&816& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-60e786cea5db6f800d07a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&铜包铝排的密度仅为纯铜排的37％-40％，同等重量的长度（体积）是纯铜排的2.5-2.7倍。铜包铝排经过特殊的热处理工艺，具有一定的可塑性，有利于冲孔、剪切、弯曲加工产品不开裂、不分离。为了提高抗腐蚀性能，可在铜层表面进行镀锡、镀锌处理。铜包铝具有良好的延展性和可靠性，铜包铝排，可专门用于替代铜排，铝排。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-c2b7d6af90b48a55a448_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&508& data-rawheight=&300& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&508& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-c2b7d6af90b48a55a448_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&本来，根据交流的集肤效应，这种方式在交流系统中应用效果更好， 有一份铜铝对比自动化、冶金、高低压电器、建筑行业等的应用条件下的对比数据，数据很好，值得我们在动力电池系统中研究试用。铜母线TMY、铝母线LMY及铜铝复合母线TLMY电气性能比较如下：&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-b28d34c089595fbfbb65c8_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&562& data-rawheight=&377& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&562& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-b28d34c089595fbfbb65c8_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&相关资料提供：北京有色金属研究总院 — 有色金属加工事业部&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&低压连接的供应商案例&/b&&/p&&p&一个连接器供应商提出的目前比较典型的连接方案。针对BMS集中布置的情况，典型的传统方案是通过铜质导线，利用摩擦焊或者电阻焊工艺连接到铝排上，封胶后统一利用线束接口对外。针对铜制电子电路板布置在电池模块内时，也可以通过铝线引线键合 （wire bonding）、铜线焊接、乃至之间螺栓连接等途径连接，后续再进行封胶。&/p&&p&&br&&/p&&p&上述手段虽然满足了应用，但是特殊的焊接工艺、后续的滴胶等工装设备的投入毕竟增加了成本，降低了生产效率，同时就体积而言，在寸土寸金的电池包内也不被看好。&/p&&p&&br&&/p&&p&针对这些挑战，该连接器供应商，提供了多种新思路来实现性能可靠、生产高效的铝-铜连接方案。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&针对从铝制电池组母排到铜制电路板焊盘连接的情形&/b&，LITEALUM铝线压接技术——这种技术兼容传统高效的端子压接工艺，利用结构优化的铜制端子，稳定有效地压接各种线径的铝导线，再将铝导线直接焊接在电芯连接的铝排上，由于铝-铝之间同元素的连接，无需担心电话腐蚀的风险。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-f747cf8c542ccbffe1e6a_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&615& data-rawheight=&433& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&615& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-f747cf8c542ccbffe1e6a_r.jpg&&&figcaption&可靠高效的LITEALUM压接技术&/figcaption&&/figure&&p&&br&&/p&&p&针对从模组铝排到铜制线用连接器端子的连接情形，用完整的经过铝-铜转换的内部连接板完成转接。实现模组铝排与铜质press-fit（免焊压接）压针的连接，并且整体包胶注塑。客户只需将电路板总成机械地压入转接装置，即可完成组装与连接。无需焊接等工艺，不损伤BMS电路板，还可满足三次的BMS电路板拆装更换需求，以便客户最大程度降低昂贵的电池模块的替换成本。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-9f39fb36b551b662fe8019_b.jpg& data-size=&normal& data-rawwidth=&553& data-rawheight=&398& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&553& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-9f39fb36b551b662fe8019_r.jpg&&&figcaption&电池内部互联板（ICB）总成&/figcaption&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&本文由“动力电池技术”整理自魔方新能源，TE 连动 ，百度文库，其余图片来自互联网公开资料。只做学习交流之用，转发请注明出处。&/p&&p&&/p&
铜的密度为8.9×10?千克/米?，铝的密度为2.7×10?千克/米?，铝材质量密度不到铜的三分之一。铜和铝的现货价格如下面两图所示，铝不到铜的4/1。在整个行业都在努力轻量化、降成本的大势下，用铝材在各个可能的环节替代铜材钢板，是我们最容易想…
&p&Push EV一大早推送了一篇《XXXX 94 Ah battery cell full specifications》，链接如参考文献。 我也不知道为啥三星的信息流落到网上来了，但是这样一份完整的电芯的Spec还是很有价值的，很多国内电芯企业没办法提供完整的测试和验证报告，其实参考这个模板，我们可以根据电芯的参数往后去做很多的东西。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-cfbe56b5d1f9f120dff8c_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&685& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-cfbe56b5d1f9f120dff8c_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&
今年下半年，宝马i3将使用NCM 622电池升级其电池，容量将从94增加到120 Ah。使用120 Ah电池时，BMW i3的总电池容量约为42.62 kWh（96 x 120 Ah x 3,7 V）。这颗94Ah的三星SDI生产的NCM111电池，也将进入历史的序列。&/p&&p&94Ah电池符合BEV2 VDA标准&/p&&ul&&li&尺寸为173 mm x 125 mm x 45 mm&/li&&li&体积能量密度为352Wh / L，重量能量密度为174Wh / kg&/li&&/ul&&p&1）电芯的基本参数&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-a099cf4d143f21ce59a9528a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&659& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-a099cf4d143f21ce59a9528a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&2）性能、寿命和膨胀&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-deeae3d25c79c6b74e55_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&796& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-deeae3d25c79c6b74e55_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&目前国标对于针刺实验的放松，其实也是加速国内往高能量密度方向走，在电芯制程过程中的潜在问题，或者隔膜产能扩张过程产生的潜在风险都会使得这条挺麻烦的。目前看国际上对于针刺实验，还是在继续评估，往下放对于国内的电芯产业发展，并不是特效药。热扩展实验对此在工程上并不能实现完全对冲。&/p&&ul&&li&单个电池的风险是均一的&/li&&li&扩展过程中，由于外围的可控因素和时间，使得重复性比较差&br&&/li&&/ul&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-9ecb1dd78a30e0994896fe_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&758& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-9ecb1dd78a30e0994896fe_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&接下来就是电芯的循环寿命&/p&&p&我了解下来，某企内部对于循环寿命非常自信，我觉得这里需要加个前提，就是在均一化的制程之后，对于一致性的对比&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-6c5cd73a3edae37df850_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&702& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-6c5cd73a3edae37df850_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-fd4efe3e57e5_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&682& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-fd4efe3e57e5_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-caee2acd55b_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&695& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-caee2acd55b_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-76d1f414bd_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&709& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-76d1f414bd_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-f49fc34a4c6_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&688& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-f49fc34a4c6_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-f5bd07f69ed79d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&685& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-f5bd07f69ed79d_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&自放电:对于未来更大Ah的，特别是120Ah+电芯的自放电，是很难去外部均衡过来的，这里真的是一个很紧要的参数比拼&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-b235f15b90f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1080& data-rawheight=&698& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1080& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-b235f15b90f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&参看文献：&br&&/p&&p&Push EV XXXX 94 Ah battery cell full specifications：&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//pushevs.com//samsung-sdi-94-ah-battery-cell-full-specifications/& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://&/span&&span class=&visible&&pushevs.com//&/span&&span class=&invisible&&samsung-sdi-94-ah-battery-cell-full-specifications/&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&/p&
Push EV一大早推送了一篇《XXXX 94 Ah battery cell full specifications》，链接如参考文献。 我也不知道为啥三星的信息流落到网上来了，但是这样一份完整的电芯的Spec还是很有价值的，很多国内电芯企业没办法提供完整的测试和验证报告，其实参考这个模板…
&p& 最近找了一位好友要了之前一份材料，是去年《Innovation and Challenge in Lithium Ion Batteries, and Which LGC’s General R&D Cathode, Anode, and Next Generation Batteries》，整理一下，供参考。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-907b942f8f6ad74980eb2_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&508& data-rawheight=&322& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&508& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-907b942f8f6ad74980eb2_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&1）正极材料&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-a4b1de8ced0d_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&589& data-rawheight=&312& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&589& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-a4b1de8ced0d_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&2）负极材料&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-cb896fbc3ee85_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&608& data-rawheight=&301& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&608& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-cb896fbc3ee85_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&3）隔膜&/p&&p&下一代新的更薄的材料？&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-944f8126017baf142b02b20f8ec7926e_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&611& data-rawheight=&279& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&611& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-944f8126017baf142b02b20f8ec7926e_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&SRS安全加强隔膜，中间是我们普通的聚烯烃隔膜+是陶瓷纳米颗粒&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-f4bc022cf1c88f0b3b053ed_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&651& data-rawheight=&168& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&651& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-f4bc022cf1c88f0b3b053ed_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&4）低成本的方法和探讨&/p&&ul&&li&增加采购量，在某些电池材料上面可能适得其反，因此第一条的减少材料成本，部分成立&/li&&li&高能量密度的材料和成本设计：这里分成选用高镍的材料、在电极层面进行优化，做成更大容量的电芯，每一家做起来，后面有些胆战心惊&/li&&li&规模化：从2017年到现在，中国已经实现较大层面的集中化，接下来成本再扩大，不能指望集中度提高了&/li&&/ul&&p&在当时来看有一定道理的说法，未来降本的空间有限，锂电池的成本如何进一步下降，有点不知道了&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-31c3a573e8f13b30e48ae60f8dd1851f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&595& data-rawheight=&314& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&595& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-31c3a573e8f13b30e48ae60f8dd1851f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&5）电芯的发展&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-2cbca03b9f89cb0f81b873345dcf4f6f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&589& data-rawheight=&283& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&589& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-2cbca03b9f89cb0f81b873345dcf4f6f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&电池企业主流采用的锂电铜箔厚度集中在8-10μm。围绕能量密度的提升，逐步从正极、负极、隔膜、导电剂、结构件等材料环节进行改善。6μm高端锂电铜箔能够增大浆料涂覆量，电芯的整体能量密度可以提高5%&/p&&p&安全特性&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-e67a98ff0d3d1d874d5ee_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&607& data-rawheight=&265& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&607& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-e67a98ff0d3d1d874d5ee_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&软包的优势&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-cae_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&604& data-rawheight=&332& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&604& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-cae_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&有关电芯的膨胀测试，是要做个课题，和几位工程师多走动讨论清楚测试的相关问题&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-56acda8e93ed38970cec50_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&649& data-rawheight=&414& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&649& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-56acda8e93ed38970cec50_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-6ebd65b14f1fb5ba15f5d6_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&605& data-rawheight=&324& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&605& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-6ebd65b14f1fb5ba15f5d6_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&未来的发展&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-c85c1fca35787_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&597& data-rawheight=&297& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&597& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-c85c1fca35787_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-d2ad75c99db0f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&605& data-rawheight=&325& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&605& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-d2ad75c99db0f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-ea3a53d49d817ed3924507_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&606& data-rawheight=&309& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&606& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-ea3a53d49d817ed3924507_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-e42f5e317d3b0cd4cc90e6b_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&617& data-rawheight=&299& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&617& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-e42f5e317d3b0cd4cc90e6b_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&小结：仅供参考，我一直在想一个事情，未来锂电池这么发展，汽车企业怎么来控制供应链，和深入了解所用的电池，在电芯技术如此迭代情况下，怎么测试、验证和开发，太快了，之前很多的经验需要调整。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-44bd3bd7bab8993cff20_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&794& data-rawheight=&525& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&794& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-44bd3bd7bab8993cff20_r.jpg&&&/figure&&p&&/p&
最近找了一位好友要了之前一份材料，是去年《Innovation and Challenge in Lithium Ion Batteries, and Which LGC’s General R&D Cathode, Anode, and Next Generation Batteries》，整理一下，供参考。 1）正极材料 2）负极材料 3）隔膜下一代新的更薄的…
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-6928aa71edd2dbb1494d9bfd664f00a7_b.jpg& data-rawwidth=&761& data-rawheight=&452& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&761& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-6928aa71edd2dbb1494d9bfd664f00a7_r.jpg&&&/figure&&p&&/p&&p&本文主要介绍方形锂电池基本结构，优缺点，典型模组；电池做大以后侧面鼓胀问题及应对，散热不良问题及应对。共3500字，大约9分钟可以读完。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-decf23ac0d8270179ade7_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&761& data-rawheight=&452& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&761& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-decf23ac0d8270179ade7_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&b&方形电池基本结构&/b&&/p&&p&如上面爆炸图所示，一个典型的方形锂电池，主要组成部件包括：顶盖，壳体，正极板、负极板、隔膜组成的叠片或者卷绕，绝缘件，安全组件等。其中，红圈中的两个是安全结构，NSD针刺安全装置；OSD过充保护装置。&/p&&p&针刺安全保护装置(NSD，Nail Safety Device)。这是在卷芯的最外面加上了金属层，例如铜薄片。当针刺发生时，在针刺位置产生的局部大电流通过大面积的铜薄片迅速把单位面积的电流降低，这样可以防止针刺位置局部过热，缓减电池热失控发生。&/p&&p&过充安全保护装置(OSD，Overcharge Safety Device)，目前这个安全设计在很多电池上都能看到。一般是一个金属薄片，配合fuse使用，fuse可以设计到正极集流体上，过充时电池内部产生的压力使得OSD触发内部短路，产生瞬间大电流，从而使Fuse熔断，从而切断电池内部电流回路。&/p&&p&壳体一般为钢壳或者铝壳，随着市场对能量密度的追求的驱动以及生产工艺的进步，铝壳逐渐成为主流。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&方形电池特点&/b&&/p&&p&方形电池是国内较早推广的一种动力电池形式。2016年数据显示，国内圆柱、软包、方形锂电池产量分别为13.92GWh、21.64GWH、28.14GWh，占比分别为21.85%、33.97%、44.17%。方形电池重新获得了市场的重视。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&优点，&/b&方形电池封装可靠度高；系统能量效率高；相对重量轻，能量密度较高；结构较为简单，扩容相对方便，是当前通过提高单体容量来提高能量密度的重要选项；单体容量大，则系统构成相对简单，使得对单体的逐一监控成为可能；系统简单带来的另外一个好处是稳定性相对好。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&缺点&/b&，由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产，所以市场上有成千上万种型号，而正因为型号太多，工艺很难统一；生产自动化水平不高，单体差异性较大，在大规模应用中，存在系统寿命远低于单体寿命的问题。&/p&&p&说到这里，不能不提一下2017年7月颁布，今年2月正式实施的国家推荐标准《GB/T
电动汽车用动力蓄电池产品规格尺寸》，其中针对方形电池，给出了8个系列的尺寸，如下图和下表所示。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-6ddfd20e542b_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&499& data-rawheight=&227& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&499& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-6ddfd20e542b_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-a1ebbbab8fea8_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&785& data-rawheight=&362& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&785& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-a1ebbbab8fea8_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&个人觉得，对电芯规格尺寸做出引导，短期也许没有特别明显的效果，甚至有人觉得这个时候给出指导意见，会束缚行业发展，而改变产品尺寸，对电芯生产来说，还不仅仅是工装模具的问题，影响甚大。但作为一个推荐标准，只要能够给筹备新生产能力和做产线调整的厂家一个倾向，长期来看，必然对规格尺寸逐渐的向系列化方向发展有推动作用。而电芯和模块的一致性，是真正实现梯次利用的前提。至于技术路线在今后可能出现跨越，其实并不影响没有出现跨越之前向可见目标前进的努力。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&主要厂家&/b&&/p&&p&刚刚在“电池中国”看到两张表格，国内主要厂商信息都在这里了。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-e4e46c3baa7ecb9a15bf339_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&667& data-rawheight=&392& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&667& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-e4e46c3baa7ecb9a15bf339_r.jpg&&&/figure&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-3af1228b4dbeb89c65705_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&667& data-rawheight=&373& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&667& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-3af1228b4dbeb89c65705_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&数据来源：动力电池应用分会研究部整理&/p&&p&&br&&/p&&p&国外的主要厂家三星SDI，正极材料主要采用NCA和NCM，方形铝壳。著名案例宝马i3。三星官网显示的方形电池单体。产品包括高能量的BEV(纯电动)60Ah、94Ah电池； PHEV(插电式混合电动车)26Ah、37Ah电池(26Ah会逐渐被37Ah取代)；HEV(混合电动车)5.2Ah、5.9Ah电池；高功率电池(4.0Ah、11Ah)，共4个系列。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-a39016ecfa511ed486d66f8a226871be_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&884& data-rawheight=&506& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&884& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-a39016ecfa511ed486d66f8a226871be_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&典型方形电池模组&/b&&/p&&p&&br&&/p&&p&下图是三菱2011年的i-MiEV电池模块， PCB板采集cell的电压、温度，两端通过螺栓紧固。cell之间是最常见的busbar和螺栓连接方式。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-86d693cc2d1c03bf057fe_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&571& data-rawheight=&274& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&571& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-86d693cc2d1c03bf057fe_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&接下来是2012MY丰田普瑞斯PHEV电池模块，采用线束（现在来看这种线束的采集方式，感觉在有些场合下是十分麻烦的，存在隐患）来采集cell信息，也是采用螺栓的连接方式，不过增加了橙色的部分进行保护。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-698dc1fcaecc_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&571& data-rawheight=&206& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&571& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-698dc1fcaecc_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&下面是2014MY大众捷达HEV的电池模块，通过侧面的两根压条来紧固模块，端板外侧加上塑料盖板进行绝缘。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-3c7d4bba8aeda779468f_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&571& data-rawheight=&206& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&571& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-3c7d4bba8aeda779468f_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&大众eGolf2015MY电池模块，端板的设计的功能比较丰富，减重的同时满足了结构强度需求，还达到了组装时的需求，采用PCB板采集cell信息，模块两端只需要留出低压接头（现在采用这种方式的模块越来越多了）。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-64ebad15937c45bbd2c4d809395cdde8_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&571& data-rawheight=&213& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&571& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-64ebad15937c45bbd2c4d809395cdde8_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&下图是奥迪2014年的一个PHEV2的模块设计概念图，匹配液冷板的设计，从爆炸图可以看到上面看不到的一些内部结构。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-26a94d29c19fe_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&571& data-rawheight=&267& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&571& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-26a94d29c19fe_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&宝马i3，使用三星SDI方形电芯。电池包共有8个模组组成，每个模组有12个电芯串联，共计96个电芯串联，183km续航版本使用94Ah电芯，如下图所示。（说明一下，下图不是现在传说中的那个最新版，网上流传的视频显示最新版的pack箱体已经与前面版本不同。）铝焊接模组壳体，四角有安装过孔固定到pack箱体内，结构简单，有利于实现自动化制造。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-bee6d6bb1a0_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&640& data-rawheight=&426& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&640& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-bee6d6bb1a0_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&方形电池把容量做大，相对圆柱电芯要容易，在提升容量的过程中，受到的限制比较少。但随着单体体积的增加，也出现了一些问题，比如侧面鼓胀严重，散热困难且不均匀性增大。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&方形电池典型问题和应对&/b&&/p&&p&&b&1）侧面鼓胀问题&/b&&/p&&p&锂离子电池在充放电过程中电池的内部存在一定的压力(经验数据0.3～0.6 MPa)，在相同的压力下，受力面积越大，电池壳壁的变形越严重。引起电池膨胀的重要原因：化成时形成SEI 的过程中产生气体，电池内气压升高，由于方形电池平面结构耐压能力差，因此造成壳体变形；充电时电极材料晶格参数发生变化，造成电极膨胀，电极膨胀力作用于壳体，造成电池壳体变形；高温贮存时，少量电液分解及由于温度效应气&/p&&p&体压力增大，造成电池壳体变形。在以上三个原因中电极膨胀而引起的壳体膨胀是最主要原因。&/p&&p&方形电池的鼓胀问题是一个通病，特别是大容量方形锂离子电池更为严重，电池鼓胀会造成电池的内阻增加、局部的电液枯竭甚至壳体破裂，严重地影响了电池的安全性及循环寿命。&/p&&p&张超等人给出的方案，利用小结构形式，&b&加强壳体强度；优化排列方式两个角度&/b&，解决方形电池鼓胀问题。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-2c49bd67a3c264f1e332d4edb604364a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&433& data-rawheight=&341& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&433& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-2c49bd67a3c264f1e332d4edb604364a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&加强壳体强度，&/b&把原来的平面壳体设计成加强结构，并以向壳体内部打压的方式，测试壳体加强结构设计的效果，按照固定方式的不同（固定长度方向和固定宽度方向），分别测试。可以明显观察到加强结构的作用。以宽度固定情形为例，在0.3Mpa压力下，有加强结构的变形量为3.2mm，而没有加强结构的壳体变形量达到4.1mm，变形量降低了20%以上。&/p&&p&宽度固定条件下打压：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-869acbc15aaa0f32a6f551a432c35a6a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&508& data-rawheight=&168& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&508& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-869acbc15aaa0f32a6f551a432c35a6a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&长度固定条件下打压：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-49bc34dcf90e4d759ee76_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&468& data-rawheight=&152& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&468& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-49bc34dcf90e4d759ee76_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&优化模组中电芯排列方式，&/b&研究人员对比了两种排列型式，如下图所示，变形量如下面表格所示。对比发现，排列方式Ⅱ的厚度方向变形量明显小于排列方式Ⅰ。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic4.zhimg.com/v2-d92b685fef3b8ec03c6e44_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&514& data-rawheight=&453& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&514& data-original=&https://pic4.zhimg.com/v2-d92b685fef3b8ec03c6e44_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-3aa352f9d707c8cb68a65dac92f6a27a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&537& data-rawheight=&96& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&537& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-3aa352f9d707c8cb68a65dac92f6a27a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&2）大型方形电池散热性能变差&/b&&/p&&p&随着单体体积的增大，电池内部发热部分距离壳体的距离越来越长，传导的介质、界面越来越多，使得散热变得困难，并且在单体上，热量分布不均的问题越来越明显。&/p&&p&吴伟雄等人进行了一项研究，实验采用3.2 V/12 Ah 的方形锂离子电池，其基数如表1 所示。电池充放电设备为新威CT-ANTF,测试过程中环境温度为31 ℃，散热方式为空气冷却，用温度巡检仪记录电池的温度变化。实验步骤：&/p&&p&1) 压充电，用12A 电流给电池充电至充电截止电压3.65V止电流1.8A；&/p&&p&2) 搁置，充电后搁置1 小时以使电池稳定；&/p&&p&3) 恒流放电，以不同的倍率放电至放电截止电压2 V。其中，放电倍率分别按为1C、2C、3C、4C、5C、6C 设定。&/p&&p&如下图所示，为不同放电倍率下电池表面的温度变化，可以看到，随着倍率增加，温度也越来越高，各放电倍率对应的电池表面最高温度分别为38.1、48.3、56.7、64.4、72.2、76.9 ℃。3C 倍率放电时，最高温度已超过50 ℃。6C 时温度达到了76.9 ℃且超过50 ℃的时间为470 s，占到了整个放电过程的三分之二，这对于电池安全持续工作非常不利。&/p&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-53cfa80afeb8fdb752d7a_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&436& data-rawheight=&300& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&436& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-53cfa80afeb8fdb752d7a_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&利用相变材料作为导热介质，附着在单体电芯表面，散热效果得到大幅度改善。&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-32aad884dd3_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&514& data-rawheight=&361& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&514& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-32aad884dd3_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&施加导热材料后的温升对比如下图所示：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-15fa5ef5ca5f8da0f5c256_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&432& data-rawheight=&292& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&432& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-15fa5ef5ca5f8da0f5c256_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&另外，也有方案，将导热材料与水冷相结合&/b&，让水冷系统把导热材料吸收过来的热量传递到系统外部去，其形式如下图所示：&/p&&p&&br&&/p&&figure&&img src=&https://pic2.zhimg.com/v2-3ec3b27a81b4ae370d84c_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&687& data-rawheight=&362& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&687& data-original=&https://pic2.zhimg.com/v2-3ec3b27a81b4ae370d84c_r.jpg&&&/figure&&p&&br&&/p&&p&&br&&/p&&p&锂电池系统，对于防止热失控问题，最理想的就是能够直接检测到每一颗电芯的参数（最基本的温度，电压、电流等），这样的话，即使没有新型物美价廉功能好的新型传感器出现，对热失控的预警和处置也都会成为可能。系统内电芯数量少，这应该是方形电池重要的竞争力之一。&/p&&p&&br&&/p&&p&&b&延伸阅读：&/b&&/p&&p&软包锂电池，一片铝塑膜引发的技术特性&/p&&p&&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//mp.weixin.qq.com/s%3F__biz%3DMzU4NjE1MDEzOQ%3D%3D%26mid%3D%26idx%3D1%26sn%3Dfec1ace7e861f2chksm%3Dfdfefa68ca89737eeae5b51ede35e347adc4e59f7f6af388%26scene%3D21%23wechat_redirect& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&储能电池种类梳理（完全篇）&/a&&/p&&p&&a href=&https://link.zhihu.com/?target=http%3A//mp.weixin.qq.com/s%3F__biz%3DMzU4NjE1MDEzOQ%3D%3D%26mid%3D%26idx%3D1%26sn%3Dd7b25d17bb9f7dc83e88ac%26chksm%3Dfdfefa26cacda59cdabe2e497%26scene%3D21%23wechat_redirect& class=& wrap external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&设计一款电池包，电芯要怎么选？（完全篇）&/a&&/p&&p&&br&&/p&&p&本文由“动力电池技术”整理自OfWeek锂电网，电池中国，129Lab，吴伟雄的文章“基于相变材料的方形动力电池散热模拟研究”和张超的文章“一种耐变形的方形锂离子电池设计”，其余图片来自互联网公开资如有版权问题，请联系微信号：NEVKEPU，以便及时删除。本文只做学习交流之用，切勿用于商业用途。&/p&&p&&/p&
本文主要介绍方形锂电池基本结构，优缺点，典型模组；电池做大以后侧面鼓胀问题及应对，散热不良问题及应对。共3500字，大约9分钟可以读完。 方形电池基本结构如上面爆炸图所示，一个典型的方形锂电池，主要组成部件包括：顶盖，壳体，正极板、负极板、隔膜…
&figure&&img src=&https://pic3.zhimg.com/v2-40fdbe64cd70cc9a6e5e067_b.jpg& data-rawwidth=&975& data-rawheight=&820& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&975& data-original=&https://pic3.zhimg.com/v2-40fdbe64cd70cc9a6e5e067_r.jpg&&&/figure&&p&一直想个分类讲一讲锂电领域的那些牛人，而每当想起这个话题脑袋里就会浮现一连串的响亮名字，其中不得不提的当然就是锂电之父John B. Goodenough。 然而John B. Goodenough的名字过于响亮，让一般人不敢妄加品论。所以我决定先酝酿酝酿再在专栏里对他“指手画脚”。突然想起来这几天某材料领域的在国内的某知名公众号上所说的材料领域的那些“开山鼻祖”，其中锂电池领域被评选为“开山文章”和“引用率最高”的文章确是来自于加拿大University of Waterloo里Linda F. Nazar 的一篇Nature Materials。感兴趣的朋友可以移步看看这篇文章：&/p&&a href=&http://link.zhihu.com/?target=https%3A//www.nature.com/articles/nmat2007& data-draft-node=&block& data-draft-type=&link-card& class=& external& target=&_blank& rel=&nofollow noreferrer&&&span class=&invisible&&https://www.&/span&&span class=&visible&&nature.com/articles/nma&/span&&span class=&invisible&&t2007&/span&&span class=&ellipsis&&&/span&&/a&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-f31e609dd7e65322bee70_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&780& data-rawheight=&406& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&780& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-f31e609dd7e65322bee70_r.jpg&&&/figure&&p&我第一次看到这篇公众号文章的时候真的是要笑掉大牙了。首先是因为一篇没John B. Goodenough名字的文章竟然被称为锂电领域的“开山鼻祖”，其次是因为一篇引用数为688的文章竟然被当做锂电领域的“引用率最高的文章”，殊不知任何一个配叫锂电大牛的人他的最高引文章不可能只有688，更何况这篇文章的引用数在Linda F. Nazar本人的文章里引用排名都进不了前10。心里默默鄙视了一下这个所谓高人气材料公众号的同时，我倒是注意了这篇文章的通讯作者 Prof. Linda F. Nazar. 虽然她并没有John B. Goodenough那样无可动摇的地位。但是不可否认，她也是锂电池领域众多新星里面闪耀的一颗。同时因为她所在的单位University of Waterloo听上去并不是那么让人熟悉，我决定这次讲一讲这个锂电领域里这颗特别的新星。&/p&&p&首先简单介绍一下University of Waterloo，随便一搜在知乎上也有讨论这个的文章&/p&&p&&a href=&https://www.zhihu.com/question/& class=&internal&&在滑铁卢大学 (University of Waterloo) 就读是怎样一番体验？&/a&&/p&&p&滑铁卢大学在加拿大也不算最好的大学，但是确是一个很有意思的大学。他的世界排名最高也在100多名，包括在加拿大国内的大学排名一般在5-6名左右徘徊。同时，这个学校位于加拿大最大的城市多伦多100多公里外的一个小城滑铁卢市，是一个相对小型的大学。看上去这是一个随随便便就淹没在名校林立的北美的大学。然而，有意思的是这个大学的本科录取线在加拿大是数一数二的，甚至有时候会超过加拿大能排进世界前50的前三所大学。同时更有意思的是这个大学也孕育了锂电领域的一个杰出的女性Linda F. Nazar。&/p&&p&首先来一张Professor&br&Nazar课题组主页的照片&/p&&figure&&img src=&https://pic1.zhimg.com/v2-ac77a522c8958274dbf7b4_b.jpg& data-caption=&& data-size=&normal& data-rawwidth=&1060& data-rawheight=&669& class=&origin_image zh-lightbox-thumb& width=&1060& data-original=&https://pic1.zhimg.com/v2-ac77a522c8958274dbf7b4_r.jpg&&&/figure&&p&从这里就可以看出这是一个以物理化学实验为组的，化学性比较强的以实验为组的课题组。组里主要涉及的实验手段有x射线，中子绕射，拉曼