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日本新宇宙COSMOS產(chǎn)品在鋰電池行業(yè)的應(yīng)用-江西江崎介紹
01鋰電池行業(yè)現(xiàn)狀
海關(guān)總署數(shù)據(jù)顯示，2023年中國電動載人汽車、鋰電池和太陽能電池等“新三樣"產(chǎn)品合計出口1.06萬億元，*突破萬億元大關(guān)；國家工業(yè)和信息化部數(shù)據(jù)顯示，2023年全國鋰電池總產(chǎn)量超過940GWh，同比增長25%，行業(yè)總產(chǎn)值超過1.4萬億元。2023年我國鋰電池出口總額達到4574億元，同比增長超過33%，在“新三樣"出口中占比高達到43.15%；中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會的數(shù)據(jù)顯示，2023年，全球儲能電池出貨量為173GWh（以終端口徑統(tǒng)計），同比增長60%，其中中國儲能電池出貨約159GWh，占比92%。并且，2024年中國鋰電池市場出貨量預計將超1100GWh，同比增長超27%，正式進入TWh時代。其中動力電池出貨量超820GWh，同比增長超20%；儲能電池出貨量超200GWh，同比增長超25%。
動力鋰電池
動力鋰電池是以鋰離子電池為材料的一種高能量密度的、能夠儲存電能并可再充電的、為汽車或電動工具供應(yīng)動力的裝置。從不同技術(shù)路線來看，根據(jù)正極材料的不同，動力鋰電池可分為三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池;根據(jù)封裝方式的不同，動力鋰電池可分為軟包電池、方形電池和圓柱電池;根據(jù)電解質(zhì)的不同，動力鋰電池可分為液態(tài)電池、固態(tài)電池。動力鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域主要包括電動汽車、電動兩輪車、電動船舶、無人機等。
近年來，我國動力鋰電池產(chǎn)能快速擴張，截至2023年6月，我國動力鋰電池產(chǎn)能已達1860GWh/年，尤其是在新能源汽車產(chǎn)銷大幅上漲及動力鋰電池出口增加的牽引下，動力鋰電池銷量及裝車量仍將呈持續(xù)上升趨勢。
02鋰電池行業(yè)安全對策
隨著新能源汽車的普及，其使用的動力電池的安全可靠性受到廣泛重視，尤其是導致動力電池頻繁起火的熱失控問題，已然令不少用戶聞風喪膽。根據(jù)應(yīng)急管理部門的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2023年第一季度自燃率上漲了32%，平均每天就有8輛新能源車發(fā)生火災（含自燃）。按照燃油車的保有量為3.95億輛，而新能源汽車為891.5萬輛計算，燃油車的季度起火率為萬分之0.46，而新能源汽車的季度起火率為萬分之0.72。新能源汽車今年一季度起火率是燃油車的1.54倍。
鋰電池熱失控
熱失控是一種劇烈發(fā)生、危害性高，帶有鼓包，脹氣，膨脹甚至爆炸過程的現(xiàn)象，引發(fā)因素較多，包括短路、高溫、擠壓、針刺等。鋰電池內(nèi)部變化隨溫度升高產(chǎn)生不同影響，在高溫作用下，電池中的電解液、隔膜、流體都處于不穩(wěn)定狀態(tài)，如果與氧氣接觸則可能伴隨劇烈燃燒從而引起電池爆炸，對于人員可能產(chǎn)生重大損失。搭載了鋰電池的純電動汽車在熱失控后釋放出熱量，短時間內(nèi)造成短路引發(fā)起火，且電池內(nèi)部的起火會引發(fā)連鎖反應(yīng)，導致車內(nèi)人員逃生的時間變得十分倉促。此外，鋰電池的起火也更具危險性，一方面，火場溫度高，即使火勢熄滅后，也需要大量的水降溫；另一方面，鋰電池受破壞后具有復燃危險。
COSMOS鋰電池行業(yè)應(yīng)用
無論是動力鋰電池的下游應(yīng)用，還是生產(chǎn)制造的過程，其安全保障無疑是決定今后鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈能否行穩(wěn)致遠的關(guān)鍵之一。COSMOS一直致力于鋰電池行業(yè)氣體檢測產(chǎn)品的研發(fā)與試驗，應(yīng)對鋰電池熱失控的一氧化碳傳感器為電動汽車的行駛安全保駕護航，另外，可在高溫環(huán)境下直接對NMP廢氣進行在線檢測的直插式氣體探測器KD-12HT、搭載有內(nèi)置泵可檢測爐內(nèi)高溫殘留、尾排中微量NMP氣體的PD-12系列、以及可在生產(chǎn)環(huán)境中檢測鋰電池電解液DMC（DEC）、NMP微量泄漏的KD-12S系列等也已廣泛應(yīng)用于各大小鋰電池制造企業(yè)。
應(yīng)對鋰電池熱失控安全性問題：
一氧化碳傳感器
動力鋰電池熱失控中釋放的氣體主要有CO2、CO和H2，這些氣體來自活性物質(zhì)、電解液和粘結(jié)劑的分解；熱失控中正極會發(fā)生分解釋放O2，這些O2與空氣中的O2會與電解液發(fā)生反應(yīng)，生成CO2和CO，隨著O2消耗，CO2的濃度也逐漸降低，CO的濃度隨著O2的消耗也逐漸提高；此外，還有少量CO2在滿電態(tài)的負極表面發(fā)生還原生成CO。通過集成溫度、煙霧、CO氣體和電解液揮發(fā)氣體等多種探測傳感器，實現(xiàn)對電池熱失控多種狀況的探測。
應(yīng)對鋰電池熱失控
1.超長壽命10年
2.可電池驅(qū)動
3.對一氧化碳選擇性
4.對一氧化碳具有很高的線性輸出特性校準簡便易行
電極片涂布過程中的氣體檢測：KD-12HT
漿料中的溶解劑NMP氣體在高溫烘烤過程中易發(fā)生爆炸，需要進行在線監(jiān)測。NMP氣體比較特殊，常溫常態(tài)下為液態(tài)，使用氣體采樣方案不適合此工況。COSMOS開發(fā)了能夠在高溫環(huán)境下直接進行檢測的探測器KD-12HT直插式氣體探測器,可在160℃高溫環(huán)境下直接檢測。
型號:KD-12HT系列
1.檢測NMP氣體
2.量程0-100%LEL
3.準確檢測爐內(nèi)的濃度
4.傳感器能夠在160°C環(huán)境下工作
5.一目了然的顯示氣體濃度和報警狀態(tài)
6.一根磁棒即可，現(xiàn)場進行各種調(diào)整操作
7.顯示部可左右旋轉(zhuǎn)90度(KD-12HT-TL共通)
漿料攪拌工藝及生產(chǎn)環(huán)境中的氣體檢測：PD-12&KD-12S系列
PD-12系列搭載內(nèi)置泵，可檢測爐內(nèi)高溫殘留、尾氣排放的微量NMP氣體、微量檢測；KD-12S系列可在生產(chǎn)環(huán)境中檢測鋰電池的電解液DMC（DEC）、NMP的微量泄漏。
鋰電池充放電過程中的氣體檢測：PS-7
鋰電池在出貨前需對其進行充放電測試，此過程中會產(chǎn)生氫氣，另外主流的三元鋰電池用的電池液檢測，催化物在充電過程中還有氟化氫氣體產(chǎn)生，需要檢測。
隨著儲能技術(shù)的更新迭代、儲能產(chǎn)業(yè)鏈的日益完善，以鋰電池儲能為代表的新型儲能必將成為我國現(xiàn)代能源體系中保障安全供應(yīng)、實現(xiàn)綠色低碳轉(zhuǎn)型的重要形式。未來，COSMOS也將根據(jù)不斷變化的市場需求，積極助力新型儲能的多場景應(yīng)用，共同推動鋰電池新能源產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量健康可持續(xù)發(fā)展。
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