精密鋼球在汽車(chē)零配件里有舉足輕重的作用，現(xiàn)在因?yàn)槲覈?guó)大部分的生產(chǎn)廠(chǎng)家要么是資質(zhì)不夠，要么是質(zhì)量不行。大部分精密鋼球，特別是軸承鋼球都是進(jìn)口日本或其他國(guó)家的。中山市紅潤(rùn)泰精密鋼球有限公司（原廣東鋼球廠(chǎng)）雖然成立時(shí)間不長(zhǎng)，但經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，已經(jīng)成功地為中外合資的汽車(chē)零配件公司提供高精密度的軸承鋼球，通過(guò)不斷地改進(jìn)和學(xué)習(xí)，中山紅潤(rùn)泰生產(chǎn)制造的精密度鋼球?qū)?huì)更好，質(zhì)量更高！
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摘要：著眼于影響鋰離子電池密度的因素，綜述了電池正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜、結(jié)構(gòu)和內(nèi)阻的研究現(xiàn)狀，綜述了為提高鋰離子電池能量密度而進(jìn)行的一致性管理和安全管理研究現(xiàn)狀。提高鋰離子電池能量密度受安全和成本等因素制約,提高電池管理水平是充分利用電池能量的有效途徑。
關(guān)鍵詞：鋰離子電池；正極；負(fù)極；一致性；安全性；能量密度
由于環(huán)保與能源的壓力，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)替代傳統(tǒng)燃油汽車(chē)作為交通運(yùn)輸工具是目前必然趨勢(shì)。2009年前電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力源的主流是鎳氫電池[1]，目前電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)界用得更多的是鋰離子電池。電動(dòng)汽車(chē)電池要求高的能量密度、功率密度，低的價(jià)格，長(zhǎng)的壽命，良好的使用安全性和環(huán)境安全性[2]，目前鋰離子電池這些性能遠(yuǎn)未能滿(mǎn)足需要，這是電動(dòng)汽車(chē)還是未能商業(yè)化原因之一，尤其是電池能量密度不能滿(mǎn)足要求是商業(yè)化瓶頸之一……
1 電池材料與結(jié)構(gòu)
電池反應(yīng)物質(zhì)的選擇確定了電池的理論容量、電動(dòng)勢(shì)，確定了電池的理論能量密度，由于極化電壓的存在、電池內(nèi)阻的存在、活性物質(zhì)利用不完全、電池非反應(yīng)物質(zhì)的存在等原因，實(shí)際能量密度必然小于理論能量密度，兩者關(guān)系如下[4]……
1.1 正極材料
由式2可知，提高電池電動(dòng)勢(shì)，可以提高鋰離子電池的理論能量密度。目前業(yè)界大多用相對(duì)于鋰0-1V的碳材料作為鋰離子電池的負(fù)極[4]，要提高電池電動(dòng)勢(shì)就要著力提高正極電位，要使電池電動(dòng)勢(shì)在3V以上，正極材料必須使用4V級(jí)別的材料。正極電位與晶格能、離子化能、鋰離子溶液的溶劑化能有關(guān)，其中晶格能影響最大，因此電池電動(dòng)勢(shì)主要由正極結(jié)晶結(jié)構(gòu)決定[5,6]。理論上采用電化當(dāng)量更小的正極材料可以得到更高的理論能量密度，但達(dá)到理論能量密度的程度受到反應(yīng)原理、材料結(jié)構(gòu)、制造工藝、制造成本、環(huán)保和安全等因素制約……
1.2 負(fù)極材料
理論上凡是能嵌入鋰離子的物質(zhì)都可以作為鋰離子電池的負(fù)極，儲(chǔ)鋰能力是確定電池能量密度的關(guān)鍵因素。目前業(yè)界的主流是用碳素材料作負(fù)極，其化學(xué)組成通常用……
1.3 電解液
鋰離子電池用電解液的電導(dǎo)率一般只有0.01s/cm甚至更低,是酸性電池和堿性電池的幾百分之一，因此鋰離子電池在大電流放電時(shí)來(lái)不及從電解液中補(bǔ)充Li+,會(huì)發(fā)生電壓下降。提高電導(dǎo)率是提高電池能量的途徑之一，對(duì)電解質(zhì)的改性或?qū)ふ姨娲娊赓|(zhì)、對(duì)溶劑優(yōu)化都沒(méi)有取得突破性的進(jìn)展，通過(guò)增加添加劑，比如電極碳包覆和摻雜金屬、金屬離子……
1.4 隔膜
隔膜的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)是孔隙率、浸潤(rùn)性和熱安全性，其中的孔隙率通過(guò)影響電導(dǎo)率來(lái)影響電池的能量密度。隔膜核心生產(chǎn)技術(shù)是造孔工藝，目前主要問(wèn)題是隔膜的厚度……
1.5 原理與結(jié)構(gòu)
鋰離子電池的充放電過(guò)程，實(shí)際就是鋰離子在正負(fù)電極間的遷入和遷出、嵌入和脫嵌過(guò)程，此過(guò)程伴隨著與鋰離子等當(dāng)量電子的遷移。這個(gè)過(guò)程必然存在極化現(xiàn)象，也就存在著極化電壓，極化電壓升高，電池能量下降。影響電極極化的因素很多，電解液組……
2 電池內(nèi)阻
內(nèi)阻是電池運(yùn)行狀態(tài)重要特性參數(shù)之一，同時(shí)它表征著電池壽命，其大小衡量電子和離子在電極間傳輸難易程度，是影響電池放電效能的重要性因素[24]。內(nèi)阻初始大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響，使用過(guò)程中受多種因素影響。溫度對(duì)電池的能量有著重要影響，影響途徑有多種，主要通過(guò)影響電池內(nèi)阻來(lái)影響能量，溫度變化可引起阻抗變量和化學(xué)反應(yīng)的變化，而內(nèi)阻的變化反過(guò)來(lái)又影響溫度的變化。溫度對(duì)鋰……
3 電池一致性
鋰離子電池單體電壓都不超過(guò)4V，而為了提高電動(dòng)機(jī)的效率，工作時(shí)需要幾十、上百節(jié)電池串聯(lián)，由于制造過(guò)程中工藝上的問(wèn)題和材質(zhì)的不均勻，這些電池單體之間的初始電壓、內(nèi)部阻抗、放電容量和工作溫度必然存在差異，這個(gè)一致性問(wèn)題影響電池組能量密度的提高。王震坡、麻友良等[30,31]研究認(rèn)為，使用時(shí)，由于電池組中各個(gè)電池的所處位置溫度、通風(fēng)條件、充放電過(guò)程等差別的影響，在一定程度上增加了電池的電壓、內(nèi)阻及容量等參數(shù)的不一致，其中溫度的影響較大。電池的材料存在差異，工作過(guò)程中必然形成溫度差異，如上所述，鋰離子電池的一個(gè)特點(diǎn)是內(nèi)部阻抗是溫度的函數(shù)，使用過(guò)程中每個(gè)電池單體溫度變化情況不一致引起制造時(shí)就存在的不一致現(xiàn)象更加明顯……
4 電池安全性
鋰離子電池起火或爆炸的誘導(dǎo)原因是管理系統(tǒng)失效、散熱能力不足[4]。過(guò)充電使負(fù)極表面沉積有金屬鋰，鋰活性非常高，極易與氧氣發(fā)生反應(yīng)，且是比熱最高的金屬，而金屬鋰的……
5 總結(jié)與展望
自1991年被索尼公司發(fā)明以來(lái)，鋰離子電池發(fā)展到今天已有20年的歷史，無(wú)數(shù)科研人員力圖通過(guò)種種途徑提升它的能量密度，主要有通過(guò)優(yōu)化材料的合成工藝、材料納米化以提高正負(fù)極的嵌鋰容量，通過(guò)添加導(dǎo)電材料以提高電導(dǎo)率、減低極化電壓，以此來(lái)提高電池的性能，也有開(kāi)發(fā)替代材料的研究，期間也有某些材料在實(shí)驗(yàn)室?guī)缀醯玫嚼碚摫热萘康膱?bào)道，但商業(yè)化生產(chǎn)條件無(wú)法等同實(shí)驗(yàn)條件，目前商業(yè)化生產(chǎn)的各種鋰離子電池的能量密度僅有實(shí)驗(yàn)室的1/5左右。在影響鋰離子電池能量密度的關(guān)鍵因素未取得突破時(shí)，提高電池的管理水平、盡可能利用電池能量是提高電動(dòng)汽車(chē)水平的有效途徑。
能量是電壓與容量乘積的產(chǎn)物，目前常見(jiàn)的各種鋰離子電池輸出電壓都在3-4V之間，即使電極容量得以提高到理論值，電池能量密度也僅是汽油、柴油的十幾分之一，鋰離子電池汽車(chē)所有性能要達(dá)到傳統(tǒng)燃油車(chē)水平是不可能的。相比傳統(tǒng)燃料，鋰離子電池有著更多引起爆炸的因素，從這個(gè)角度看，電動(dòng)車(chē)輛有著更大的安全隱患，尤其是在目前電池安全管理技術(shù)不足夠先進(jìn)的情況下更是如此。版權(quán)所有：《汽車(chē)零部件》
