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日本新宇宙COSMOS產(chǎn)品在鋰電池行業(yè)的應用-江西江崎介紹
01鋰電池行業(yè)現(xiàn)狀
海關總署數(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；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動力的裝置。從不同技術路線來看，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。動力鋰電池應用領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，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)應用
無論是動力鋰電池的下游應用，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系列等也已廣泛應用于各大小鋰電池制造企業(yè)。
應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，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、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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