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        鋰離子電池正極材料質(zhì)量管理方式研究及分析

        2018-09-28 00:12:34顧然
        智富時(shí)代 2018年8期
        關(guān)鍵詞:鋰離子質(zhì)量管理

        顧然

        【摘 要】隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,鋰離子電池的安全性問題已經(jīng)成為動(dòng)力電池發(fā)展的重要因素,要求相關(guān)人員對(duì)鋰離子的電池的材料和性能進(jìn)行更進(jìn)一步的分析,有效的促進(jìn)鋰離子電池的發(fā)展。本文主要闡述鋰離子電池正極材料質(zhì)量主要影響因素及有效管理方式。

        【關(guān)鍵詞】鋰離子;電池正極;質(zhì)量管理

        2017年度中國鋰離子電池出口額達(dá)到80.48億美元,同比增長17.6%,出口數(shù)量為17.11億個(gè),同比增長12.8%。在2017年度中國鋰離子電池出口額30強(qiáng)企業(yè)排行榜中,進(jìn)入榜單前十企業(yè)分別是:索尼電子(無錫)有限公司、寧德新能源科技有限公司、深圳市比亞迪鋰電池有限公司、松下能源(無錫)有限公司、三星環(huán)新(西安)動(dòng)力電池有限公司、三洋能源(蘇州)有限公司、天津三星視界有限公司、樂金化學(xué)(南京)信息電子材料有限公司、南京樂金化學(xué)新能源電池有限公司和無錫日立麥克賽爾有限公司。

        據(jù)數(shù)據(jù)顯示:前30強(qiáng)鋰離子電池企業(yè)出口額合計(jì)24.68億美元,占鋰離子電池出口總額的30.7%。其中,索尼電子(無錫)有限公司3.77億美元位居第一,寧德新能源科技有限公司以2.883億美元排名第二,深圳市比亞迪鋰電池有限公司以2.882億美元居于第三。

        一、鋰離子電池正極材料質(zhì)量

        鋰離子電池材料中的金屬雜質(zhì)是主要的關(guān)注指標(biāo),當(dāng)正極材料中存在金屬雜質(zhì)(如Cu、Fe、Zn等)時(shí),在電池的化成階段,當(dāng)電壓滿足這些金屬的氧化還原電位時(shí),這些金屬就會(huì)先在正極發(fā)生氧化反應(yīng)再到負(fù)極還原,當(dāng)負(fù)極處的金屬單質(zhì)逐漸累積到一定程度,就會(huì)導(dǎo)致電池自放電現(xiàn)象的產(chǎn)生,鋰離子電池的自放電問題將會(huì)帶來致命的影響,因而從源頭上減少金屬異物尤為重要。

        鋰離子電池正極材料由于生產(chǎn)工序較長,整個(gè)生產(chǎn)過程比較繁瑣,因此在制造的過程中,需要重視每個(gè)環(huán)節(jié),減少金屬異物引入的風(fēng)險(xiǎn),所以對(duì)于正極材料供應(yīng)商的設(shè)備硬件、生產(chǎn)自動(dòng)化程度和現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量管理水平提出了更高的要求,但是材料的供應(yīng)商由于受到成本的限制,設(shè)備自動(dòng)化程度較低、現(xiàn)場(chǎng)防呆放錯(cuò)措施少、生產(chǎn)制造過程不穩(wěn)定很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題,對(duì)風(fēng)險(xiǎn)不能進(jìn)行有效的識(shí)別和管控。因此制造商要保證電池性能的穩(wěn)定性,盡量減少自放電的問題發(fā)生,需要通過5M1E多維度去進(jìn)一步降低金屬異物的引入風(fēng)險(xiǎn)。如提高人員素質(zhì)、加強(qiáng)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)、物料工藝改善、生產(chǎn)環(huán)境的管控等。

        鋰離子電池材料由于粒度較?。ㄎ⒚准?jí)),容易吸收空氣中的水分(特別是高鎳材料),從而導(dǎo)致鋰離子正極材料水分超標(biāo),在電池正極材料的調(diào)漿過程中,如果正極材料的水分比較高,攪拌漿料時(shí)PVDF溶解度會(huì)降低,從而出現(xiàn)凝膠的現(xiàn)象,影響電池整體加工的性能,對(duì)電池的電性能指標(biāo)如容量、內(nèi)阻、循環(huán)等都會(huì)帶來一定的影響,因此需要重視正極材料中水分的影響。目前水分管控措施主要有管道運(yùn)輸、密閉防護(hù)、鋁塑包裝、環(huán)境干燥等措施。

        正極材料批次間的一致性差,在制漿的過程中會(huì)帶來波動(dòng),導(dǎo)致漿料的固含量和粘度不穩(wěn)定。近幾年隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,越來越多的電池廠商提出了一致性的管控目標(biāo),在正極材料的生產(chǎn)過程中,對(duì)設(shè)備穩(wěn)定性、技術(shù)水平、生產(chǎn)過程的制成能力、質(zhì)量管控能力提出更高要求,制定改善一致性的措施,有效的防治質(zhì)量出現(xiàn)的問題,目前主要通過混合包裝、工藝優(yōu)化、設(shè)備自動(dòng)化改善、質(zhì)量工具的應(yīng)用、理化指標(biāo)精細(xì)化管控(如粒度、振實(shí)、比表、游離鋰、金屬雜質(zhì)、磁性異物等)等方式來提升材料的一致性。

        二、鋰離子電池正極材料質(zhì)量管理方式

        (一)提高鋰離子電池的安全性

        要想有效地解決鋰離子動(dòng)力電池的安全性問題,主要從以下幾個(gè)問題著手:對(duì)于電池的熱效應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì),盡量避免不合理使用,防止產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象,保證電解液的安全性。使用合格的正極材料、管控正極材料的水分、金屬雜質(zhì)等指標(biāo),提高生產(chǎn)過程的制成能力,增強(qiáng)批次間一致性。

        越來越多的大容量鋰離子動(dòng)力電池投入使用[1],出現(xiàn)了越來越多的安全性問題比如內(nèi)短路、自放電等,若是這一問題不能得到很好的克制將會(huì)影響到鋰離子動(dòng)力電池實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、多領(lǐng)域應(yīng)用的步伐。鋰離子動(dòng)力電池的安全問題如自爆、電火、漏液等,會(huì)對(duì)其實(shí)用化進(jìn)展產(chǎn)生極大的阻礙。

        隨著科學(xué)研究的日益先進(jìn),出現(xiàn)了越來越多的新型鋰離子動(dòng)力電池材料,新材料的應(yīng)用也在一定程度上緩解了安全性能方面存在的問題。所以對(duì)于新型的鋰離子動(dòng)力電池材料的開發(fā)和制備,能夠有效的增加鋰離子動(dòng)力電池的安全性能。

        (二)掌握電池正極材料市場(chǎng)

        材料廠商應(yīng)該重點(diǎn)考慮的問題是鋰離子電池正極材料的質(zhì)量管理,對(duì)于市場(chǎng)進(jìn)行更詳細(xì)的了解,充分進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備,一旦市場(chǎng)有需求就可以迅速投產(chǎn),搶占市場(chǎng)先機(jī)。如果準(zhǔn)備不足,就會(huì)降低市場(chǎng)的占有率,因此提前做好相關(guān)的研究和了解,有利于促進(jìn)市場(chǎng)中競(jìng)爭(zhēng)地位的提升。隨著電動(dòng)汽車不斷的發(fā)展,近幾年的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,對(duì)正極材料的選擇越來越重視。

        (三)采取創(chuàng)新管理模式

        近幾年,大部分的企業(yè)開始重視科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,并且對(duì)鋰離子材料的經(jīng)費(fèi)做好充足的準(zhǔn)備,因?yàn)橹挥谐渥愕慕?jīng)費(fèi)才能對(duì)新項(xiàng)目進(jìn)行更深的研究,并支持項(xiàng)目的科技創(chuàng)新,“基礎(chǔ)性研究”與“創(chuàng)新性研究”,孰輕孰重,是企業(yè)首先考慮的問題?;A(chǔ)性研究在現(xiàn)有產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進(jìn)行提升、改進(jìn),市場(chǎng)占有率高,一旦投入市場(chǎng),直接可以生產(chǎn)、包裝、銷售,短時(shí)間取得可觀的利潤。而創(chuàng)新型研究則注重新品的開發(fā)與創(chuàng)新[2],走在市場(chǎng)的前沿,研發(fā)成果不一定很快投入市場(chǎng),客戶對(duì)研發(fā)成果也處于試用階段,一旦市場(chǎng)成熟將迅速進(jìn)入市場(chǎng),搶占先機(jī),占有市場(chǎng)的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)?;A(chǔ)性研究是實(shí)現(xiàn)公司經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵,而創(chuàng)新型研究是公司成為行業(yè)領(lǐng)跑者的關(guān)鍵,是搶占市場(chǎng)先機(jī)的利器,二者缺一不可。電池正極材料市場(chǎng)更新?lián)Q代快,企業(yè)始終要站在研發(fā)的最前沿,研發(fā)一代、儲(chǔ)備一代、推廣一代,對(duì)產(chǎn)品不斷進(jìn)行優(yōu)化升級(jí),才能在變化無常、更新?lián)Q代頻繁的電池材料市場(chǎng)大環(huán)境下立于不敗之地。

        (四)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)

        在快速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)時(shí)代,知識(shí)產(chǎn)權(quán)已經(jīng)成為了一個(gè)企業(yè)增強(qiáng)自己核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要資源保障,在企業(yè)發(fā)展中占據(jù)著重要地位[3]。知識(shí)產(chǎn)權(quán)最重要的一部分就是專利,專利權(quán)能夠有效的保護(hù)自己的發(fā)明成果不被盜取,減少科研成果流失的可能性,更能夠利用壟斷利潤對(duì)研發(fā)投入進(jìn)行彌補(bǔ),對(duì)于科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展也有著重要作用。鋰電池目前的發(fā)展機(jī)遇和前景非常好,但是擁有較高的專利壁壘已經(jīng)嚴(yán)重阻礙了中國鋰電池行業(yè)進(jìn)步,我國鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還有很長的一段路要走,在這個(gè)過程中要不斷進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和經(jīng)驗(yàn)積累,促進(jìn)中國鋰電池行業(yè)發(fā)展。

        科技研發(fā)不是單純地埋頭搞研發(fā),而是通過下游客戶了解市場(chǎng)、分析市場(chǎng),進(jìn)而確定研究方向,確保產(chǎn)品順應(yīng)發(fā)展潮流,適應(yīng)市場(chǎng)變化。加強(qiáng)與客戶的交流,聯(lián)合開發(fā)、整合下游企業(yè)資源,可以更好地滿足最終用戶需求。加強(qiáng)同行、同產(chǎn)業(yè)間技術(shù)協(xié)作,整合優(yōu)勢(shì)資源,展開聯(lián)合創(chuàng)新,開發(fā)顛覆性的技術(shù),進(jìn)一步豐富產(chǎn)品種類,強(qiáng)化生產(chǎn)技術(shù)在同行業(yè)中的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力,實(shí)現(xiàn)共贏。

        三、結(jié)論

        新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的發(fā)展需要不斷的改革創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)[4],只有通過不斷的進(jìn)行科技創(chuàng)新,才能使企業(yè)在市場(chǎng)上長久立足。企業(yè)科技創(chuàng)新需要通過市場(chǎng)分析來引導(dǎo),結(jié)合市場(chǎng)變化不斷的進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,全面發(fā)展公司的技術(shù)實(shí)力,通過分析客戶需求、對(duì)于相關(guān)競(jìng)爭(zhēng)企業(yè)分析、利用高等院校的技術(shù)、資源優(yōu)勢(shì),對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)進(jìn)行妥善管理,不斷增強(qiáng)企業(yè)與客戶,企業(yè)與市場(chǎng)之間的互動(dòng),以保證企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)情況下,使得鋰離子電池材料能夠在市場(chǎng)上占有一定地位,并長久的發(fā)展下去。

        【參考文獻(xiàn)】

        [1]賈紅英.鋰離子電池正極材料的質(zhì)量管理[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2017,14(17):174-175.

        [2]張欣.統(tǒng)計(jì)過程控制技術(shù)應(yīng)用于鋰離子電池制造[J].電池,2016,46(03):161-164.

        [3]呂春風(fēng). 黑龍江普萊德公司石墨深加工項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)管理研究[J].吉林大學(xué),2015.

        [4]彭彥玲,陸超淵.鋰電工具及其電池組運(yùn)輸分類與要求[J].電動(dòng)工具,2015(01):16-21.

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