铜川锂电池废材料回收之在重型卡车领域的应用展望
磷酸铁锂电池在重卡领域的应用在加速拓展。工信部公示了最新一批《道路机动车辆生产企业及产品公告》，新能源物流车方面出现了16款重卡，其中10款明确搭载磷酸铁锂电池。而且电动重卡凭借超高的经济性已经被例如公铁联运、矿场、钢厂、港口等领域所采用。行业预计在“十四五”期间，纯电动重卡渗透率可以达到10%，如果2025年重卡销量达到100万辆，纯电动重卡预计近10万辆。
以一汽解放J6P纯电换电牵引车为例，其配备的是宁德时代的磷酸铁锂电池，电量达282kWh。如果以250kWh作为平均水平来计算，10万辆重卡至少需要配备25GWh的电池。
铜川锂电池废材料回收之锂电池的失效的方向
锂电池的失效分析分为两个方向:
其一为基于锂电池失效的诊断分析, 是以失效为出发点, 追溯到电池材料的失效机理, 以达到分析失效原因的目的;
其二为基于累积失效原因数据库的机理探索分析, 是以设计材料的失效点为出发点, 探究锂电池失效发生过程的各类影响因素, 以达到预防为主的目的.
铜川锂电池废材料回收之失效现象分为显性和隐性
虽然产品的诞生伴随着失效,但失效为人们所认知是从失效现象开始, 所以失效分析工作要始于失效现象。首先应从锂电池失效现象着手，锂电池失效现象是锂电池失效分析的第一步, 是最直接最重要的失效信息之一。若没有充分掌握和分析锂电池失效的信息,则不能准确获取锂电池失效的根本原因,因而不仅不能提供建设性建议或可靠性评估。失效现象分为显性和隐性两部分。
显性指的是直接可观测的表现和特征,例如失效现场出现并可通过粗视分析观察到的表面结构破碎和形变,包括起火燃烧、发热、鼓胀(产气)、变形、漏液、封装材料破损及畸变、封装材料毛刺、虚焊或漏焊、塑料材质熔化变形等。
隐性指的是不能直接观测而需要通过拆解、分析后得到的或者是模拟实验中所展现的表现和特征,例如通过实验室拆解检测到的微观失效,以及模拟电池中电学信息等.
铜川锂电池废材料回收之锂电池的失效分析
国家标准GB3187-82中定义:“失效(故障)—— 产品丧失规 定的功能。对可修复产品，通常也称为故障。”锂电池的失效是指由某些特定的本质原因导致电池性能衰减或使用性能异常。锂电池的失效主要分为两类:一类为性能失效, 另一类为安全性失效。
性能失效指的是锂电池的性能达不到使用要求和相关指标,主要有容量衰减或跳水、循环寿命短、倍率性能差、一致性差、易自放电、高低温性能衰减等;安全性失效指的是锂电池由于使用不当或者滥用,出现的具有一定安全风险的失效,主要有热失控、胀气、漏液、析锂、短路、膨胀形变等。
铜川锂电池废材料回收之磷酸铁锂材料的价格趋势
磷酸铁锂材料的产销情况、市场集中度及价格趋势 磷酸铁锂电池大势逆袭的趋势下，磷酸铁锂材料其产销情况、市场集中度、价格也随之发生变化。从产销数据上看， 2017-2018年产量保持在7-8万吨，2019开始储能领域的需求增长导致总产量提升至9-10万吨，2020年由于下半年需求旺盛，磷酸铁锂产量增至14万吨。2021年新能源汽车、重卡、船舶、电化学储能等多个领域需求共同释放，估算今年磷酸铁锂材料需求达到25万吨左右。从市场集中度方面，2020年磷酸铁锂电池市场集中度较高，几家头部企业占据了大概80%-90%的市场份额。
从价格方面来看，由于磷酸铁锂电池出货量增加导致的短期供需紧张，磷酸铁锂材料从2020年11月初开始涨价， 2021年初，主流磷酸铁锂材料价格为4-4.3万元/吨左右，储能用磷酸铁锂材料价格为3.5-3.8万元/吨左右，动力用磷酸铁锂材料价格为4.3万元/吨左右。但考虑到行业总磷酸铁锂材料产能并不小，同时受上游矿产期货影响较小，预计2021年磷酸铁锂材料价格将在小幅上涨后维持平稳运行。
铜川锂电池废材料回收之电池制作的差异性
现阶段,不同厂家的材料体系、电池型号、制备方法和流程都存在一定的差异,其电化学性能、物化性能及安全性能都受到直接影响,这给失效分析带来了更多的变量和不确定性。现行的锂离子电池测试标准多针对电池单体或电池包等产品的安全性及电性能的测试,如IEC 61960, JIS-C-8711主要侧重于锂离子电池的电性能测试; IEC 62133, UL2054, UL1642 和JISC-8714等标准主要侧重于电池产品的安全性能的测试标准。
国内现行多款测试分析标准,多数以材料为出发点,涉及材料性能和含量的测定方法, 如表1所列。此外, 针对电池组和电池包的 GB/T 31467《电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统》, 以及针对单体电池制定的GB/T 18287《移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范》包含了部分安全检测和性能测试项目。
铜川锂电池废材料回收之锂电池系统性的发展,
失效分析已在机械领域和航空领域得到系统性的发展, 而在锂电池领域还未得到系统的研究.本文对锂电池失效分析的定义、失效表现、失效原因、分析内容、分析流程等进行了简述。未来失效分析将可能从以下几个方面进行:
首先是对电池基础问题的研究工作, 这部分是失效分析的基础, 需借用先进表征分析技术对材料、电芯的结构、性质以及反应规律进行探究;
其次是对不同体系、不同失效表现的电池的测试分析技术进行规范化、标准化和模块化,并在此基础上建立高效、准确、普适的失效分析流程,这部分是失效分析体系化的必由之路; 再次是充分利用计算机模拟技术对影响锂电池性能的多因素、多环节等模拟分析,以缩短数据库积累周期,考虑多因素之间的相互作用;
最后是对失效分析方法和思路进行归纳和模块化,使之能对不同的体系保持良好的移植性, 例如钠离子电池、全固态电池、锂硫电池、空气电池等。
铜川锂电池废材料回收之锂电池过充过程中的产热
锂电池过充过程中的产热包括：可逆熵变热、焦耳热、化学反应热和内短路释放出来的热。其中化学反应热包括Mn溶解、金属锂与电解液反应、电解液氧化、SEI膜分解、负极分解和正极（NCM111和LMO）分解释放出的热。各反应的焓变和激活能。电解液氧化电位、负极容量和热失控起始温度是过充的三个关键参数。
三个关键参数对过充性能的影响。可以看出电解液氧化电位的提高能大大提高电池的过充性能，而负极容量对过充性能影响不大。
