高能环保镍锌电池技术简介.ppt 18页
元力电池动力高能环保镍锌电池技术介绍动力2013.06元力镍电项目组名录1 2 项目背景及市场分析高能环保镍锌电池介绍3 国内外镍锌电池现状二次电池全球市场简介： 全球二次电池市场总额约超过4000亿元人民币。 我国铅酸电池已达1300亿只，锂离子电池已达20-300亿只，在整个行业中占据主导地位。 全球二次电池市场分布如下： 一、项目背景及市场分析 镍锌电池作为镍电池的一种，与铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池相比，具有极高的综合性能。电池和锂离子电池。 ，优势明显，可替代铅酸、镍镉、镍氢、锂离子电池全部或部分市场。 基于镍锌电池的性能，替代市场约为2200亿，在电动汽车领域也具有巨大潜力。 优势，汽车电池潜在市场规模超过1800亿。 单位：亿元 锌镍电池的生产已有100多年的历史。 敦和于1887年申请了德国专利。1930年，爱尔兰布鲁姆公司已将锌镍电池用于火车动力和火车照明。
但由于其锌电极循环寿命短、深放电能力差等历史原因，该类电池发展缓慢。 1950年，前苏联开始研究锌镍电池，获得了比能量为46.2wh/kg、循环寿命约为24～70次的电池。 1966年，美国在无线电设备中用密封锌镍电池取代了镉镍电池，循环寿命达到100～200次。 1978年，美国阿迪纳电气公司开发出寿命为200次循环、比能量为75wh/kg、放电倍率0.5C、深度放电60%的锌镍电池组，用于电动汽车。 20世纪90年代，锌镍电池因其优异的电性能、原材料丰富、成本低廉而成为未来电动汽车的主要候选电池。 锌镍电池再次被提到研究的重要位置。 然而，经过10多年的研发始终未能圆满解决枝晶问题，研发热情有所下降。 2、高能环保镍锌电池介绍。 镍锌电池的历史。 镍锌电池的反应机理。 2、高能环保镍锌电池介绍。 正极片()、负极片()、隔膜纸()、顶盖、外壳(罐)、绝缘层()等镍锌电池结构：2、高能环保镍锌简介镍锌电池是一种安全、环保、低成本的电池，具有优良的电性能。 该类型电池具有以下优点： 1、环保，无铅、无镉、无有机溶剂、无PF5等有毒物质； 2、安全，水基电解液，比任何种类的锂离子电池都安全； 3、成本低，能量密度高，可达80-110Wh/Kg、200-300Wh/L； 4、抗过充过放能力强，抗滥用，无需昂贵的精密BMS控制； 5、倍率性能好，放电中压1.65-1.7V，无记忆效应； 6、高低温循环性能好，使用范围-20℃-60℃； 7、比容量高（/g），是成熟二次电池中负极比容量最高的。
镍锌电池势必会逐步取代镍镉、镍氢和铅酸的大部分市场，锂离子电池的相当一部分市场也将被其取代。 整个未来市场可以达到千亿。 2、高能环保镍锌电池介绍 镍锌电池特点 镍锌电池正负极生产工艺 2、高能环保镍锌电池介绍 电池名称 镍镉电池镍锌电池 NCM 标称电压 1.2V 1.6V 3.2V 3.6V 充电 放电电压范围 1.0-1.5V 1.3-2.0V 2.0-3.8V 3.0-4.2V 连续放电倍率 10C-20C 10-20C 10-20C 10-15C瞬时放电倍率 30C 25C 25C 20C 1C/10C 寿命 500 次以上 400 次 500 次以上 300 次以上 1C/15C 寿命 200 次 200 次以上 200 次以上 100 次以上 安全性 优 优平均 较差 高温性能 良好 平均 较差 电池组安全控制不需要特殊器件，只需恒流源，而温度控制不需要特殊器件，只需恒流源和温度控制。 保护板控制比较复杂。 保护板控制比较复杂。 18V工具电池数量 15PCS 11PCS 6PCS 5PCS 典型型号 SC型(1500\) SC型(1500\) 18650/ 18650/ 带PCB板或充电器恒流恒压控制功能的安全控制模式电池组 18V电池组成本45元 35元 65元 50元 控制板价格 不需要 不需要 30-60元/PCS 30-55元/PCS 18V电池组价格 65元/套 暂无价格 85元/套 85元/套 18V电池组重量约500g 约300g 约300g 约200g 倍率型电池性能比较 镍锌电池的综合性能极其优异，在安全性和成本方面具有明显优势。 与镍镉电池、磷酸铁锂电池在循环寿命方面的差距进一步缩小，市场前景广阔。
2、高能环保镍锌电池介绍及与主流二次电池性能对比。 从上表可以看出，镍锌电池：与铅酸电池、镍镉电池相比，环保且能量密度高； 与锂离子电池和镍氢电池相比。 比，安全且成本低。 与铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池相比，分析显示总替代市场约为2200亿，汽车电池潜在市场超过1800亿。 因此，镍锌电池是一种市场潜力巨大的产品。 二次电池分类 锂离子电池（能量型） 锂离子电池（倍率型） 镍氢电池 镍镉电池 铅酸电池 镍锌电池 标称电压 3.0V-----3.7V 3.0V-----3.7 V 1.2V 1.2V 2.0V 1.6V 体积能量密度 350-550wh/l 200-350wh/l 300-350wh/l 160-180wh/l 65-80wh/l 200-300Wh/l 重量能量密度 150-250wh/kg 100 -150wh/kg 80-100wh/kg 60-80wh/kg 40-60wh/kg 80-110wh/kg 安全性差 总体安全 安全安全 安全环保 更环保 更环保 更环保 镉污染 铅污染 环保 最好工作温度 0 ℃-45 ℃ 0℃-45 ℃ -20 ℃-45 ℃ -20 ℃-60 ℃ -40 ℃-70 ℃ -20 ℃-60 ℃ 成本（元/Wh） 1.4-2.5/Wh 2.0-3.0 /Wh 1.4 -1.8/Wh 0.9-1.2/wh 0.55-0.7/Wh 0.65-0.75/Wh 二、高能环保镍锌电池简介 我国对镍锌电池的研究最早商业化的锌-中国镍电池企业为福建厦门三环艾尔西公司。
公司与美国合作，引进美国能源公司（ERC）技术，批量生产锌镍电池。 其产品主要有方形和圆柱形锌镍电池两大系列。 该产品具有重量轻、功率高、循环寿命长、无污染等优点。 可广泛应用于绿色交通（电动汽车、混合动力汽车、电动摩托车、电动自行车）、电动轮椅、电动工具等产品。 该公司宣传资料显示，其锌镍电池的循环寿命已超过500次，比能量达到50Wh/kg。 但目前市场上尚无批量供货。 深圳沃特玛集团利用国内技术基础，于2008年向市场推出多批次AA、AAA圆柱型锌镍电池及电池组，主要针对中低端玩具市场。 其生产规模已达到日产量3万个。 该公司的电池芯的循环寿命约为130次。 后来由于种种原因，两家公司都没有继续生产密封锌镍电池。 此外，江苏海斯达公司、深圳格瑞普公司、河南环宇集团等也开展了大量的研究工作。 中南大学、南开大学、武汉大学、浙江大学、天津理工大学等高校科研机构也对锌镍电池进行了较为深入的研究，并在多家期刊杂志上有相关研究报告。 3、国内外镍锌电池的现状。 我国镍锌电池的现状。 我国镍锌电池研究[J]. 美国电化学公司采用了一种新的电池系统来降低锌在碱溶液中的溶解度，并对电解质进行了大量的研究。 ，如在电解液中添加磷酸盐、硼酸盐、偏硼酸盐等电解质。
减少了锌负极的变形和枝晶生长问题。 20世纪80年代末，该公司推出的锌镍电池已接近实用要求。 美国能源公司在锌阳极和隔膜方面做了大量的研究工作。 主要方法是在锌负极中添加氢氧化钙、氢氧化钡等物质，通过形成不溶性锌酸盐来减少电解液中锌活性物质的溶解和腐蚀。 该公司还在锌负极中添加了具有高析氢过电势的金属氧化物，并通过还原这些氧化物来提高电池性能。 该公司使用多层隔膜将正极和负极分开。 通过上述措施，锌镍电池的性能得到了很大的提高，其技术已转让给福建省厦门三全一二喜公司。 通用汽车在负极中添加了氢氧化钙和四氧化铅，使用聚乙烯作为负极粘合剂，负极和正极用不同材料热封，并使用低浓度电解液。 正负极的容量比为1：3，其循环寿命可达300次左右。 劳伦斯伯克利实验室从1980年就开始进行相关研究，其负极主要由氧化锌、氧化铅、新闻纸和聚四氟乙烯组成。 负极隔膜为聚丙烯微孔膜，正极为无纺尼龙。 使用添加氟化物和碳酸根离子的电解液，可以降低Zn的溶解度。 所开发的锌镍电池比功率可达200-300W/kg，循环寿命从100次提高到450次左右。 欧美镍锌电池现状 3、国内外镍锌电池现状 松下做了较多的研发：主要改进正负极、辅助电极和隔膜。
负极与橡胶粘合形成网状，正极由导电材料制成，采用多层结构； 粘结剂采用聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）、橡胶、水玻璃等； 隔板由不锈钢纺丝尼龙和聚烷基砜覆盖层制成。 汤浅在正负极、隔膜、电解液等方面进行了大量的工作。 早在1973年就生产出500Ah锌镍电池。 该小型密封锌镍电池组样品电池标称容量为30Ah，标称电压为17V，比能量为65Wh/kg，循环次数为400次，但没有量产信息。 。 三洋对锌镍电池的正极和负极进行了广泛的研究。 采用粘合法制备负极并添加氧化铊，正极添加稀土添加剂，隔膜上涂覆一薄层聚氧乙烯烷基脂肪酸胺。 该电池公司开发的大型密封锌镍电池用于驱动车辆和便携式电子仪器。 三星技术研究院生产的180Ah单体电池总电压为180V，正极采用烧结镍制成，隔膜采用聚丙烯无纺布制成。 比能量为65 Wh/kg，比功率为220W/kg，循环寿命为300次（80% DOD），组合电池可用于踏板车和电动汽车，但尚未有量产信息。 日韩镍锌电池现状 三、国内外镍锌电池现状 镍锌电池存在的问题 1、锌负极枝晶——目前主流技术只能缓解，不能根除，通过负极和电解液添加剂2.锌负极的变形---通过制备新型负极材料解决了这个问题。 3、锌负极腐蚀——目前主流技术已基本通过添加电解液添加剂的方式解决。 4、锌负极钝化---通过在负极配方中添加添加剂，这个问题得到了极大的减弱。 3、国内外镍锌电池现状。 镍锌电池的技术难点。 技术问题的解决方案。 电极添加剂Ca(OH)2，可显着提高锌镍电池的性能。 Ca(OH)2的作用 主要与锌电极放电产物ZnO形成锌酸钙(Ca(OH)2·2Zn(OH)2·2H2O)化合物。 它的溶解度小，可以降低锌化合物在电解液中的溶解度，从而减少锌的变形，大大改善锌电极的状况。
但动力学研究表明，锌酸钙的形成和分解速度较慢，因此电池的高倍率充放电性能较差。 Pb、Bi、In等金属氧化物在碱性溶液中的平衡电位比Zn的平衡电位更正。 当电极充电时，金属比 ZnO 更早形成。 当电极放电时，这些金属基本上不溶解。 Zn主要负责阳极的形成。 溶解反应。 这些附加金属提高了电极表面的电导率并防止锌电极钝化。 而且，由于这些金属具有较高的析氢过电势，它们抑制了阴极的析氢反应，从而有效地减缓了锌在碱性溶液中的反应。 的腐蚀。 电极中添加Pb、Sn、Bi2O3、Ti2O3等物质后，电极的循环寿命显着提高，但作用机制尚不十分清楚。 有人认为这类添加剂在电极上形成导电通道，有利于充电过程。 另一些人认为，此类添加剂可以与锌络合，使锌保持在受控状态并防止锌枝晶的生成。 三、国内外镍锌电池现状元力动力电池