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电池配料粘量仪

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电池配料粘量仪相关的资讯

  • 客户见证--LSA100 可视化粉末接触角测量仪助力新能源燃料电池的研发
    新年伊始,万象更新,我们的生活又翻开新的一页。2020年已转眼逝去,2021年迎着朝霞到来。在人们还在沉浸在元旦佳节喜气洋洋的气氛之时,我司工程师已赴四川成都中自环保科技股份有限公司为客户安装调试德国LAUDA Scientific公司生产的LSA100光学接触角测量仪。中自环保科技股份有限公司以催化剂技术为核心,致力于天然气、柴油、汽油等燃料发动机排放后处理催化剂(器)以及氢燃料电池的研发,多次获得省部科技进步奖项。承担国家多项重点项目,科研精度高,任务繁重。一直以来,测量电池碳粉的润湿性是困扰他们的难题,为了解决这个难题,他们与多家国内外厂商经过多次的沟通交流,最终选择了东方德菲仪器公司提供的德国Lauda Scientific LSA100光学接触角测量仪。配有可视化粉末测量功能的LSA100 接触角测量仪是德国Lauda Scientific 公司最新推出的新产品,它不仅可以完成常规的接触角及表界面张力的测量,还可以根据Washburm法完成粉末接触角的测量,实现了washbutm 法粉末测量的可视化,是目前世界上唯一实现washburm法可视化的接触角测量仪。 成都中自环保公司的燃料电池碳黑粉末样品具有颗粒小,比表面积大,难压片,难清洗等特点,采用传统的重量Washburm法测量,往往装样困难,清洗困难,还容易产生底部外润湿液面的问题,从而影响粉末接触角的测量结果。然而LSA100接触角测量仪以便捷的加样方式,易清洗的双开口样品管,独特的液面恒定系统,克服了样品自身的测量困难,并弥补了传统重量法测量的缺陷。使燃料电池炭黑粉末的测量变得更快速、更便捷。 客户对使用LSA100非常满意! 东方德菲致力于为中国客户提供最先进的表面测量仪器、最专业的技术服务,此次,我们能够助力国家新能源燃料电池的研发,我们也倍感自豪和骄傲!
  • 北斗仪器出席2023锂电池用胶粘材料技术与应用创新论坛
    2023(第一届)锂电池用胶粘材料技术与应用创新论坛,我们在现场等您 顺应中国锂电池产业迅猛高速发展的形势,为助推中国锂电池用胶产业快速高质发展, 粘接资讯、新材料产业联盟、深圳市电池行业协会等单位特携手于在深圳联合举办 “2023(第四届)中国新兴用胶市场技术创新与发展论坛“暨 “2023(第一届)锂电池用胶粘材料技术与应用创新论坛”。2023(第一届)锂电池用胶粘材料技术与应用创新论坛,我们在现场等您造成电池出故障的原因有以下几个方面 新能源汽车,是解决能源、环境、城市交通等问题的一个主流趋势,也是未来汽车产业发展的一个主要方向。作为新能源汽车的动力之源,动力电池出故障是引起安全性的主要原因,新能源汽车约80%故障来源于动力电池。调查发现,造成电池出故障的原因有以下几个方面:电池漏液、局部短路、绝缘受损。当电池受到外力撞击、过度充放电热量堆积时都可能产生上述问题,最造成起火爆炸事故。为提高动力电池的安全性,对胶黏剂的选择也提出了更高要求。北斗仪器-我们在现场等您广东北斗精密仪器有限公司作为此次参展商,给大家携带了一款我们的明星产品-CA200视频接触角测量仪,该产品适用于固体表面处理评价、等离子清洗效果分析、表面清洁度分析、固液体之间或固体黏驸特性研究、液体配方设计、表面印刷性能的表征、分析表面改性、玻璃(包括塑料或金属等固体)表面润湿性研究等。在手机制造、玻璃制造、表面处理、材料研究、化学化工、半导体制造、涂料油墨、电子电路、纺织纤维、医疗生物等领域,接触角测量已经成为了一项评估表面性能的重要仪器。
  • 蔡司《新能源汽车电池质量保证白皮书》:工业检测助推动力电池高质量发展
    新能源汽车行业竞争迈入新阶段,市场呈现多元化趋势,产品不断升级与创新。在此竞争环境下,动力电池企业成为关键角色,致力于提高电池性能、安全性和降低成本,以满足市场需求。加强质量管控成为动力电池企业提升竞争力和行业可持续发展的关键举措。近日,蔡司正式发布《新能源汽车电池质量保证白皮书》,该报告通过趋势解读、技术解析和未来挑战等方面,解析了动力电池企业如何运用质量控制手段来实现技术创新和降本增效,并从"更高性能、更高安全、更优成本"三个角度出发,阐述了工业检测在动力电池研发和生产中扮演的重要角色。白皮书首先从电芯入手,分析多种检测维度,如何通过探索电池材料和结构,提高电池性能,推动新能源汽车电池基础研究取得更大突破。一、对新型电芯的探索,永无止境动力电池产品的高安全性、高能量密度、高倍率性能、经久耐用和更低成本,是决定其是否能取得市场成功的关键因素。竞争打法的全面升级,意味着在"性能"、"安全性"、"成本"这三 个方面的全面升级。电池企业都想在这些关键因素上表现优异,这就需要超过同行的质量控制手段。首先就要在研发环节,充分了解和控制电池相关材料的特性,选择良好的材料。材料从根本上决定着电池性能。通过改进材料提高电池性能、优化电池老化机制、应用新型材料、改变电芯结构是电芯研发的主要方向。例如,材料体系方面,采用新型材料体系(高镍正极、硅基负极、锂金属负极、固态电解质等),提高单体能量密度;或者研制出磷酸锰铁锂,探索钠离子电池的商业化应用,降低成本;或者加快固态电池的研发进程,使电池性能更高,更耐久。电芯形状方面,方形电池,尤其是LFP短刀兼顾性能、集成与制造,成为主流企业的优选方案之一;大圆柱电池也是热门方向,特斯拉和宝马均已提出具体的实施规划。快充技术方面,多家主机厂开始导入800V高电压平台,并联合电池企业推出2C~4C快充方案。材料的改性、新型材料的研制、电芯结构的设计,往往多策并举,促成电池的升级和创新。诸如,从2020年到现在,由特斯拉开局,国内电池企业共同推进的大圆柱电池拥有极其独特的杀手锏:1. 由于采用钢壳的圆柱外壳以及定向泄压技术,电芯本身的束缚力比较均匀,有效抑制膨胀,为电池包的整体安全提供第一层的有力保障。这也使大圆柱电池在材料上的探索更加大胆,当下高比能路线下的主流用材,高镍三元正极材料、硅基负极材料在大圆柱电池上的使用更为广泛。2. 全极耳设计,电池直接从正极/负极上的集流体引出电流,成倍增大电流传导面积,缩短电流传导距离,从而大幅降低电池内阻,提高充放电峰值功率。对于更低成本的锰铁锂电池体系,宁德时代的M3P电池将在第三季度搭载于特斯拉国产Model 3改款车型。网络不断有消息指出M3P电池就是LFMP磷酸锰铁锂电池。宁德时代则在调研中表示,准确说来,M3P不是磷酸锰铁锂,还包含其他金属元素——该公司将其称为"磷酸盐体系的三元"。容百科技在8月10日的全球化战略发布会上指出,其LFMP率先实现了73产品(锰铁比)大批量供货,并以此为基推进LFMP与三元的复合产品M6P以及下一代工艺产品。他们认为,到2030年,广义的三元材料和磷酸盐仍旧占据主体,三元里面的高镍材料、磷酸盐里面锰铁锂以及钠电都会迎来非常高速的增长。另一方面,行业也需要支持更高倍率的动力电池。这就需要电池企业在加强电池热管理的同时,还要从电池材料(尤其是负极材料的选择和微观结构的设计)、电极设计、电池形状等出发,降低内阻、加强散热,提高电池的倍率性能。目前已有多个企业推出快充电池方案。欣旺达在今年上海车展着重推出其闪充电池,在核心材料上部署了专有技术,自主设计闪充硅材料技术、高安全中镍正极和新型硅基体系电解液技术等关键技术,支持电动汽车10分钟可从20%充至80%SOC,让充电像加油一样快。二、工欲善其事,必先利其器在电池企业为大众剖析"高性能"、"高安全"、"低成本"电池新品之时,"自研"、"微观"、"纳米级包覆"、"掺杂"、"原位固态化技术"等关键词频频闪现,为主流电池材料进行改性之外,加速LFMP、固态电池等新类型电池的应用。以近年火热的LMFP为例,该类型电池原存在导电性能、倍率性能以及循环性能较差等问题,但随着碳包覆、纳米化、离子掺杂等改性技术的进步,其电化学性能得以改善。甚至,目前企业正在研究将LFMP或NCM组合使用,兼具低成本、高安全性及高能量密度的优势。蔚来使用的150kW半固态电池,由卫蓝新能源提供,采用了原位固态化技术。该技术是通过注液保持良好的电解质与电极材料的原子级接触,之后将液体电解质部分或全部转换为固体电解质,这样的好处是能够做到原子尺度的结合,而不是宏观的把电极材料和固态电解质压在一起。凡此种种,不一而足,充分展现出电池基础研发人的耐心值和创造力,犹如炉火纯青的雕刻家,对微观结构有着清晰的掌握,将每一个微小的纹路都打磨得精雕细琢。正所谓"工欲善其事,必先利其器",更优秀的动力电池产品离不开更高效有力的检测工具。材料的微观结构表征是电芯研发的关键,目前多种材料表征方法被推出并得到广泛应用。在研发环节,工程师利用光学显微镜、X 射线显微镜、3D 检测来观察电极材料,检测电极缺陷并分析电池失效原理。还可观察材料的粒径尺寸、各种成分的配比及分布情况等,加深研发人员的认识和理解。这些都可以在提高研发效率的同时更好的改善电池性能,进而为材料、工艺的改进提供依据。三、电池材料的二维显微成像和表征光学显微镜利用光学原理对物体进行放大,最早成型于 17 世纪。光学显微镜的分辨率与可见光的波长(390~780nm)有关,其最大放大倍数可达 1000 多倍,实现微米级别分辨率,在生命科学、材料科学等领域被广泛应用。在动力电池研发中,光学显微镜可用来观察电极结构,检测电极缺陷并分析电池失效原理、观察锂枝晶的生长行为等,进而为材料、工艺的改进提供依据。不过,由于受制于可见光的波长,光学显微镜的放大倍数有限,无法实现对更微观结构的观测,而电子显微镜则很好的解决了这个问题。电子显微镜最早由英国物理学家卢卡斯于 1931 年发明,利用电子束代替光束,最大放大倍数可达 300 万倍,实现纳米级别分辨率。由于电子显微镜具备更高的分辨率,在电池研发中,搭配不同的探头,可以得到多维度的信息(成分、表征信息,粒度尺寸,配料占比等),实现对正负极材料、导电剂、粘结剂及隔膜等更微观结构的检测(观察材料的形貌、分布状态、粒径大小、存在的缺陷等)。常用的观察样品表面形貌的电子显微镜是扫描电子显微镜(SEM)。由于具备高分辨率,SEM 能清楚地反映和记录材料的表面形貌特征,因此成为表征材料形貌最为便捷的手段之一。配合氩离子抛光技术(又称 CP 截面抛光技术),SEM可以完成对样品内部结构微观特征的观察和分析。这也是目前最有效的制备锂电池材料极片解剖截面的制样方式。SEM还可以用来观测电池颗粒循环老化的情况。目前,经分析发现,颗粒碎裂表征成为学者改善正极材料性能的切入点。四、电池检测:从 2D 走向 3D传统的检测手段通常局限在 2D 平面,但 2D 图像会有局部偏差(比如,制备样品时刚好切到没有问题的部位),3D 图像可以更好的表征材料结构,使检测结果更为直观,有助于加深研发人员的认识和理解,提高研发效率的同时更好的改善电池性能。在不对电池进行拆解的情况下,通过 X 射线显微镜可以对电池内部特定区域进行高分辨率成像,实现样品的 3D 无损成像,分辨电极颗粒与孔隙、隔膜与空气等,可以大大简化流程,节省时间。高分辨率显微 CT 可以实现电池内部结构的三维可视化,解决因拆卸等原因造成的内部结构二次损伤等难题,清晰地展示出电池内部的真实情况。在此,X 射线显微镜技术得到应用。当前,CT 成像的精度进入亚微米阶段,可以对电池材料及孔隙进行分析检测。在 X 射线显微镜的基础上,蔡司推出了可以实现随时间(4D)变化的微观结构演化表征方法。利用空间分辨率可达 50nm、体素尺寸低至 16nm 的真正的纳米级三维 X 射线成像,可以获得更多信息,识别更微小的细节特征。目前,X 射线显微镜可达到最高 50nm 级别的分辨率,当需要研究更高分辨率的细节时,则需要用到新一代聚焦离子束(FIB)技术。FIB 利用高强度聚焦离子束(通常为镓离子)对材料进行纳米加工,配合扫描电镜(SEM),可同时实现对样品的加工和观察。目前,蔡司和赛默飞都推出了聚焦离子束显微镜。蔡司双束电镜 Crossbeam 系列结合了高分辨率场发射扫描电镜 (FESEM) 的出色成像和分析性能和 FIB 的优异加工能力,无论是用于多用户实验平台还是科研或工业实验室,利用 Crossbeam 系列模块化的平台设计理念,都可基于自身需求随时升级仪器系统(例如使用Laser+FIB 进行大规模材料加工)。在加工、成像或是实现三维重构分析时,Crossbeam 系列将大大提升 FIB 的应用效率。当需要分析各种成分的分布,需要模拟仿真,需要看到内部结构时,FIB 可以依托低电压成像,能扫描更多 3D 细节,可以做多种测试,令研发工作成效更高。五、电池的原位测试和多技术关联应用无论是光学显微镜,电子显微镜,还是 X 射线显微镜和工业 CT,不同的测试手段各具优势,适用于不同的场景。但一种检测手段常常无法完全表征材料属性。所以,行业将不同的测试设备协同应用,实现多手段的关联,则可以在测试中得到多维度的信息,使结果更为直观。早期,多手段关联的出发点,是以不同分辨率来观察被测对象的需求。例如,CT和X 射线显微镜可以无损探测,但分辨率相对较低,因此,初看材料时,就可以利用二者先观看形貌特征。扫描电镜具有更高分辨率,例如蔡司以扫描电镜为基础,推出 FIB-SEM 产品,可以实现高分辨率(3nm)的 3D 成像。如此,利用 CT→X 射线显微镜→ FIB-SEM,选定区域并逐级放大,就可以得到更为全面和精确的信息,同时可以实现快速定位,使检测更为高效。电子显微镜上设有多个拓展口,来添加不同的探头。但在电池研发中,配备的 SE、BSE 和 EDX 探测器,不足以完全表征材料的属性。尤其在样品尺寸大的情况下,不容易聚焦到同一特定颗粒。拉曼探头则可以帮助分析分子结构与组成,界面结构等。但一般情况下,拉曼电子显微镜是独立分开的。因此,如果能对同一被测对象使用BSE、EDS 和拉曼,拍摄三重图像的重叠信息,就能实现原位多角度分析。显微镜厂商在做如上努力。如德国 WITec、捷克 Tescan、蔡司等推出了 RISE 系统,可以实现拉曼成像与 SEM 等技术的联合应用,通过电池表面形貌(SEM)、元素分布(EDS)与电极材料分子组成信息(Raman 图谱)结合,实现材料的原位多角度分析,了解电池状态以及不同位置材料的形貌、元素和分子组成,进而评价电池性能。材料测试通常伴随制样过程,由于 FIB-SEM 需要对同一个样品进行多次制样测试来构建 3D 图像,采用常规制样方法需要消耗很长时间。为解决这个问题,蔡司提出了一组非常巧妙的联合方案。首先,可以用 Versa 大视野范围、无损情况下得到 3D 成像,发现可疑位置。然后,为了对可疑位置进行更深入的分析,需要剖切到指定位置。使用 Fs-laser 飞秒激光可以实现样品高速率切割(107μm3/sec),进行快速粗制样,迅速完成样品深处的分析,同时不影响 FIB-SEM的高性能和高分辨率。最后,再用 FIB 精细抛光,并拍照分析。通过 Versa、FIB-SEM 和 Fs-laser 的联合应用,实现对检测对象的快速定位和制样,使检测更为简单快捷,帮助研发人员提高工作效率。
  • 北京电池展飘过~(6月21-23)
    “Battery China 2017”将于2017 年6 月21-23 日在国家会议中心(北京)举行。自1997年以来,Battery China 已伴随着中国电池行业成长20年,本届以锂电池、镍氢电池、超级电容器、锌锰电池、碱锰电池、铅酸蓄电池、太阳能电池、燃料电池、电池管理系统、电动汽车及充换电站(桩)为主题,是涵盖动力电池和储能电池技术及应用的国际性展览会。大昌华嘉邀您共谱盛会,我们是222展位~大昌华嘉(DKSH)代理相关专业仪器设备,期待您的参与与交流!美国Microtrac公司-专业的粒度仪领航者激光粒度仪 S3500MicrotracBEL公司-表面吸附技术专家比表面分析仪 BELSORP-max II真密度分析仪 BELPycno接触角测量仪 Theta大昌华嘉仪器部专业提供分析仪器及设备,独家代理众多欧美先进仪器,产品范围包括:颗粒,物理,化学,生化,通用实验室的各类分析仪器以及流程仪表设备,在中国的石化,化工,制药,食品,饮料,农业科技等诸多领域拥有大量用户,具有良好的市场声誉。大昌华嘉商业(中国)有限公司联系人:市场部电话:400 821 0778 / 021-53838811电子邮箱:ins.cn@dksh.com
  • 人和科仪亮相2022年第八届太阳电池浆料与金属化技术论坛
    上海人和科学仪器有限公司携带具有物联网功能的智能三辊机、超高压纳米均质机、稳定分析仪等在浆料行业具有广泛应用的仪器设备。参加了在常州富力喜来登酒店举办的第八届太阳电池浆料与金属化技术论坛。 TRILOS 智能三辊机 应用于: 浆料的均匀分散 TRILOS 超高压纳米均质机 应用于: 有机载体经微射流均质机预处理后, 可提高分散性,然后与玻璃粉、 银粉混合,制得浆料。 LUMiSizer稳定性分析仪 应用于: 浆料的稳定性的精确快速评价 该论坛主要探讨光伏行业展望与浆料市场前景,太阳电池技术与金属化工艺发展趋势,银浆金属化导电机理与接触机制研究,SE PERC、异质结和TOPCon电池进一步提效降本的浆料和金属化解决方案,激光转印技术实现路径与产业化进展,先进铜电镀技术与应用,银包铜浆料成本优势与电池稳定性研究,丝网印刷和电池烧结技术与设备,钙钛矿叠层电池金属化工艺展望等。会议现场,这些仪器设备一经展出就吸引了大家的目光。通过人和科仪技术工程师们的认真耐心的讲解以及现场样品的演示,使得大家对这些仪器设备有了一个更为直观和细致的了解。现场让大家最感兴趣的就是TRILOS特有的物联网功能。该功能可以全程自动设置并记录设备运行全过程,在方便客户进行数据分析的同时避免人为因素造成的误差。此外,物联网平台还可以接入投料、配料、预混以及在线监测等设备进行联用。 人和公司(www.renhe.net)始终聚焦行业痛点,在解决方案中不断融入符合中国制造2025标准,具有自动化、智能化、数字化、微型化、模块化并带物联网的仪器设备。让客户通过这些仪器设备实时获取生产过程中的信息反馈,进行综合分析,不断优化生产工艺,从而实现在提高产品质量的同时,降低生产成本。
  • 氢能电池质子交换膜检测方案及仪器配置
    在新能源技术飞速发展的今天,氢能电池以其高效、清洁、可再生的特点,成为了未来能源领域的重要方向。质子交换膜(Proton Exchange Membrane, PEM)作为氢能燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC)的核心部件,其性能直接决定了燃料电池的整体效率、稳定性和安全性。因此,制定科学合理的质子交换膜检测方案,并配置相应的精密仪器,对于保证氢能电池的质量至关重要。一、质子交换膜检测方案概述质子交换膜检测方案主要包括以下几个方面:气体透过率测试、力学强度测试、厚度均匀性测试以及电化学稳定性测试。这些测试项目旨在全面评估质子交换膜的综合性能,确保其满足燃料电池的使用要求。1. 气体透过率测试气体透过率是评价质子交换膜阻隔性能的关键指标。高气体透过率意味着膜的气体阻隔性能差,会导致氢气和氧气在膜内直接接触,降低电池的开路电压和效率。因此,气体透过率测试是质子交换膜检测的首要任务。测试方法:通常采用压差法进行测试,即将质子交换膜置于测试装置中,通过控制两侧的气体压力差,测量气体通过膜的速率。泉科瑞达WVTR-F1压差法气体渗透仪是这一测试的理想选择,它符合GB/T 20042.3-2022《质子交换膜燃料电池第3部分:质子交换膜测试方法》标准,能够精确测量质子交换膜在各种温度条件下的气体透过率、扩散系数、溶解系数和渗透系数。2. 力学强度测试质子交换膜的力学强度直接关系到其耐机械损伤的能力和燃料电池堆的使用寿命。因此,对质子交换膜进行拉伸强度、断裂拉伸应变、弹性模量和180°剥离强度等力学性能测试至关重要。测试仪器:推荐使用泉科瑞达ETT-01智能电子拉力试验机,该设备集成了拉伸、剥离、撕裂等多种测试功能,采用高精密力值传感器和闭环控制系统,能够准确测量质子交换膜的力学强度参数,满足GB/T 1040.3-2006《塑料拉伸性能的测定第3部分:薄膜和薄片的试验条件》等相关标准。其自动化操作和数据分析功能,可大大提升测试效率和数据准确性,为科研人员提供可靠的力学强度评估依据。3. 厚度均匀性测试质子交换膜的厚度均匀性是影响其导电性能和耐久性的重要因素。不均匀的厚度分布可能导致电流分布不均,进而影响电池的整体性能。因此,采用高精度仪器对质子交换膜进行厚度均匀性测试显得尤为重要。测试仪器:推荐使用泉科瑞达CHY-02膜厚测量仪,该仪器采用接触式测量技术,能够实现对质子交换膜表面各点厚度的快速、准确测量,并生成详细的三维厚度分布图,直观展示膜的厚度均匀性状况。其高测量精度和重复性,确保了测试结果的可靠性和一致性。综上所述,通过科学合理的质子交换膜检测方案及精密仪器的配置,可以全面评估质子交换膜的综合性能,为氢能燃料电池的研发和生产提供有力支持。随着新能源技术的不断进步,我们期待在质子交换膜检测技术方面取得更多突破,推动氢能产业的快速发展。
  • 大昌华嘉即将亮相FIC2012中国国际食品添加剂和配料展览会
    第十六届中国国际食品添加剂和配料展览会暨第二十二届全国食品添加剂生产应用技术展示会( FIC2012 )将于 2012 年 3 月 28 - 30 日在上海世博展览馆全新亮相!届时,有来自全球 30 个 国家和地区的 1100 多家参展商共聚上海世博展览馆,以 70000 多平方米前所未有的超大阵容,用崭新的风貌,共同筑成 2012 年食品添加剂和配料行业最华丽的盛典!迎接食品界同仁参观! 大昌华嘉商业(中国)有限公司将在本次展览现场设立展位,由产品专家现场与客户沟通,进行深入技术交流,欢迎各位用户莅临参观!大昌华嘉仪器部将会在现场展出美国鲁道夫折光仪,以及瑞士Novasina水分活度仪,为用户提供理想的食品货架期解决方案。 时间: 2012年3月28日-30日 展馆: 上海世博展览馆 地址: 上海市博成路850号 展位号:1H02 大昌华嘉商业(中国)有限公司(DKSH China)是一家著名的国际贸易集团,总部位于瑞士的苏黎世。公司自1900年以来便与中国进行友好贸易往来,业务范围涉及机器、仪器、消费品、纺织品、化工原料等诸多领域。 大昌华嘉仪器部专业提供分析仪器及设备,独家代理众多欧美先进仪器,产品范围包括:颗粒,物理,化学,生化,通用实验室的各类分析仪器以及流程仪表设备,在中国的石化,化工,制药,食品,饮料,农业科技等诸多领域拥有大量用户,具有良好的市场声誉。我们的业务逐年增加,市场不断扩大。华嘉公司在中国设有多个销售,服务网点,旨在为客户提供全方位的产品和服务。 激光粒度分析仪-美国麦奇克(MICROTRAC)公司 视频光学接触角测量仪、表面/界面张力仪-德国克吕士(Kruss)公司 比表面/孔隙度分析仪&mdash 日本拜尔BEL公司 密度计/旋光仪/折光仪/糖度仪-美国鲁道夫(Rudolph)公司 全自动氨基酸分析仪-英国Biochrom公司 元素分析仪、TOC总有机碳含量分析仪、稳定同位素质谱仪-德国elementar公司 薄层扫描仪、点样仪-德国迪赛克(DESAGA)公司 水份活度仪-瑞士novasina公司 凯氏定氮仪-德国贝尔(behr)公司 高压反应釜-瑞士premex公司 全自动反应量热仪-瑞士Systag公司 LB膜分析系统&mdash 芬兰Kibron公司 颗粒图像分析系统&mdash 挪威AnaTec公司 堆密度&mdash 英国康普利COPLEY公司 粉末流动性分析仪&mdash 英国Freeman公司
  • 食品添加剂和配料行业发展呈上升态势
    我国食品工业已进入快速发展期,而食品工业现代化又离不开食品添加剂支撑。食品添加剂作为近代食品工业发展的助推者,也在近代食品工业的不断发展中处于稳定的上升态势,2009年无论是产品产量、销售额还是出口额都有较大幅度的提高,在产品结构、产品质量、科技创新和技术进步方面也都有突出的成绩,2010年经济进一步回升,食品添加剂和配料行业在整个经济大环境下也将继续向上发展。   食品添加剂和配料行业整体回暖势头加快   中国拥有竞争力的食品添加剂产品总产值只占国际贸易额的15%左右,但在某几个品种方面,在国际上占有重要的地位和影响,除了传统出口的天然香精香料和中国特有的品种之外,一些近代发展起来的品种也显示出其优良的出口竞争力。   2008年末和2009年初受全球金融危机的影响,食品添加剂和配料行业增长缓慢,从2009年第二季度开始,增速明显加快。2009年全行业主要品种产量达到671.5万吨,同比增长14.6%,销售额达到669亿元,同比增长约15%。出口创汇30亿美元。09年下半年,行业整体回暖势头加快,部分产品的产销明显进入上升通道,全年的经营情况好于预期。其中,香精香料产品中麦芽酚和乙基麦芽酚销售量增长达到20%,销售额则增长48% 咸味香精全年产量同比增长达到15%以上 天然色素产品中的辣椒红色素产量和销售额增长均达到25% 栀子黄色素产量同比增长22.8%,销售额同比增长21%左右 防腐剂产品中的乳酸链球菌素产量增长明显,同比增加达到60%,应用范围也进一步得到扩大。   预计我国食品工业2010年总产值将达到25000亿元,年均增长率约为8%左右。与之配套的食品添加剂行业也将保持较快需求增长态势,预计2010年国内食品添加剂总需求量将达到480万吨,我国食品添加剂工业应顺应发展潮流,加快开发与生产步伐。   食品添加剂科技创新取得多项成果   2009年食品添加剂和配料行业科技创新取得多项进展,例如,成功研发出符合国际标准的L-色氨酸。据了解,色氨酸生产技术一直以来被少数几个国际氨基酸巨头,价格居高不下。国内的色氨酸,不论医用还是饲料添加,完全依赖进口。L-色氨酸被崇尚为动物营养的氨基酸系列品种之一。无论人体,还是动物、植物、微生物,其体内的蛋白质都含有一定量的天然氨基酸。在必需的20项氨基酸元素中,有8种氨基酸人和动物自身不能合成,必须依赖食物的补充。“升华拜克”生产的L-色氨酸就是这8种氨基酸中的一种,同时也是3种最关键的氨基酸品种之一。   在有机盐方面,北京农学院食品科学系副教授仝其根,在多年的食品添加剂生产工艺研究中,成功开发出“固相反应生产有机盐类食品添加剂的绿色环保技术”,将生产有机盐推向了一个节能、环保的绿色化工领域,该成果荣获北京市科学技术奖三等奖。目前,该成果已在哈尔滨康源食品原料有限公司得到转化,累计生产脱氢乙酸钠、山梨酸钾、琥珀酸钠共计774吨,实现产值2780万元。   食品添加剂和配料行业相关法规不断完善   6月起我国首部专门规范食品添加剂生产的管理规定《食品添加剂生产监督管理规定》正式实施。   规定指出,食品添加剂是指经国务院卫生行政部门批准并以标准、公告等方式公布的可作为改善食品品质和色、香、味以及为防腐、保鲜和加工工艺的需要而加入食品的人工合成或者天然物质。其他物质不得作为食品添加剂进行生产,不得作为食品添加剂实施生产许可。   对食品添加剂企业规定,生产者应当对出厂销售的食品添加剂进行出厂检验,合格后方可销售 生产者应当建立原材料采购、生产过程控制、产品出厂检验以及售后服务等的质量管理体系,并做好生产管理记录 食品添加剂包装应当采用安全、无毒的材料,并保证食品添加剂不被污染 生产者应当对生产管理情况,重点是食品添加剂质量安全控制情况进行自查等。此外,如果生产的食品添加剂存在安全隐患的,生产者应当依法实施召回。同时,对从业人员素质、产品场所环境、厂房设施、生产设备或设施的卫生管理以及出厂检验能力等方面提出了更严格的要求。   在标识方面,这个规定要求食品添加剂标签、说明书不得含有不真实、夸大的内容,不得涉及疾病预防、治疗功能。食品添加剂的标签、说明书应当清楚、明显,容易辨认识读。有使用禁忌或安全注意事项的食品添加剂,应当有警示标志或者中文警示说明。新规的实施不仅为今后食品添加剂安全使用做出了规范,更是整个行业竞争发展的有利保证。   2010年,我国经济水平还将不断提升,食品工业也将更上一层楼,食品添加剂和配料行业在如此好的大环境下也将取得更大的成绩!
  • 产品应用|使用等温微量热法测试锂离子电池的质量和性能
    由寄生反应测量推动的研究突破过去十年中,在电池研究、开发和质量控制领域,已将原位和操作中等温微量热法(IMC)用作评估锂离子电池循环期间热流的主要方法。将电池循环至失效可能需要数月的时间,但新兴的诊断测试能够在几周内预测长期行为。此类新兴诊断方法之一是测量电池在循环过程中的寄生热。Krause等人概述了将寄生热事件与总热量生成进行分离的程序,以对寄生反应进行量化,然后利用寄生反应数据以实现:√ 判断电池质量√ 协助活性材料配方的研发√ 研究添加剂的影响√ 研究固体电解质界面(SEI)的形成和增长√ 协助循环和日历寿命预测模型的制定通过了解寄生反应 加强新电池配方的研发J. Krause等人和Jeff Dahn小组研究了不同石墨以及电极配方对电池性能的影响。他们使用TAM III微量热仪测量寄生能量并将其与活性锂损失或库仑效率相关联的早期创新者,“确认寄生能量的来源是锂化电极和电解质之间发生的反应热。”已经证明,他们的方法对研究新材料组合和预测电池寿命是有效的。先前的工作表明,从石墨锂离子软包电池的电解质中去除碳酸亚乙酯(EC)可延长循环寿命和高压运行寿命。S. L. Glazier 等人通过联用TAM III微热量仪和电池循环器测量在高压运行期间的寄生热流,研究了无EC电解质的性能。该团队测量了寄生反应的时间和电压依赖性,以表征电池中复杂的内部反应。他们发现,不含EC的电解质“在较低电压下产生更高的寄生热流,但在4.3 V以上时的表现优于含EC的电解质。”此外,不含EC的电解质在高压暴露后能够更好地恢复到较低的寄生热流。他们的工作证实,不含EC的电解质可提供出色的高性能操作,进一步的研究可帮助改善电池在低电位下的性能,以获得更成功的电池电解质配方。通过高压热流测量 评估新型电池材料L. Glazier等人还通过测量寄生热流和容量保持率对天然石墨和人造石墨电池进行了比较。事实证明,他们的TAM III微热量仪有助于“了解高压锂离子软包电池中寄生反应的电压和时间依赖性。”他们使用IMC在低电压范围内研究寄生反应,以探测电解质在负电极中的反应,然后在高电压范围内进行测试,以探测氧化的正/负相互作用。结果表明,含足够电解质添加剂负载的天然和人造石墨电极将产生相似量的寄生热,人造石墨产生的热量最少。电解质添加剂负载不足会产生更大的寄生热流,并且在高电压范围内的电化学性能显著恶化。长期循环行为表明,与人造石墨相比,天然石墨电池具有更快的容量衰减速度。该小组提出,在电解质负载不足的情况下,SEI层很薄,无法有效承受锂化过程中天然石墨颗粒的机械膨胀,并且由于新的SEI在暴露表面形成,会导致不可逆膨胀和更大的容量衰减率。通过评估寄生反应 为优化高镍NMC阴极制定基线C. D. Quilty等人在研究富镍锂镍锰钴氧化物(NMC)阴极电池的研究中也评估了新型锂离子电池材料。NMC提供了高能量密度,但受到潜在的容量衰减较高的影响,因此必须谨慎限制其容量。要最大限度地提高NMC电池的寿命和高容量,需要使用一套工具来测量容量衰减机制,包括操作中IMC实验。C. D. Quilty等人使用TAM IV微热量仪实时测量(去)锂化过程中的热量,以全面了解了电池退化过程。他们指出,IMC是一个“强大的非破坏性工具,能够以超高精度捕捉循环电池释放的瞬时热流”,为他们的研究提供了帮助。他们发现,在更高电压下,容量衰减率的增加可能由更大的热能浪费或更低的电化学效率引发。他们的结论为未来的NMC阴极优化设定了基准。评估预锂化 对新型锂离子电池加工技术的影响预锂化是一种新的锂离子电池化成方法,该方法在电池单元运行之前增加活性锂含量。预锂化可补偿形成循环中的锂损失,如果操作正确完成,有望获得高能量密度和更好的循环性能。然而,对预锂化可能产生的负面影响仍处于研究阶段。Linghong Zhang等人使用TAM III微热量仪评估了预锂化过程和相关的寄生反应。第一个循环期间,预锂化电池产生了额外的寄生反应,但在三个循环后,“在预锂化电池和对照电池中观察到类似的来自寄生事件的热信号,表明预锂化的稳定性,以及可能不存在长期的副作用。”该研究首次展示了应用等温微量热法评估预锂化,并提供了有关该程序的有前景的结果。他们得出结论,“操作中等温微量热法是表征锂离子电池预锂化应用的有力工具。”未来的研究可继续优化预锂化,监测预锂化添加剂对大规模安全形成电池的影响尤为重要。研究背后的技术上述研究均使用到TA仪器的TAM系列微量热仪,这是一款先进的分析工具,可在受控温度条件下测量样品的热行为。许多研究将TAM与恒电位仪或电池循环器配对使用,使它们能够测量电池运行期间的热流,以获得可靠的结果。TA仪器全新推出的电池循环微量热仪解决方案专为这一应用而构建。该方案将TAM IV微量热仪与BioLogic VSP-300恒电位仪搭配成一个集成系统,从而形成一个端到端的运行中(in-operando)测量工具,在灵活和直观的系统中实时揭示电池在用户定义的温度和电压曲线下的详细热-电化学特性。现在,各级研究人员和科学家都可以通过无缝系统控制和数据分析来测量操作中的电池热流,从而缩短测试时间、加快决策。电池循环器微型量热仪解决方案包括两个主要系统的无缝软件和硬件集成:TAM IV 微型量热仪——可在受控温度条件下测量样品热行为的最先进的分析工具BioLogic VSP-300 恒电位仪/循环器——用于探测材料电性能的研究级电化学分析工具高级集成√ 仅通过一个软件接口,即可提供无缝系统控制√ 实时汇总数据,无需等待漫长的实验完成即可查看初步结果√ TAM ASSISTANT软件可一键进行数据可视化分析,更快提供结果和新见解卓越生产率√ 可同时循环并测量多个电池单元和外形尺寸的寄生热量√ 无需处理或操纵电线,消除了对专项工程的需求以及与定制OEM产品相关的不安全操作风险灵敏可重复√ 温度范围扩展至4℃-150℃,更好模拟现实世界中的应用√ 无与伦比的自放电测量的灵敏度和温度稳定性
  • 回顾近二十年我国齿轮量仪的发展(下)
    前文回顾:近二十年我国齿轮量仪的发展(上)5 CNC大齿轮测量中心和超大齿轮测量系统是CNC齿轮测量中心在大齿轮及超大齿轮测量的扩展和创新(1)1989年,工具所推出的局部CNC式1.2m大齿轮测量仪CZE1200D,如前所述,该仪器由单片式计算机控制步进电机二联动,首次实现齿轮量仪螺旋线的CNC数控数字化测量。其改进型为2015年的CZE1200DA齿轮测量仪(图24);图24 工具所CZE1200DA齿轮测量仪(2)2004年,哈量国内首次开发2m CNC大齿轮测量仪CNC3929,改进型为CNC L200(图25);图25 哈量L200 CNC大齿轮测量中心(3)2011年,精达创新设计开发2.5mCNC大齿轮齿轮中心,其改进型为JLR300(图26),在国内创新采用了三坐标三联动(θ,X,Y)的渐开线成形原理,实现沿端面啮合线对大齿轮渐开线齿廓精度的测量,即“NDG”法向展成测量原理;精达公司将该原理创新应用于小模数齿轮的测量中,取得了良好效果。图26 精达JLR300大齿轮测量中心(4)2017年,哈尔滨同和光学公司展出精密CNC大齿轮测量中心T150A(图27)。作为哈尔滨工业大学精密超精密加工和测量设备领域的科技成果产业化基地的哈尔滨同和光学展出的大齿轮测量中心,集成了超高精度气浮轴系、气浮托盘调心技术及直线电机驱动等先进技术。近年不少国产大型CNC齿轮测量中心,如哈量CNC L200(见图25)、精达JW型(图28)和智达ZD(图29)型大齿轮测量中心,都采用了5轴坐标系统结构布局,即径向坐标采用了上下二层,既简化机械结构又可减少测头阿贝误差,具有提高仪器稳定性和精度等优点。智达2020年新开发的Z系列大齿轮测量中心甚至采用了三种齿廓测量原理:法线极坐标、极坐标和啮合线测量原理,以适应不同用户需求。仪器采用全新分层控制理念的3U架构全闭环控制器实现动态位置全闭环控制,仪器性能得到了提升。图27 哈尔滨同和T150A齿轮测量中心图28 精达JW型齿轮测量中心图29 智达ZD型齿轮测量中心(5)2013年,北京工业大学成功开发了用于超大齿轮的双测量装置集成综合测量系统——“激光跟踪+三维平台”在位测量系统(图30),首次进行了大胆创新和探索,在超大齿轮的测量理论、技术和实践上,取得了令人可喜的成果。(a)(b)(c)图30 北工大超大齿轮旁置式双测量装置集成综合测量系统6 自动化智能化齿轮测量分选仪器/系统实现CNC齿轮测量中心在齿轮生产现场在线测量(1)2005年,工具所推出车间用齿轮在线三维双啮测量分选机CQPF2000, 随后哈量—北工大也成功开发出3501齿轮分选机(图31),能在线实现批产齿轮径向综合三维误差测量及分选功能。图31 工具所及北工大—哈量齿轮三维双啮测量机(2)2013年,精达为东风汽车变速箱生产线开发了JDFX-1型齿轮自动分选机,用机械手实现半自动盘/轴类齿轮的双啮检测和分选。2015年精达、智达及金量展出风格迥异的双啮式齿轮自动/半自动分选机(图32)。2015年,南京二机床展出了由六轴机器人操作的“智能化齿轮加工岛”(见图5),在实现齿轮无人化双啮自动检测的同时,通过网络连结,能根据测量结果进行反馈,对系统中的数控滚齿机和剃齿机的加工参数进行智能化调整后再加工,实现批产齿轮闭环质量控制与制造,在我国圆柱齿轮制造业的数字化、智能化和自动化中树立了发展标杆。哈量于2017年推出具有时代感的3503齿轮分选机(图33)。此外还有2005年秦川机床推出的在数控磨齿机上的数字化在机测量装置,近年在国内也得到重视,国产全自动流水线齿轮分选机的开发发展迅速。其中,哈尔滨精达和智达(图34)都有相应产品系列相继问世,服务于齿轮制造企业。以上齿轮分选机基本上都是以齿轮双啮仪为检测仪器。在提升齿轮双啮仪的自动误差补偿功能上,精达于2017年展出了获得专利的补偿式齿轮智能双面啮合检查仪产品,既提高仪器测量精度也满足了国际市场标准要求,该双啮仪的补偿功能引起行业的关注与好评。(a)(b)图32 精达半自动在线分选机(a)(b)图33 哈量3503齿轮分选机(a)和秦川机床在机测量(b)(a)(b)图34 精达JFE全自动流水线齿轮分选机(a)及智达2020年为浙江双环传动改造的日本制造桁架式齿轮在线检测分选设备(b)(3)2020年,智达为株洲齿轮有限公司提供了2台六轴机器人齿轮在线快速智能检测系统(见图6),集成了包括国产CNC齿轮测量中心和齿轮双啮测量仪以及意大利光学图像测量仪在内的3台检测功能各异的齿轮精密测量仪器,实现在线轴类齿轮零件的精度检测和质量统计及分选,充分显现了我国齿轮在线检测成套技术和装备的开发制造能力,在数字化、智能化和自动化方面已经提升到了一个崭新高度。7 齿轮整体误差测量仪技术传承难能可贵,新的发展令人期待和鼓舞1970年前后,由工具所黄潼年为首的我国齿轮制造与测量业界众多科研技术人员共同努力,创新开发的成套齿轮整体误差测量技术,致力于研究分析,力图探索齿轮的几何形状及位置精度和齿轮的啮合运动综合精度之间的因果关联。齿轮整体误差技术目前可大致分为三类:即采用坐标式几何解析测量法的齿轮静态整体误差测量技术、采用啮合滚动点扫描测量法的运动态齿轮整体误差测量技术以及与虚拟数字化测量齿轮或虚拟数字化配对工件齿轮进行啮合滚动的虚拟啮合滚动点扫描测量技术,三者都归类于运动几何测量原理。测量项目有:静态齿轮整体误差曲线族、运动态齿轮整体误差曲线族以及虚拟齿轮整体误差曲线族。期待今后会有传动动力态齿轮整体误差测量技术及相应曲线出现。(1)2002年,工具所持续开发锥齿轮整体误差测量技术,建立了锥齿轮局部互换性测量的相对测量体系,实现锥齿轮齿廓二次局部基准误差的补偿(图35),曾应用于青岛精锻齿轮厂。(a)(b)图35 工具所锥齿轮整体误差测量仪及局部互换性测量体系(2)至2007年,工具所不断改进并生产齿轮整体误差测量仪系列产品,包括CZD1200EA齿条式圆柱渐开线齿轮整体误差测量仪(见图24)、CZ450蜗杆式圆柱齿轮整体误差测量仪(图36)及用于小模数圆柱齿轮的CZ150蜗杆式测量仪(图37)。图36 工具所CZ450齿轮整体误差测量仪图37 工具所CZ150小齿轮测量仪(3)2015年,工具所和北工大相继成功开发出齿轮单面啮合差动式小模数齿轮整体误差测量仪(图38)。(4)2015年,北工大在蜗杆式圆柱渐开线齿轮整体误差测量理论和啮合计算上取得重大突破,在大幅提高齿轮误差测量范围评定精度和可靠性的基础上,成功开发出齿轮在线快速测量机及相应测量系统(图39)。测量机采用蜗杆式间齿单啮整体误差测量原理,集成了实施自动上下被测齿轮工件的工业机器人,组成了可用于汽车齿轮生产线的在线检测系统。该齿轮在线自动检测系统已于2015 年底在北齿和浙江双环二个企业的生产现场中得到了实际使用。图38 差动式整体误差测量仪图39 北工大齿轮在线测量机(a)(b)图40 基圆智能小模数齿轮影像测量系统和虚拟整体误差曲线(5)2021年,原北工大博士后和基圆智能科技(深圳)有限公司合作,在2015年齿轮整体误差测量与啮合计算的突破成果基础上,成功开发出CVGM小模数齿轮测量软件和配套的小模数齿轮机器视觉影像测量系统(图40),实现微小/小模数齿轮的在线快速测量。该CVGM软件系统除了采用齿轮整体误差测量理论,能够按照齿轮精度标准迅速计算得到传统小模数齿轮的单项几何误差,还能以虚拟(静态、运动态)齿轮整体误差(曲线)方式表达测量误差数据,从而大大扩展了该测量系统的齿轮误差分析和综合能力,为我国批量小模数精密齿轮快速测量开创了一个新局面,也大大丰富了我国开创的齿轮整体误差测量理论和实践。8 齿轮传动链综合测量仪呈现良好势头,开辟了齿轮测量仪器发展新天地从单个齿轮的几何精度测量与质量评价,进入到对齿轮副传动链的使用性能测试和评估,这可以看成是我国齿轮质量保障体系更为重要的一个环节和阶段,是我国齿轮制造从单个零件制造向关键传动部件制造发展质量保证提升的重要标志。近年国产齿轮传动链综合测量仪的蓬勃发展也揭示了这个发展趋势。秦川机床工具集团近期荣获的2021年度中国机械工业科学技术进步奖一等奖的项目“工业机器人精密减速器测试方法与性能提升技术研究“ ,充分显示了我国在国产减速器测试技术与实践领域所取得的丰硕成果。(1)2005年,重庆工学院和内江机床厂合作开发并提供的YKN9550锥齿轮滚动检验机产品(图41);图41 YKN9550滚动检验仪(2)2017年,北京国际机床展览会上,精达首次展示了国产齿轮传动装置/传动链综合测量仪产品(图42),该仪器可实现齿轮装置运动性能和传动性能的综合检测,包括速度、载荷及温度等参数变量下传动链综合性能的精确测量与分析。智达展示了为谐波减速器开发的综合性能测试仪(图17)。图42 精达传动链综合检测仪(3)2019年,北工大、北京市精密测控技术及仪器工程研究中心在国际机床展览会上展出新开发的RV减速器传动链测量仪和小模数锥齿轮综合误差滚动测量仪(图43a);2021年又开发了用于额定输出扭矩达1500Nm的RV减速器综合性能测试台(图43b)。该测试台集先进传感器、数据采集、控制技术与一体的高精度测试仪器,可测量RV减速器的传动误差、回差、扭转刚度、背隙、空载摩擦扭矩、启动转矩、反向启动转矩、传动效率等多种性能参数,选配不同附件可实现多种规格RV减速器的综合性能测试,已为厦门理工大学、集美大学及河南科技大等提供了产品。(a)(b)图43 北工大精密中心RV减速器综合性能测试仪及测试台9 一级齿轮精度基准的精心制作创建,成绩斐然;非渐开线基准的新途径探索,别有洞天(1)大连理工王院士团队通过几十年埋头实干,以工匠精神铸造出我国精品齿轮样板:研制出一级精度渐开线基准样板(图44)和标准齿轮;成套的超精加工测量理论、超精加工测量技术和制造工艺、成套超精加工的技术装备,为我国齿轮精加工和超精加工奠定了坚实基础。图44 大连理工一级精度渐开线基准样板(2)近年国家计量院研制开发了我国首个国家级直径1m齿轮形渐开线齿轮精度基准(图45),其技术参数供参考(见表1)。表1 中国计量院标准大齿轮参数图45 计量院基准齿轮(3)北工大研制开发了我国非渐开线齿廓精度基准:2011年开发的双球式非渐开线齿廓精度样板和2021年的双轴圆弧形齿廓精度样板(图46)。尝试探索一条新的途径来解决高精度及超高精度渐开线实物基准,尤其是解决大尺寸高精度渐开线实物基准的制造难题,以利于更切实地建立起具有我国特色的大尺寸齿轮几何精度的实物溯源体系。(a)(b)图46 北工大双球和双轴圆弧非渐开线样板10 结语北京国际机床展览会作为我国机床工具制造业改革开放的窗口和平台,是我国机床工具行业技术进步和发展的重要标杆和旗帜。自1989年创办以来,北京国际机床展览会是迄今为止我国规模最大、历时最久的机床工具展览会。经过多年不懈努力,已荣登当今世界四大国际机床工具展览会之列, 成为推动我国机床工具行业对外技术交流和商贸合作的重要平台。近20年来,北京机床展览会上真切展现了我国精密数控齿轮量仪的发展历程,揭示出我国精密数控齿轮量仪的发展方向是数字数控化、信息网络化、自动智能化,集成融入生产制造全过程是必由之路;从被动地在计量室进行齿轮精度质检,到生产一线现场批量齿轮的在线自动化快速检测,再进一步融入生产过程,通过测量数据处理实时反馈调整加工参数、实施齿轮的闭环制造,甚至实现了包括齿轮刀具在内的闭环齿轮物联网制造系统的建立。作者不能不由衷感叹我国齿轮量仪制造行业所取得的可喜成就和坚守实干敬业的奋发精神,更体会到党和政府领导下改革开放方针政策的英明正确。“制造业是国民经济的主体,是立国之本、兴国之器、强国之基。十八世纪中叶开启工业文明以来,世界强国的兴衰史和中华民族的奋斗史一再证明,没有强大的制造业,就没有国家和民族的强盛。打造具有国际竞争力的制造业,是我国提升综合国力、保障国家安全、建设世界强国的必由之路。” 为响应“中国制造2025”国家发展战略,支持并强化国产齿轮量仪制造业关键部件国产化精制化和齿轮测量与加工制造信息的网络闭环智能化,打造具有国际竞争力的齿轮量仪制造业,是我国齿轮制造业大国向齿轮制造业强国发展的必由之路。近来由北工大石照耀教授牵头的“小模数粉末冶金齿轮(MM/PM)高速高效大规模制造成套技术与产业化”项目,荣获“2021年度广东省科学技术奖”科技进步一等奖。该项齿轮制造成套技术与产业化的成功实施,显示了我国向齿轮制造强国目标阔步前进的强劲步伐。
  • 回顾近二十年我国齿轮量仪的发展(上)
    1 引言受中国机床工具工业协会工具分会特约,作者于2001-2019年间参访两年一度在北京举办的国际机床展览会,并撰写了十届展会的量具量仪述评。十届展会时间跨度近20年,我国经历了改革开放、加入WTO以及金融和经济风险等诸多重大历史事件和风雨涤荡,机床工具制造业及量具量仪行业在经受风雨历练的同时,就整体制造能力而言,无论在技术质量水平和产品品种性能上,都得到了显著的提升和蓬勃的发展。基于对精密测量仪器的感触体验,作者撰文回顾了近二十年来我国齿轮测量技术和仪器的发展历程和部分成果。我国齿轮量仪的生产始于哈量,哈量建厂源于苏联的156项经济援助项目;在国家经济改革开放时期,通过精密传感技术、数字技术、数控技术、计算机技术和坐标测量仪精密量仪制造技术的引进开发和自我发展,推动了我国齿轮测量技术和仪器向基于计算机的数字化数控坐标式测量技术和仪器的发展。CNC齿轮测量中心代表了当今齿轮测量技术和仪器的先进水平,也是齿轮及齿轮刀具制造精度质量检测领域的主流需求。从上世纪80年代开始到90年代,CNC齿轮测量中心逐步形成了系列化产品,同时也是精密机械制造技术、精密位移探测传感技术、数字信息技术、计算机技术和数控技术在齿轮测量仪器上集成的结晶。它基于坐标式几何解析测量原理,对齿轮单项几何形状误差进行测量,是坐标式齿轮测量仪器发展中的一个里程碑。CNC齿轮测量中心实质上是由笛卡尔式直角三坐标系和一个回转角坐标所构建而成的四坐标测量机——圆柱坐标测量机,主要用于齿轮单项几何精度的检测,也可用于(静态)齿轮整体误差的测量。除了齿轮以外,也可用于齿轮刀具(如滚刀、插齿刀、剃齿刀)、蜗杆、蜗轮及凸轮轴等复杂型面回转体的单项几何误差进行高精度测量。由国外首先推出的、基于计算机技术的数字坐标式CNC齿轮测量中心取代了传统机械展成式的齿轮量仪,成为单个齿轮几何精度测量中独占鳌头的齿轮测量仪器和技术。国内通常认为,美国Fellows公司于七十年代成功开发的Microlog 50(图1)是世界上首台高水平的CNC数控齿轮测量中心,它采用了花岗石基座、四轴独立伺服驱动系统、激光干涉仪长度位移测量系统和光栅角度编码盘,其技术起点很高。图1 美国MICROLOG 60齿轮测量中心我国齿轮测量中心的开发历经了艰辛和曲折。成都工具所和哈量于1986年开始着手计划立项开发齿轮测量中心,直至1995年底在陕西省教委和陕西省机械局的支持下,西安工业大学和汉江工具厂合作成功开发出了我国第一台CNC齿轮测量中心CCZ40(图2)。这是一台由计算机控制的、可实现数控四轴联动的圆柱四坐标式齿轮测量仪器样机。经专业技术鉴定,确认达到预期目标,填补了国内空白。随后,哈尔滨精达公司经过努力,在2001年于国内首先开发研制出齿轮测量中心产品(图3),成功推向了首家用户——重庆宗申公司,并逐渐形成强大批产能力和竞争实力,打破了由国外齿轮测量中心产品一统国内市场的局面。此后,哈量、工具所、智达、爱德华、同和光学及秦川等公司陆续推出了自行设计开发的CNC齿轮测量中心,开创了我国齿轮测量仪器发展新面貌,品种和质量的持续提升令人鼓舞,和国外先进齿轮测量中心的技术与质量差距日益缩小,竞争力明显上了一个台阶。图2 西安工大汉江工具首台国产样机CCZ40图3 精达公司首台国产CNC齿轮测量中心经过近15年持续不断的努力和坚持,取得了阶段性成果,并分别在CIMT展会上展示,通用技术集团所属的哈量集团于2019年成功推介出配套完整、集成度高、技术含量水平高、完全拥有自主知识产权的“成套螺旋锥齿轮闭环专家生产制造系统”和技术(图4),其硬件涵盖了螺旋锥齿轮齿面的数控加工机床(铣齿机、硬齿面加工机床和磨齿机)。螺旋锥齿轮齿面的数控刀具和装备包括铣刀刀盘刀条装调仪、硬齿面刀具测量机以及螺旋锥齿轮齿轮测量中心等。这标志着我国锥齿轮的成套制造和加工测量技术跃上了一个新水平。(a)(b)(c)图4 哈量成套螺旋锥齿轮闭环专家生产制造系统随着我国数字化、信息化、网络化、智能化的发展,机器人近年来快速集成进入在线齿轮自动化智能测量生产线。2015年南京二机床在北京展会上展示的“智能化齿轮加工岛”,吹响了国内汽车齿轮自动化在线测量技术集成于齿轮制造加工过程的号角(图5);而2020年精达为株洲齿轮公司提供的“智达快速齿轮检测自动线”配备2台六轴机器人,将意大利光学影像测量仪、自产CNC齿轮双啮仪和CNC齿轮测量中心等3台仪器有机联结,构建了一条齿轮快速智能检测系统(图6),将我国齿轮在线自动检测装备技术水平提升到一个数字化、信息化、自动化的新台阶。(a)(b)图5 南京二机床“智能化齿轮加工岛”(a)(b)图6 智达齿轮在线快速智能检测系统在近20年的十届北京国际机床展览会上,可以清晰看到我国齿轮测量仪器制造业的显著进展。如上所述,这正是我国齿轮测量技术与仪器装备行业“管(官)用产学研”,凝聚共识,坚持不懈,科学实干,以开发CNC齿轮测量中心为标志,在我国齿轮量仪制造行业的奋发自强和努力下,从无到有;从打破国外垄断到自主创新,不断推进我国齿轮制造业从齿轮制造大国向齿轮制造强国的蜕变,是不断提升国产齿轮质量做出重大功绩和历史贡献的20年。可以毫不夸张地说,近20年我国齿轮量仪的发展历史,就是我国CNC齿轮测量中心发展所引导的历史,是我国齿轮测量技术和仪器装备制造业在数字化、信息化、数控化、网络化和智能化的发展道路上阔步前行、转型升级和追赶世界先进水平而成效斐然的20年。本文根据这近20年间北京国际机床展会上我国齿轮测量仪器展品的概况,按类别和年代进行分述,以便读者能从中看到我国齿轮量仪的发展脉络。2 CNC齿轮测量中心融合并集中体现了当今齿轮测量技术和制造技术的发展水平和趋势(1)1989年工具所推出CZE1200D大齿轮测量仪(图7)。它由一台单板计算机同时控制二台步进电机联动,采用“粗传动精测量”技术实现CNC式齿轮螺旋线的测量(齿廓误差由棒状单齿测头啮合测量实现)。经上海计量所鉴定后当年成功交付用户上海冶金机械厂;同期,工具所还成功开发出CNC式步进电机光栅式/激光式滚刀检测仪GCW200(图8)。(a)(b)图7 工具所的CZE1200D大齿轮测量仪及齿廓测量原理(a)(b)图8 工具所GCW200光栅式滚刀检测仪(2)1995年西安工业大学和汉江工具厂合作,成功开发出我国首台CNC齿轮测量中心CCZ40样机,成果通过专业鉴定(图2)。该仪器采用计算机控制步进电机四轴(θ,X,Y,Z)联动,首次实现圆柱渐开线齿轮的齿廓、齿向螺旋线和齿距等单项几何精度以及齿轮刀具精度在国产CNC齿轮测量仪器上的测量。(3)2001年,哈尔滨精达成功生产出我国第一台国产CNC齿轮测量中心产品,用户为重庆宗申摩托。该测量仪器产品的问世,打破了国外同类产品十余年来对国内市场的垄断,填补了国产CNC齿轮测量中心产品空白(图3),开启了我国“齿轮测量中心”的规模制造生产以及进入国内外市场参与竞争的发展进程。(4)2003年北京国际机床展览会哈量和精达分别展出了各自开发的CNC齿轮测量中心(图9,图10)。此后在北京展会上展出CNC齿轮测量中心的有:2005年工具所CV450(图11)和西安交大思源GMC500(图12);2007年精达新开发JA系列齿轮测量中心(图10),该中心采用DDR电机直接驱动工作台主轴、直线电机驱动测量滑板花岗石底座,提升了产品测量精度和稳定性;2011年,哈量、精达及智达等公司纷纷推出花岗石结构的CNC齿轮测量中心。哈量展出的L45型齿轮测量中心(图13),采用测量运动轨迹全闭环控制,可对K形齿廓、凸形齿廓及螺旋线鼓度等项目进行评定;西安爱德华秉承了三坐标测量机的成熟精密量仪设计加工制造技术,成功开发并于2011年展会上展出了G40高精度齿轮测量中心(图14);2015年智达测控展出平行簧片结构的三维光栅数字式扫描测头Z3DDP(图15),并成功地应用于CNC齿轮测量中心,打破了该关键精密扫描测头部件产品的国外垄断。2017年展会上,青岛海拓推出了专用的平面二包测量中心(图16)。这实际上是通用齿轮测量中心的变型仪器,其主要功能是实现对我国首创的二次包络环面蜗杆/蜗轮/滚刀等复杂型面零件的高精度检测;2019智达则展出了以“谐波齿轮测量”为主题的成套测量仪器,包括检测谐波齿轮单项几何误差的齿轮测量中心和谐波减速器综合性能检查仪(图17),成为该届展会上国产齿轮量仪的一条亮丽风景线。(a)2003年产品(b)2005年产品(c)图9 哈量CNC齿轮测量中心(a)2003年产品 (b)2007年产品(花岗石基座)图10 精达CNC齿轮测量中心(a)2005年产品(b)2007年产品图11 工具所2005-2007年CV450齿轮测量中心图12 西安交大思源GMC500齿轮测量中心(a)L45(b)PREC40(近年开发新型号)图13 哈量L45和PREC40齿轮测量中心图14 爱德华G40齿轮测量中心图15 智达三维测头图16 海拓测量仪图17 智达谐波齿轮测量成套测量系统(5)2014年,中国计量科学研究院几何量所开发的“螺旋线(齿轮)测量基准仪器”项目完成验收。在完成与德国PTB的国际比对工作后,于2019年仪器通过鉴定和国家基准评审(图18)。该基准仪器采用了独立的激光跟随测量系统和独立的CNC测头运动轨迹生成系统(“驱动”和“测量” 两套系统独立又关联的设计)。该基准仪器的技术特点可归纳为:具有一维气浮回转工作台具有负载偏心下的角度自校准、二维激光干涉测长布局降低仪器阿贝误差、三维平行位移机构探测系统的测杆变形补偿、六轴联动主从级闭环精密驱动控制和采集等技术,以及自主建立的仪器精度补偿模型和相应误差补偿软件。这台由西安爱德华协助开发的超高精度和高稳定性的新一代齿轮螺旋线/渐开线测量装置的研制成功,标志着我国可直接溯源的复合式齿轮螺旋线/渐开线基准测量装置的技术指标达到了国际先进水平。该基准仪器实现了齿轮参量最短溯源链的直接溯源,其二路激光跟随测长误差0.1μm,修正后的探测系统误差0.3μm,修正后的回转台角误差≤0.15”;经比对测试,其螺旋线偏差测量不确定度为0.9μm/100mm (k=2)。其对外提供校准测量服务能力为:测量范围:β(0°-60°),d ( 25-400 ) mm 测量不确定度:螺旋线倾斜偏差(0.9-1.2)μm/100mm(k=2),螺旋线形状偏差0.8μm(k=2) 螺旋线总偏差(1.2-1.5)μm/100mm(k=2)。值得提及的是,2009年,中航工业北京长城计量测试技术研究所更新研制的JLC齿轮测量中心基准仪器,测量齿轮渐开线样板基圆半径的不确定度: 当rb=100mm,U=1.1μm(k=3) ;测量齿轮螺旋线样板螺旋角的不确定度:当β=15°,U=1.0μm/100mm(k=3),因此也成为代表当时我国齿轮测量中心制造/升级再制造的顶尖水平之作。(a)(b)(c)图18 国家计量院“齿轮测量基准仪器”设计原理和消除周期误差的有12个读数头光栅的圆光栅(6)2021年,通用技术集团哈量公司研发了具有自主知识产权的 ”L45P高精度计量型三维齿轮测量中心“(图19),该仪器具备高精度机械主机、误差修正补偿技术、多功能智能化实时测控系统及三维齿轮测量软件等多项自主关键核心技术,具有在线分析、自我诊断功能,具备稳定性高、扩展性强、抗干扰等优点。其配套的三维齿轮测量软件具有圆弧圆柱齿轮、弧锥齿轮、转子、弧齿刀盘等检测功能,仪器还具备测针库管理、空间修正、数据安全与管理等功能,是我国高精度计量型齿轮量仪又一突破,整体技术达到国际先进水平,是中国科协2021“科创中国” 榜“突破短板关键技术榜(装备制造领域)”十个项目之一。图19 哈量计量型L45P三维齿轮测量中心3 弧锥齿轮测量中心及其闭环制造系统使CNC齿轮测量中心集成弧锥齿轮的测量和制造(1)2005年哈量和精达分别在北京国际机床展会上展出拥有弧锥齿轮测量功能软件的CNC齿轮测量中心。哈量展出3903A齿轮测量中心(见图9a),与重庆工学院合作、在国内首先成功开发的齿轮测量中心锥齿轮测量软件所测得的锥齿轮三维齿廓误差(见图9c);此后精达、智达也各自开发了相应的锥齿轮测量软件应用于齿轮测量中心产品。(2)2015年哈量在展会上重点推介“锥齿轮数字化网络化闭环制造系统”。该系统将哈量生产的数控锥齿轮切齿机床和数控锥齿轮磨齿机床与数控锥齿轮测量仪器——锥齿轮测量中心等整合集成,融通锥齿轮的设计加工及检测软件,实现锥齿轮加工参数的反馈调整,成功构建了锥齿轮闭环制造系统(见图20);中大创远集团和智达合作于同年展出了类似锥齿轮闭环制造成套技术和仪器产品。该年展会呈现了我国锥齿轮智能化制造技术与装备发展的新景象、新格局。2017年哈量集团长沙哈量凯帅(现更名为长沙津一凯帅)还展出了HCS260硬齿面螺旋伞齿轮加工刀盘调刀仪(见图22)和CNC L65G高精度螺伞齿轮测量中心。(a)(b)(c)图20 哈量锥齿轮数字化网络化闭环制造系统和齿廓反调计算图形图21 工具所GCW300 CNC滚刀测量仪图22 哈量硬刀盘检测仪(3)2019年,哈量展出了具有自主知识产权、最新版本成套“螺旋锥齿轮闭环制造系统”(见图4)。它包括螺旋锥齿轮铣齿机/磨齿机/铣齿刀刀盘/刀条/刀具装调机和齿轮测量中心等螺旋锥齿轮和切齿刀具的所有加工制造和测量装置的硬件和软件,(借助于物联网)进行数据信息的融合集成,对我国螺旋锥齿轮制造业的发展,具有标志性的示范引领作用。4 齿轮刀具测量中心及其闭环制造系统是CNC测量齿轮中心在齿轮刀具制造中的数字化应用在齿轮刀具测量领域,工具所于1989年开始开发专业的卧式CNC光栅式齿轮滚刀测量仪GCW200,经不断改进后于2005年前后推出花岗石底座的GCW300(图21),具有一定的卧式齿轮测量中心的功能。哈量集团2017年展出的弧齿锥齿轮的铣刀盘和硬齿面螺旋伞齿轮刀盘的CNC刀盘装调检测仪(图22),在弧齿轮加工刀具的数字化闭环制造上,为我国做出了突破性重大贡献。值得一提的是,西安工业大学和汉江工具厂在1995年合作开发了我国首台CNC齿轮测量中心样机后,又于2009年在北京展出了成功合作开发的全套国产数控刀具离线闭环制造系统和装备——数控齿轮刀具磨齿机+CNC齿轮测量中心+数控砂轮修整机+数据处理平台(图23)。首次实现齿轮测量中心与数控砂轮修整机之间的数据整合集成,成功构建了国内首套离线齿轮刀具闭环制造系统。据悉,近期西安工业大学和秦川机床及汉江工具合作,正在进一步开发高新水准的、数字化网络化智能化的齿轮刀具制造闭环系统。图23 西安工业大学-汉江工具联合研发的齿轮刀具离线闭环制造本文作者:谢华锟,邓宁
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    8 月 16 日 - 18 日,2017 第二届亚太电池技术展览会在广州琶洲国际会展中心举行。飞纳电镜作为锂电材料形貌成份高效检测工具,盛装出席此次会议,现场展示了飞纳电镜高分辨率专业版 Phenom Pro 和飞纳电镜大样品室卓越版 Phenom XL,其中 Phenom XL 集成了背散射电子成像,二次电子成像与能谱分析等功能,两台台式扫描电镜吸引了众多参观者的目光。由于新能源汽车的高速增长,各锂电池企业纷纷扩产。相对以往单纯追求产能的突破外,行业内先行企业把目光投射到材料研发带来的电池产品性能提升上。锂电池主要由五部分构成,即正极材料、负极材料、电解液、隔膜和包装材料。其中,包装材料和石墨负极技术相对成熟,成本占比不高。锂离子电池的核心材料主要是正极材料、电解液和隔膜。其中,正极材料是锂电池最为关键的原材料,占锂电池成本的 30% 以上。材料的研发少不了一双“眼睛”,这双眼睛就是扫描电镜。扫描电镜可以对锂电池材料的正极材料,负极材料,隔膜,极片等进行微观的形貌检测及元素成份分析。飞纳台式扫描电镜使用独特的 CeB6 灯丝,提高了扫描电镜的分辨率,保证了图像质量。由于操作简单,维护方便,抽真空时间短,大大地提高检测效率,受到锂电池企业客户的青睐。设计精巧,完全防震,省去了客户为精密仪器安装环境要求高的担忧。即时在展会现场喧闹的环境中,飞纳电镜仍然能高效运行,30 秒成像,持续稳定地工作。锂电池正极材料由于中国大型锂电正极材料近十年迅速发展,产品质量大幅度提高,并具备较强的成本优势,近年来日韩锂电企业开始逐步从中国进口锂电正极材料,据悉目前中国锂电正极材料市场份额已占据全球一半左右,未来发展空间仍广阔。飞纳电镜拍摄的锂电池正极材料锂电池负极材料负极材料作为锂电池的四大关键材料之一,决定了锂电池充放电效率、循环寿命等性能。锂电池负极材料国内技术成熟,碳材料种类繁多,成本比重最低,在 5-10% 左右。现阶段负极材料研究的主要方向如下:石墨化碳材料、无定型碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金和其他材料。飞纳电镜拍摄的锂电池负极材料隔膜隔膜在成本构成上仅次于正极材料,占 20-30%,隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能。飞纳电镜拍摄的锂电池隔膜更多体验,尽在飞纳电镜飞纳台式扫描电镜 VR 之旅手套箱版台式电镜有些锂电池材料很容易与空气发生反应,影响形貌成份分析,飞纳电镜发布全球首款手套箱版台式电镜,实现扫描电镜放置在手套箱内,制样-观察全程惰性气体保护。原位通电样品杯允许用户将电探针连接到样品进行原位测量
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  • 氢燃料电池迎“东风”,国产环试仪器借力打响“进击战”
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 近年来,我国陆续建立了一系列关于氢燃料电池的政策。《国家创新驱动发展战略纲要》、《能源技术革命创新行动计划(2016年~2030年》、《汽车产业中长期发展规划》等国家级规划中,都明确了氢能与燃料电池产业的战略性地位。随着国家政策的进一步明晰,氢燃料电池的发展、应用已提上日程。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 据中汽协数据,截止2019年底,我国氢燃料电池汽车累计销量6000台,已达成《节能与新能源汽车技术路线图》中到2020年实现5000辆燃料电池汽车规模的阶段性目标。有业内人士预计2020年可达10000辆,超先前预期。然而,我国氢燃料电池装机量的快速发展也面临着巨大的挑战,特别是氢燃料电池的环境安全保障技术等。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 以此,仪器信息网特别采访了上海机动车检测认证技术研究中心有限公司(以下简称:上海汽检)氢燃料技术专家裴博士、大连锐格新能源科技有限公司(以下简称:锐格新能源)市场总监刘艳喜 span style=" text-indent: 2em " ,以及重庆阿泰可科技股份有限公司(以下简称:重庆阿泰可)总工程师周建,围绕氢燃料电池的检测技术、设备要求等进行了交流。 /span /p section style=" box-sizing: border-box text-align: justify " section style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by=" xiumi.us" section style=" width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box " section style=" display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box " p style=" margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box " span style=" font-size: 18px " strong 氢燃料电池检测需求激增,相关仪器迎来风口 /strong /span /p /section /section /section /section p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 氢燃料电池的发电性能受多项因素影响,伴随不同的操作而有不同的表现。其在不同情况下的性能表现,常需要高精度的仪器去测量才能判断。因此,在发展氢燃料电池技术的过程中,性能检测不可或缺。相同的原因,整合燃料电池系统更是依赖精确的检测结果去匹配发展。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 2017年7月,《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》开始实施,该文件规定了新能源汽车生产企业准入审查要求,并且设定了新能源汽车产品专项检验项目及依据标准,唯有通过相关检测才能获得准入凭证。这一文件出台后,氢燃料电池检测成为了硬性规定。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 在《新能源汽车生产企业及产品准入管理规定》(2017)的推动下,国内氢燃料电池行业在发展的起步阶段就产生了大量的检测设备采购需求。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 随着氢燃料电池行业的深入发展和氢燃料电池技术的更新迭代,检测市场的需求更是显著提升,无论是第三方检测机构、电堆系统企业、燃料电池测试设备专业生产厂家,都在加快引进、研发新一代的检测仪器。其中,上海汽检瞄准了燃料电池检测市场商机,并购进相关检测设备,设立了氢燃料电池检测中心;锐格新能源则不断迭代现有测试设备,以期占领氢燃料电池测试设备技术的最前沿。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/0d97986b-426e-4d14-9130-341252d59f3c.jpg" title=" 图片3.png" alt=" 图片3.png" style=" text-align: center white-space: normal max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " width=" 450" vspace=" 0" height=" 253" border=" 0" / /p p style=" text-indent: 0em text-align: center " a href=" https://www.smvic.com.cn/pages/index.html" target=" _self" style=" text-decoration: underline " span style=" text-align: center font-size: 14px color: rgb(0, 112, 192) " strong 上海机动车检测认证技术研究中心有限公司 /strong strong /strong strong /strong /span /a /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/89c5315f-4149-4bfe-901b-3e39bb0bae3a.jpg" title=" 锐格新能源.jpg" alt=" 锐格新能源.jpg" width=" 450" vspace=" 0" height=" 300" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " a href=" http://www.rigorpower.com/" target=" _self" span style=" font-size: 14px text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px " 大连锐格新能源科技有限公司 /span /strong /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " “当前,我国氢能产业蓬勃发展,创造出了数万亿的巨大市场容量,虽然氢燃料电池检测在整个氢能产业体量当中是较小的一环,却是不可或缺的最重要的一环。”锐格新能源市场总监刘艳喜说到。 /p section style=" box-sizing: border-box text-align: justify " section style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by=" xiumi.us" section style=" width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box " section style=" display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box " p style=" margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box " strong span style=" font-size: 18px " 国产设备正崛起,电池检测环节已打破进口仪器依赖局面 /span /strong /p /section /section /section /section p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 行业发展初期,由于缺乏专业的国内 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 仪器 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 厂商提供测试 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 设备 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 以满足 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 氢 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 燃料电池系统的研究与开发,用户只能选用 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " Greenlight /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 、 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " Feulcon /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 等少数进口品牌的测试 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 仪器 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " ,或自行搭建一个简易的 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 氢 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 燃料电池测试平台,用于检验 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 氢 /span span style=" text-align: justify text-indent: 2em " 燃料电池电堆和发动机。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 如今,随着一批国产氢燃料电池检测仪器企业的崛起,国内氢燃料电池产业在检测环节已经开始打破依赖进口仪器的局面。当前,纯科研类、小功率氢燃料电池检测仪器,国外品牌的占有率相对偏高;而大功率、实用型氢燃料电池检测仪器,则偏重国产。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上海机动车检测认证技术研究中心氢燃料电池技术专家裴博士讲到:“氢燃料电池商业化应用处于起步阶段,其工程化水平尚不成熟,急需相关测试技术作为保障。而测试所需要的国产设备也处于开发验证阶段,需要典型企业担当重任,尤其在核心部件基础性能、环境适应性、可靠性、耐久性等领域。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " “在氢燃料电池研发和生产环节的各种运行评测以及各种工况下性能和操作技术的模拟评测中,安全性无疑是一个重要课题。”锐格新能源总监刘艳喜提到,“氢燃料电池和氢燃料电池发动机系统在批量生产前会进行苛刻的模拟试验,尤其是苛刻的模拟环境测试,比如耐温、耐湿、盐雾、IP防护、海拔高度、冷启动等,均需要环境试验箱的参与。” /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 作为氢燃料电池检测设备,环境试验箱需要进行严谨的现场调试、难度大、时间长、多系统联调联动,而国内企业产品性价比高、售后服务及时,能快速解决生产中遇到的问题。上海汽检在选购试验箱以及锐格新能源在产业链产品协同推介时,均选择了与一家国内试验箱生产厂商——重庆阿泰可进行合作。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 244px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/8f78d08a-9ca2-478c-8275-255f2c6b71b4.jpg" title=" WechatIMG32.jpeg" alt=" WechatIMG32.jpeg" width=" 450" height=" 244" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104061/" target=" _self" span style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px " 重庆阿泰可 /span /strong /span span style=" text-decoration: underline color: rgb(0, 112, 192) " strong span style=" color: rgb(0, 112, 192) font-size: 14px " 科技股份有限公司 /span /strong /span /a a href=" https://www.instrument.com.cn/netshow/SH104061/" target=" _self" strong style=" text-decoration: underline " span style=" font-size: 14px " /span /strong span style=" text-decoration-style: initial text-decoration-color: initial " strong /strong /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 仪器信息网了解到,重庆阿泰可成立于2006年,是国内专业从事气候环境试验设备的首家上市公司。2014年,公司专门设立了汽车事业部,以便进一步深入研发氢燃料电池及汽车类的环境试验箱技术。目前,重庆阿泰可已推出涉氢高温度试验箱、温湿度试验箱、高原模拟试验箱等一系列专为氢燃料电池研发所用的环境试验设备。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/37046556-a97d-4052-8b26-a649ee3ba6d1.jpg" title=" 图片5.png" alt=" 图片5.png" width=" 450" vspace=" 0" height=" 253" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong span style=" font-size: 14px " 重庆阿泰可汽车事业部 /span /strong /span /p section style=" box-sizing: border-box text-align: justify " section style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by=" xiumi.us" section style=" width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box " section style=" display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box " p style=" margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box " strong span style=" font-size: 18px " 环试仪器可达国外先进水平,满足氢燃料电池检测高要求 /span /strong /p /section /section /section /section p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 目前,环试设备品类包括标准和非标准型的高低温(湿热)试验箱、温度冲击试验箱、低压试验箱、淋雨试验箱、盐雾试验箱、沙尘试验箱等,而用于氢燃料电池的试验箱类型主要有高低温(湿热)试验箱和高原环境模拟低气压试验箱。重庆阿泰可总工程师周建介绍到:“高低温(湿热)试验箱主要测试氢燃料电池及其系统在不同温度、湿度环境下的工况与稳定性,包括极端环境下的安全性等;高原环境模拟低气压试验箱主要针对氢燃料电池及其系统在不同海拔高度环境下的工况和可靠性。” /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 283px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/959f798b-aadb-46b8-930f-309c97132b20.jpg" title=" 图片6.png" alt=" 图片6.png" width=" 450" vspace=" 0" height=" 283" border=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong span style=" font-size: 14px " 氢燃料电池防爆高原气候舱 /span /strong /span strong /strong /p p style=" text-align: center " span style=" font-size: 14px " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 338px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/18d07aac-89fe-430d-9b54-6fcf96d2dfe5.jpg" title=" 图片7.png" alt=" 图片7.png" width=" 450" vspace=" 0" height=" 338" border=" 0" / /span strong span style=" font-size: 14px " br/ /span /strong /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong span style=" font-size: 14px " 氢燃料电池专用试验箱 /span /strong /span strong /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 环境试验箱的应用场景非常广泛,如航空航天、军事、造船、电工电子、医疗、仪器仪表、石油化工、汽车、新能源等领域,但由于氢的特殊性,用于氢燃料电池的试验箱设备要求无疑要高于其他应用场景。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 一是用于氢燃料电池及系统实验的试验箱安全等级要求高。如果实验室为涉氢环境的防爆实验室,则整个环境试验箱(包括箱体、机组、控制柜等)需要进行整机防爆设计;或者采用分体式,即箱体采用全防爆,布置在涉氢房间內;而机组、控制柜等其他模块采用常规方式,放在非涉氢房间内。如果实验室为非防爆实验室,则只需要环境箱箱内防爆(包括空气调节单元、风机、传感器、加热、照明、排气、泄压要防爆处理,以及需要防静电、防火化设计等),以保证在箱内出现氢气泄漏时的安全。二是在试验过程中试验箱要对箱内氢气浓度进行实时监控,避免试验中氢气泄漏对安全的影响,并与排风系统、测试台架进行安全联动等。三是消防灭火要求,试验箱配备火焰探测器以七氟丙烷等相应的自动及手动灭火装置。四是电堆或电池发动机散热比较大的特性,环境箱如何在大散热量的状态下保证试验的稳定与可靠,也是有别与于传统环境箱的地方。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 此外,根据氢燃料电池的测试要求,试验箱要求具备新风系统、尾排系统,水氢空接口,以及预留氢气控温接口,以确保进入燃料电池发动机的氢气与环境箱温度一致。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 从上海汽检的选择和锐格新能源的推介来看,重庆阿泰可的试验箱设备无疑满足了以上要求,其环试设备不仅具有良好的稳定性、动态性,达到了国外同行业中的先进水平,还创新性地配有降低劳动强度的装置,以适应高频次的测试需求。 /p section style=" box-sizing: border-box text-align: justify " section style=" margin-top: 10px margin-bottom: 10px text-align: center position: static box-sizing: border-box " powered-by=" xiumi.us" section style=" width: 100% border-bottom: 5px solid rgb(169, 211, 214) box-sizing: border-box " section style=" display: inline-block vertical-align: bottom margin-bottom: -5px border-bottom: 5px solid rgb(1, 135, 207) font-size: 19px padding: 5px line-height: 1em box-sizing: border-box " p style=" margin-top: 0px margin-bottom: 0px padding: 0px box-sizing: border-box " strong span style=" font-size: 18px " “革命尚未成功”,各个环节仍需努力 /span /strong /p /section /section /section /section p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " 然而,目前用于 /span span style=" text-indent: 2em " 氢 /span span style=" text-indent: 2em " 燃料 /span span style=" text-indent: 2em " 电池 /span span style=" text-indent: 2em " 的环境试验 /span span style=" text-indent: 2em " 设备 /span span style=" text-indent: 2em " 仍存在一些技术痛 /span span style=" text-indent: 2em " 点 /span span style=" text-indent: 2em " 。如 /span span style=" text-indent: 2em " 氢 /span span style=" text-indent: 2em " 燃料电池发动机在低气压环境下运行的精度保证问题,高原环境模拟试验箱如何保证发动机所需的温湿度、低气压、新风量 /span span style=" text-indent: 2em " / /span span style=" text-indent: 2em " 尾排量等多因素的综合控制精度仍是环境试验设备需要解决的难点。此外,上海汽检裴博士还提到了市场上已经提出的相关的技术指标要求,比如:常规的环境温度模拟范围 /span span style=" text-indent: 2em " -40 /span span style=" text-indent: 2em " ~ /span span style=" text-indent: 2em " 80 /span span style=" text-indent: 2em " ℃,精度± /span span style=" text-indent: 2em " 1 /span span style=" text-indent: 2em " ℃,并需要提供相对快速的降温速度;环境湿度模拟范围 /span span style=" text-indent: 2em " 10 /span span style=" text-indent: 2em " ~ /span span style=" text-indent: 2em " 95%RH /span span style=" text-indent: 2em " ,精度 /span span style=" text-indent: 2em " ≤± /span span style=" text-indent: 2em " 5%RH外,还需要模拟燃料电池专用的海拔 span style=" text-align: justify text-indent: 32px " ≤4500m、动态热源状态下温度控制等氢燃料电池环境模拟、氢气预冷等尚待解决的特殊问题。这就需要应用方和供应商之间的紧密协同,共同开发 /span /span span style=" text-indent: 2em " 。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " “希望我国环境试验箱的研发、生产企业能够设计出充分满足市场需求的产品,为氢燃料电池的测试提供更加丰富的模拟场景。”锐格新能源市场总监刘艳喜还表示,“环境试验箱与测试平台是密不可分的整体,希望未来锐格新能源与阿泰可采用战略联盟等互助方式进行合作,共同助力我国氢燃料电池行业健康快速发展。” /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/784248ad-daca-4c76-bb85-9d563f266de2.jpg" title=" 图片8.png" alt=" 图片8.png" width=" 450" vspace=" 0" height=" 253" border=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 随着近几年氢燃料电池的快速发展和相关检测标准的不断完善,市场对检测仪器需求激增的同时,对其技术要求也越来越高,尤其用于安全可靠性检测的环试仪器。安全可靠性测试虽是氢燃料电池汽车产业体量中较小的一环,却是必不可少的一环,而这一环的运行离不开环试仪器的支持。愿各产业链共同努力,助力我国氢燃料电池产业健康快速发展。 /p p br/ /p
  • 锂离子充电电池电解液以及正极材料的安全性评价
    锂电池的应用十分广泛,如手机、笔记本、电动汽车等已成为生活中不可或缺的产品。随着其在汽车以及电力储藏等领域大型化的应用、对其高性能和安全性要求也越来越高。锂离子电池具有极高的能量密度,这是因为电池中封装了更多活性材料,且电极和隔膜越来越薄、越来越轻。这些均需要电池组成材料之间的完美搭配、若设计不足或者滥用,就会出现热失控现象,导致冒烟、起火甚至爆炸等事故。 因此对锂电池的生产和使用过程中的安全性评价非常重要,下面就让我们用日立DSC7000系列对锂离子充电电池电解液以及正极材料进行安全性评价。 样品处理和容器■ 样品处理的气氛LIB的构成中包含很多反应性高的材料。实际产品被封装在惰性气氛中,因此DSC测定也必须将其密封在惰性气体中进行。(为了避免大气中的水分、氧气、二氧化碳等气氛对样品的影响、样品处理在手套箱中进行。)■ 容器样品分解产生的气体、会污染DSC传感器、可能造成仪器功能损坏,因此需选择密封形的容器。另外测试时容器内部压力增大,故需要选择高耐压值的SUS密封容器。电解液正极材料的热特性的研究■ 电解液电解液的DSC结果如上图所示:样品中溶剂为高介电常数溶剂碳酸乙烯酯(EC)和低粘度溶剂碳酸甲基乙基酯(EMC),电解质为六氟磷酸锂(LiPF6)。在升温过程中,该电解液先熔融再分解,在244℃开始熔融,分解放热峰温度278℃,同时还可以得到其分解放热量。■ 电解液+正极材料这里显示把电解液和正极材料混合密封在容器中的样品的DSC测定结果。正极材料是充电状态的锰酸锂(LixMn2O4、X=0(充电状态))。183℃附近有一个放热反应,随后有一个放热峰,放热峰峰值约为290℃,与上述的电解液相比、在低温测得(183℃)开始放热,这是正极材料的热分解,释放氧气、使得电解液氧化分解。从上述DSC测定中,可观察到热分解的起始温度、可以评价LIB的热稳定性、起始温度越高热稳定性越高。本资料显示的是完全充电状态的结果、也有充电越多,Li脱离量越多、热稳定性也会越降低的报告。综上所述,通过差示扫描量热仪DSC对电解液以及正极材料进行热特性的评价,我们可以了解电解液以及正极材料在程序升温过程中的吸放热现象,为锂电池安全生产、加工和使用过程作参考。关于日立TA7000系列热分析仪详情,请见:日立 DSC7020/DSC7000X差示扫描热量仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313721.htm日立 STA7000Series 热重-差热同步分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313727.htm日立 TMA7000Series 热机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313737.htm日立 DMA7100 动态机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313739.htm 关于日立高新技术公司:日立高新技术公司,于2013年1月,融合了X射线和热分析等核心技术,成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术,精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新,因此公司变为日立高新的子公司,同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学,扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料,产品线更丰富的日立高新技术集团,将继续引领科学领域的核心技术。
  • 等离子清洗机如何助力动力电池发展?
    近日,小米汽车SU7正式亮相,在电池安全方面,小米采用全球最高电池安全标准,全系采用高安全的电芯。另外,小米SU7上市27分钟大定超5万台,十分火爆。*图片源自小米汽车视频号,侵删在新能源汽车行业迅猛发展的当下,800V及以上高电压平台车型的兴起,电池安全也成为汽车制造商和消费者的核心关注点。一、PET蓝膜 vs UV涂覆绝缘材料电池绝缘材料作为电池安全的重要屏障,对于电池模组性能乃至整车性能都有着关键作用。在电池生产过程中,PET蓝膜以其良好的绝缘性、化学抗性和拉伸强度备受青睐,PET蓝膜贴合一直以来都是主流的绝缘方案。然而,随着新能源汽车对电池性能的要求提高,PET蓝膜逐渐显现出其局限性,蓝膜粘接性能不足,且在高电压下容易产生击穿风险,对于电池安全而言是一大隐患。为优化单体电池乃至整个电池模组的性能,UV涂覆绝缘材料应运而生。这种材料不仅具备良好的绝缘性、耐高温性和耐腐蚀性,还具备与电池完美结合的能力,能够为电池提供更为全面的保护,有效防止短路和热失控的风险。而UV涂覆绝缘材料也因此被认为在动力电池领域具有广泛的应用前景。*图片源自网络,侵删UV涂覆绝缘材料喷涂固化后,会在电芯铝壳表面形成一层连续、致密的绝缘涂层,可以提高电芯的耐久性和稳定性,延长使用寿命。同时,为了使得UV涂覆绝缘材料可以更好地与电芯铝壳表面结合,等离子表面预处理的作用不容小觑。二、等离子表面处理在喷涂UV绝缘材料之前,通过等离子表面处理可以粗化电芯铝壳表面,提高其表面附着力,使其更有利于UV绝缘材料的涂覆和固化,有助于防止涂层在使用过程中出现脱落或剥离,进一步提高电池的安全性和可靠性。大气等离子清洗机应用案例经过等离子处理前后接触角的数据对比可以看出,电芯铝壳表面润湿性得到提高,保证后续UV绝缘材料能够更均匀地分布。大气等离子清洗机,适用于各种平面材料清洗,在动力电池领域,可搭配旋转枪头使用,有效粗化材料表面,提高表面附着力和润湿性。
  • 光伏太阳能电池-等离子表面处理和USC干式除尘的关键作用
    光伏电池又称太阳能电池,是一种直接将光能转化为电能的半导体薄片。*光伏电池(图源网络,侵删)其中,基板作为光伏电池的主要组成部分之一,其表面性能和洁净度直接关系到电池的光电转换效率和稳定性。光伏太阳能电池等离子处理、除尘解决方案在光伏电池制程中,等离子表面处理可用于玻璃基板表面活化,阳极表面改性,涂保护膜前处理等,在提高光伏元件表面亲水性、附着力等方面具有显著的优势。*光伏电池结构(图片来源:灼识咨询,侵删)同时,需要解决光伏电池制程中的尘埃污染问题。浮尘颗粒会附着在基材表面,不仅影响光电转换效率,还可能引发电池内部故障。*光伏电池工艺制程(资料来源:灼识咨询、中泰证券,侵删)因此,在光伏电池制程中,需要对光伏元件进行表面活化和除尘处理,增强基板表面附着力和洁净度,提升电池的稳定性。大气等离子应用案例通过等离子表面活化,可以提高玻璃基板表面亲水性,有效优化表面附着力,提升电池的稳定性和品质,从而改善器件的性能。等离子处理玻璃基板*光伏原片玻璃(图片来源:江西赣悦新材料,侵删)USC干式超声波除尘应用案例通过USC干式超声波除尘清洗机清除基板上的浮尘,可以提高光伏电池的性能和稳定性。除尘率可达97-99%光伏电池基板除尘光伏太阳能电池领域应用设备1、 大气等离子清洗机SPA-5800具有强大的数据处理功能,实现设备数字化控制,可对接客户产线,有效减低生产成本。✅ 支持数字通信接口和模拟通信接口✅ 搭载进口ARM芯片,实现功率自匹配✅ 具有十余种故障报警功能,故障率低2、 中频宽幅等离子清洗机适用于各种平面材料的清洗活化,可装配不同长度等离子枪头,可客制化流水线设备。✅ 等离子体均匀✅ 电源设计兼容性充足,输出功率范围大✅ 软件/硬件多重保护,安全可靠3、 在线式干式超声波除尘清洗机集除尘、除静电为一体的在线式除尘设备。配有真空吸附移动平台、内部洁净系统,不会对洁净室造成2次污染。✅ 非接触式除尘,产品无损伤✅ 闭环系统,不造成2次污染✅ 以空气作为除尘媒介物质,无需水、溶剂、干燥等过程4、 接触角测量仪SDC-200S光伏电池制备中对于基板表面的润湿性能具有一定的要求,SDC-200S具有全面、完整、精准的拟合测量法,可用于光伏电池基材表面润湿性能检测。✅ 变焦变倍镜头,成像清晰✅ 自动注液系统✅ 可自动生成报告
  • 贝士德参加第十届中国国际电池展
    6月20日-22日,第十届中国国际电池产品及原辅材料、零配件、机械设备展示交易会在北京展览馆隆重开幕。本次展会吸引了包括比亚迪、光宇、万向、盟固力、德赛电池、亿纬锂能、神州巨电、中航锂电、多氟多以及大连丽昌、天津斯特兰、天齐锂业等众多电池、原材料供应商在内的约260余家企业参展。 近年来,随着粉体加工设备、粒度控制仪器以及比表面分析仪器在电池正负极材料生产中的广泛应用,本次展会也吸引了粉体行业近30家企业参展,并在展会上展示了针对电池行业专用的仪器设备。此次交易会为期三天,本次交流会在积极的交流、互动中圆满的结束。 展会现场 贝士德仪器科技(北京)有限公司此次交易会带来的产品有3H-2000PS4大型静态容量法比表面及孔径分析仪等产品。3H-2000PS4大型静态容量法比表面及孔径分析仪的测试方法为静态容量法。具有4个样品分析站,1个P0测试站,4个样品脱气站。 该款仪器具有精确的分压点控制机制,可按设定要求对重点孔径段进行精细分析,分析点数可达千点;清晰形象的图形化控制界面,并可在界面上进行所有硬件的控制操作;具有国内唯一的液氮杯防意外&ldquo 安全下降&rdquo 智能控制机制,完全避免了液氮杯意外下降气体膨胀使样品管爆裂的危险;超强的稳定性,即使意外断电、断线,亦不会丢失当前数据,且实验可恢复继续进行等特点。 3H-2000PS4大型静态容量法比表面及孔径分析仪 贝士德仪器科技(北京)有限公司是国内早期专业从事全自动氮吸附比表面积测试仪的研发、生产、销售、维修、技术支持、培训及售后服务的厂家,是北京中关村科技园认定的高新技术企业。3H-2000系列比表面及孔径分析仪被广泛用于石墨、电池、稀土、陶瓷、氧化铝、化工等行业及高校粉体材料的研发、生产、分析、监测环节。该公司拥有国内最大的客户群,产品远销日本、哈萨克斯坦、斯里兰卡等国家。
  • 彼奥德电子即将参照CIBF 中国电池展
    2014年北京彼奥德电子受邀参加CIBF 2014中国电池展,中国国际电池技术交流会/展览会(CIBF)是由中国化学与物理电源行业协会主办的电池行业国际例会,每两年在中国举办一届,是国际电池行业规模最大的展览会。CIBF是中国电池行业第一个通过商标注册保护的国际会展。 彼奥德会携带MFA-140多功能比表面积孔径分析仪和国内全恒温装置真密度仪参加展会,MFA-140对电池材料:钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料、石墨化碳材料、无定形碳材料、氮化物、硅基材料、锡基材料、新型合金等都有较好的测试数据。
  • 工信部:适时开展钠离子电池标准制定 统筹引导钠离子电池产业高质量发展
    工信部近期发布《关于政协第十三届全国委员会第四次会议第4815号(工交邮电类523号)提案答复的函》,答复高亚光委员提出的《关于在我国大力发展钠离子电池的提案》:您提出的《关于在我国大力发展钠离子电池的提案》收悉,经商科技部和财政部,现答复如下:中国提出碳达峰、碳中和宏伟目标,是全球应对气候变化的里程碑事件,将对绿色低碳发展产生深远影响。实现碳达峰、碳中和的关键任务是实施可再生能源替代行动、大幅提升新能源在能源结构中的比重、构建以新能源为主体的新型电力系统。锂离子电池、钠离子电池等新型电池作为推动新能源产业发展的压舱石,是支撑新能源在电力、交通、工业、通信、建筑、军事等领域广泛应用的重要基础,也是实现碳达峰、碳中和目标的关键支撑之一。一、国家有关部门积极推动新型电池发展国家有关部门高度重视新型电池产业发展,从加强行业管理、统筹产业规划、支持技术创新、加快标准建设等角度出发,采取一系列措施促进新型电池产业健康有序发展。我部长期以来积极推动新型电池产业发展。一是制定发布《信息产业发展指南(2016—2020年)》,推动新型电池技术进步和创新升级,支持钠离子电池、液流电池等新型电池产业发展。二是积极开展电池领域相关标准研制工作,推动将先进技术创新成果转化为标准,规范和引领产业高质量发展。三是支持电池检测平台建设,指导组建国家动力电池制造业创新中心,统筹资源推动产业技术进步,支持新型正极材料等关键技术攻关和产业化。“十三五”期间,科技部通过国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项,对电池储能相关技术进行了系统部署。其中,钠基储能电池技术作为重点支持方向之一,在“高安全长寿命和低成本钠基储能电池的基础科学问题研究”等项目系列成果推动下进步显著。近年来,财政部通过新能源汽车推广应用补助等政策,带动了新能源汽车动力电池产业蓬勃发展,推动新型电池产品技术水平迅速提高、成本迅速下降。二、钠离子电池在资源丰富度、成本等方面具有优势钠离子电池与锂离子电池摇椅式工作原理类似,主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作。近几年,钠离子电池开始逐步进入规模化试验示范阶段。2018年6月,首辆钠离子电池低速电动车问世;2021年6月,中科海钠发布世界首个1MWh钠离子电池储能系统。这意味着,继铅蓄电池、锂离子电池等电化学储能体系后,钠离子电池开始在储能领域崭露头角,有望推动新能源产业的进一步发展和变革。钠离子电池在资源丰富度、成本等方面具有一定优势。一是钠元素储备更丰富,钠是地壳中储量第六丰富的元素,地理分布均匀,成本低廉;而锂资源在地壳中储量仅为0.002%,不到钠的千分之一,且全球分布具有地域性。二是钠离子化合物可获取性强,价格稳定且低廉。此外,在低电压下铝不会和钠合金化,因此钠离子电池负极可使用铝集流体而不必像锂电池使用铜集流体,从而降低电池的成本和重量。三是钠元素和锂元素有相似的物理化学特性及储存机制,钠离子电池有相对稳定的电化学性能和安全性。另一方面,目前钠离子电池在产业化进程中尚存在能量密度较低、循环寿命较短、配套供应链与产业链不完善等问题,仍处于商业化探索和持续改进中。预计未来随着产业投入的加大,技术走向成熟、产业链逐步完善,高性价比的钠离子电池有望成为锂离子电池的重要补充,尤其是在固定式储能领域将具有良好发展前景。三、对有关意见建议的考虑根据您提出的将钠离子电池纳入有关发展规划和重点科技支持计划、推动市场化应用、推动标准建立、给予政策扶持等建议,我部会同有关部门认真吸纳,将积极采取切实有效的措施,在下一步工作中深入研究落实。一是关于将钠离子电池纳入有关发展规划和重点科技支持计划的建议。我部将在“十四五”相关规划等政策文件中加强布局,从促进前沿技术攻关、完善配套政策、开拓市场应用等多方面着手,做好顶层设计,健全产业政策,统筹引导钠离子电池产业高质量发展。科技部将在“十四五”期间实施“储能与智能电网技术”重点专项,并将钠离子电池技术列为子任务,以进一步推动钠离子电池的规模化、低成本化,提升综合性能。二是关于尽快推动钠离子电池市场化应用的建议。有关部门将支持钠离子电池加速创新成果转化,支持先进产品量产能力建设。同时,根据产业发展进程适时完善有关产品目录,促进性能优异、符合条件的钠离子电池在新能源电站、交通工具、通信基站等领域加快应用;通过产学研协同创新,推动钠离子电池全面商业化。三是关于尽快推动钠离子电池标准建立的建议。我部将组织有关标准研究机构适时开展钠离子电池标准制定,并在标准立项、标准报批等环节予以支持。同时,根据国家政策和产业动态,结合相关标准研究有关钠离子电池行业规范政策,引导产业健康有序发展。四是关于对初期进入市场的钠离子电池产品或企业给予扶持的建议。我部将梳理能源电子产业链,统筹资源支持锂离子电池、钠离子电池等新型储能电池发展。相关部门将继续大力支持相关领域科技创新,并以市场化手段为主,推动更加合理、更加高效的商业模式形成,通过建立良性发展机制解决产业发展过程中面临的共性问题。感谢您对钠离子电池产业发展的关心,希望今后能得到您更多的支持和帮助。
  • 国产纳米级固态钠离子电池下线,瞭望2024中国固态电池发展
    随着全球能源转型和新能源汽车产业的快速发展,固态电池作为一种具有高能量密度、长寿命、高安全性的新型电池技术,已经成为未来电池领域的重要发展方向。我国政府高度重视固态电池产业的发展,积极推动技术创新和产业布局。就在今年年初,国产第一块大容量高能量密度的纳米固态钠离子电池中试产品成功下线,标志着我国固态电池技术取得了重要突破。 国产纳米级固态钠离子电池技术特点1、高能量密度国产纳米级固态钠离子电池采用了先进的纳米材料技术,使得电池具有较高的能量密度。相比传统的液态锂离子电池,固态钠离子电池的能量密度提升了30%以上,达到了250Wh/kg以上,甚至有望突破300Wh/kg。这意味着在相同体积或重量下,固态钠离子电池可以存储更多的电能,为新能源汽车提供更长的续航里程。 2、长寿命固态钠离子电池具有较长的循环寿命。由于采用固态电解质,电池内部不存在液态电解质易泄漏、腐蚀等问题,因此电池的寿命得到了显著提升。实验室测试结果表明,国产纳米级固态钠离子电池的循环寿命可达10000次以上,远高于传统液态锂离子电池的寿命。 3、高安全性固态钠离子电池采用固态电解质,具有较好的热稳定性和化学稳定性。在高温、过充、短路等极端条件下,固态电解质不易燃烧和爆炸,有效降低了电池的安全风险。此外,固态电解质还可以有效抑制锂枝晶的生长,降低了电池内部短路的风险,提高了电池的安全性。 4、低成本钠元素在地壳中的储量丰富,且分布广泛,成本低廉。相比锂元素,钠元素的提取和加工成本较低,有利于降低固态钠离子电池的生产成本。此外,固态钠离子电池的结构相对简单,无需使用大量的贵金属催化剂和隔膜材料,也有助于降低成本。 2024年中国固态电池产业发展趋势政策支持我国政府高度重视固态电池产业的发展,将其列为战略性新兴产业。近年来,国家层面出台了一系列政策文件,明确了固态电池产业的发展目标和重点任务。例如,《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》提出,到2025年,固态电池单体能量密度达到400Wh/kg以上,成本降至1元/Wh以下。这些政策文件的出台,为固态电池产业的发展提供了有力的政策支持。 技术创新我国固态电池技术取得了世界领先的成果。在材料研发、电池设计、制造工艺等方面,我国科研团队不断取得突破。例如,中科院宁波材料所研发的固态电解质材料,具有高离子导率和低界面阻抗的特点;清华大学研发的固态电池制备技术,实现了电池的高效、稳定生产。这些技术创新为固态电池产业的发展奠定了基础。 产业链布局随着固态电池技术的不断成熟,我国企业纷纷加大在固态电池领域的布局。目前,已有数十家企业进入固态电池产业链,涉及材料、设备、电池制造等环节。例如,宁德时代、比亚迪等知名企业纷纷投资固态电池项目,推动产业快速发展。此外,固态电池产业链的上下游企业也在加强合作,共同推动产业发展。 市场需求随着新能源汽车市场的持续扩大,对高性能电池的需求日益增长。固态电池作为一种具有高能量密度、长寿命、高安全性的新型电池,有望成为未来新能源汽车的主流动力电池。根据预测,到2025年,我国新能源汽车销量将达到700万辆,为固态电池市场提供了巨大的发展空间。 国产纳米级固态钠离子电池的成功下线,标志着我国固态电池技术取得了重要突破。在政策支持、技术创新、产业链布局和市场需求的推动下,我国固态电池产业有望在2024年实现快速发展。然而,固态电池产业仍面临诸多挑战,如材料性能提升、制造工艺优化、成本降低等。未来,我国应继续加大研发投入,推动固态电池技术走向成熟,为新能源汽车产业的可持续发展提供有力支撑。 电弛的解决方案2023年,武汉电弛新能源有限公司研发团队经过技术攻关,成功推出了DC IPT 2000/2000Pro 原位气体内压测定仪,为锂电池测试提供了全新的解决方案。该产品方案得到了行业内先进企业的认可,其具有以下优点: 直接穿刺,精准测量传统阿基米德法、理想气体方程或其他“间接法”形式,存在实验过程繁琐、测量误差大的问题。大道至简,DC IPT 2000/2000Pro 直接对锂电池内部气体及压力进行取样和测量。通过锂电池穿刺取样这种直接测量方法,可以快速获取真实、准确的数据,从而极大地提升检测质量效率。 气体采样,兼容并包“间接法”测量无法兼容的问题增加电池测试成本。为了解决这个问题,武汉电弛新能源研发团队设计一种全新的“锂电池气体采样接口(GSP)”,该接口“软硬兼容”——可同时测量软包电池、方形电池和圆柱电池等各类形态电池。便捷快速地评估电池安全性能。DC IPT 2000/2000Pro 测量方式不仅提高了测试效率,也降低了测试成本和风险。①高效便捷:用户无需在不同的测量设备之间切换或等待适配,测试效率高,降低人力时间成本。②数据准确:采用先进的测量技术和算法分析,确保数据的准确性和可靠性。③高重复性:标准化接口设计和测量流程,保证结果的可重复性和一致性,有利于比较分析。 网络接口,云端数据数据也是生产力,高效率的信息传递,对每块电池的质量状态做出快速预判。DC IPT 2000/2000Pro 预设网络接口,实现了数据联云上网,以及与其他测试设备或系统进行数据交互和共享。企业可构建一个完整的电池测试和管理系统,实现对电池测试数据的全面管理和分析,掌握质量情况。 多通道定制,高通量测试DC IPT 2000 /2000Pro 标准款为8通道设计,可定制设计更高通道数量,满足多场景测试需求。每个通道都采用了独立的测量电路,确保了测试的准确性和一致性。无论是大型企业还是研究机构,都可以根据自身的测试需求和规模,选择适合的通道数量和配置。
  • 聚力湾区、共筑发展、深圳市电池行业协会倾力打造华南电池行业标志性展会
    p   由深圳市电池行业协会、深圳市新能源行业协会、江苏省动力及储能电池产业创新联盟、锂电百人会、充换电百人会主办,中国电力企业联合会电动汽车与储能分会、中国科学院电动汽车研发中心、深圳市机器人协会、东莞市锂电行业协会、深圳市智能制造协会、深圳市宝安区机器人智能装备行业协会、华中科技大学校深圳友会新能源与电池行业分会支持,上海贺励展览有限公司、贺励展览(深圳)有限公司、深圳百人会产业研究院承办的2020第四届深圳国际电池技术展览会,简称:深圳电池展IBTE,将于11月2-4日在深圳会展中心隆重开幕。此会是由深圳市电池行业协会倾力打造华南电池行业标志性展会,也是目前中国首屈一指的专业电池技术展,展会同期举办:深圳电动出行展、深圳储能技术展、深圳充电桩技术设备展、深圳市电池行业协会会员大会、第七届中国国际锂电暨电动技术发展高峰论坛、国际锂电关键材料(深圳)研讨会、第七届中国国际电动充换电产业大会、中国锂电池行业年度品牌评选活动。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/e1804e8c-45fb-4c1c-9b86-06ea88667b81.jpg" title=" 11.jpg" alt=" 11.jpg" / /p p   目前中国疫情防控形势总体平稳,经济长期趋势基本向好。2020深圳电池技术展将按计划如期举办,同时各项筹备工作已经准备就绪,按照中共中央政治局常务委员会3月18日召开会议,会议强调,要加强对国际经济形势的研判分析,及时制定有针对性的政策举措。要兼顾疫情防控和对外经贸合作,在落实防疫措施前提下为商务人员往来提供便利,保持国际供应链畅通,创新招商引资、展会服务模式,保障各类经贸活动正常开展。 /p p   自2月份国内疫情爆发以来,截止目前上半年全国取消或延期的展会多达400余场,电池产业链企业参展计划面临取消或延期,企业商贸受到严重影响。据主办方深圳市电池行业协会秘书长李小祎介绍,11月2-4日举办的2020深圳电池技术展目前正在井然有序地筹备各项工作。协会将继续联合带领电池行业上下游企业在深圳开展行业展览、论坛交流,促进电池行业健康有序发展。 /p p   经电池协会调研,6月-12月,企业参展信心指数最高的是11月份。由于国内第一季度和第二季度展会相继延期或取消,第三季度基本恢复正常,如完全正常还要看其他国家疫情控制情况来决定海外展商和观众信心,因此2020第四届深圳国际电池技术展览会承担着中国全年电池企业宣传的重要平台。自协会复工以来,全国电池企业咨询参展数量明显上升,并表示考虑积极参展,对此主办方因展商需求积极筹备扩大展馆面积。协会将全力保障全国电池产业链企业参展需求安排,帮助企业搭建商贸平台。 /p p   协会介绍 /p p   深圳市电池行业协会是在深圳市政府相关部门指导下,由市工信局、市安监局督办联合比亚迪、欣旺达、比克、路华、乾泰能源等龙头企业发起成立,成员包括新能源电池细分领域代表企业天劲股份、卓能、斯盛能源,银隆新能源、倍特力、DOFLY、迪比科、国巨能源、力莱科技、雄韬电源,春振新能源、大家帮新能源、NTEK、863检测、贝特瑞、新源材质、新宙邦、深圳斯诺、吉阳智能、赢合科技、大族激光、海目星、盛雄激光、四川金顶、华英阀业、佑顺发、融达信、厦门力巨、汇成真空、金珠激光、捷创自动化、必达信、龙鑫化工机械、赛默飞世尔、杰成镍钴新能源、施耐德电气、李群自动化、浩能科技、百泉河实业、赛伍应用技术、德佑威电子等300余家企业。协会在成立初期协助深圳市安监局制定锂电池行业安全管理标准,归纳安全检查要点内容,开展锂电生产、存储、使用的相关企业进行拉网式安全检查辅导工作,并根据先进经验在全行业树标杆,同时在市工信局的支持下,持续每年对全行业进行主题式培训。近几年深圳安全形势得到明显改善,未发生爆炸等重特大事故,中小事故发生率大幅下降。 /p p   协会宗旨:服务会员企业,促进电池产业的健康有序发展,协会职能:作为政府与企业的桥梁,协会在市经信委、安监局、消防公安局、人居环境委等政府职能部门的指导下,已完成行业发展规划,安全生产检查,行业培训等一系列工作,重点服务深圳市电池,新能源上下游企业,对电池产业的政策提出提议,承担电池安全生产准入,持证上岗、职称评审等工作,组织有关科研项目和技术改造项目的鉴定,开展技术咨询,标准制定、信息统计、人才培训等工作,为行业培育市场,组织国内国际展览交易会、论坛交流、协调企业生产、销售和出口工作中的问题、以及承接相关职能部门委托符合本会宗旨的其它事项。 /p p   2020深圳电池技术展,主办方定位全新升级,将继续引领电池行业全产业链的升级趋势,在产业升级和变革趋势下满足市场需求。2020第四届深圳国际(锂)电池技术展览会,正式更名为:2020第四届深圳国际电池技术展览会,简称:深圳电池技术展IBTE,深圳电池技术展专注于动力电池、储能电池、3C电池以及其它各类应用电池产业链发展。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/215ca89b-2762-4741-8819-68d971531a12.jpg" title=" 12.jpg" alt=" 12.jpg" / /p p   strong  往届展会回顾与介绍 /strong /p p   IBTE发展三年,得到了国内外众多知名车企、电池、材料、设备企业的支持,如比亚迪、南网电动、北汽新能源、江淮新能源、广汽新能源、蔚来汽车、日产汽车、小鹏汽车、威马汽车、欣旺达、亿纬锂能、路华集团、天劲股份、3M、佑顺发、PNT、日置、基恩士、星源材质、中国航天、密友集团、融达信、硅宝科技、赛德力、优动能、上海骄成、宜宾锂宝、SCHOTT AG、HITACHI、逸飞激光、双元科技、江苏巨贤、锐科激光、斯威克、吉阳智能、烁普新材、鸿宝科技、海目星、盛雄激光 、江苏华大、华工激光、伊欧激光、创鑫激光、阿李自动化、康耐视等众多知名企业云集。2020深圳电池技术展企业参展需求高涨,超过50%以上会员单位表示积极参展,对此2020深圳电池技术展主办方将扩大推广宣传,以观众第一,拉动国内电池产业链贸易为第一,更好地服务展商,力争打造行业具有影响力的电池展览会。2020第四届深圳电池技术展览会预计规模将达5万平米,展商800家,观众3万人次,同时在疫情期间主办方还将大幅增加线上直播课题活动,发挥协会优势,增进行业交流,帮助企业在复工、生产、安全、技术、市场、政策等方面进行解读和分享。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b77ca717-6389-4b53-84e6-1b0fe2a9aa20.jpg" title=" 31.jpg" alt=" 31.jpg" / /p p    strong 电池行业的危机及机遇 /strong /p p   2020这场悄无声息看不见硝烟的“战疫”,必定是一个加速成员淘汰和加快产品细分升级的过程。 优胜劣汰,能够存活下来必定是最能适应环境变化,对行业变革有充分而清醒认知并全面调整自己的企业。 /p p   据统计,在中国、欧洲、日韩、美国等主要国家大力发展全球新能源汽车的背景下,全球动力锂电池市场近年来出货量保持高速增长的趋势。2019年全球动力锂电池出货量达163.2GWh,同比增长52.5%。未来几年,随着中国新能源汽车双积分制度的实施、欧盟国家和英国加速汽车电动化,特斯拉国产化加速发展,动力锂电池在新能源汽车终端的驱动下将保持高增长的趋势。预计到2025年,全球动力锂电池出货量将达669GWh,未来五年复合年均增长率达15.8%。 /p p   近日,工信部召开专题会,研究部署加快5G网络等新型基础设施建设。中国联通与中国电信随后披露,将联合集采不少于25万座5G基站,并计划在三季度前完成全部建设进度。中国移动2020年将斥资超过25亿元,采购通信用锂电池产品。中国铁塔近日也宣布将采购2GWh磷酸铁锂电池组。锂电池市场需求巨大,国内多家动力电池制造商开始布局5G市场,如宁德时代、国轩高科、亿纬锂能、鹏辉能源、中航锂电、欣旺达、比克等已经进军储能市场。主办方深圳市电池行业协会李小祎秘书长也表示2020年是一个特殊的年份,虽然危机重重,但是机会也无处不在,2020新基建、新商机,5G基站建设迎来快速增长,储能电池市场将迎来红利期。 /p p   在全国因疫情导致全面停工的几个月中,市场亟需更多的新品和新技术来引领,展会带来的新产品正是市场的强心剂,只有把握住这一机遇,才能在行业洗牌之后迅速打开市场。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/059fbf56-3e44-4e44-91e3-968476ca47e3.jpg" title=" 18.jpg" alt=" 18.jpg" / /p p   strong  疫情过后,企业为何要参加展会? /strong /p p   1、参加展会有利于企业占领市场 /p p   如今,全国已经相继出台企业帮扶措施,政策鼓励措施,市场政策措施,相信被压抑的市场需求将在疫情结束后开始全面复苏!此次疫情带来的全国经济洗牌,正是企业传播品牌、加大市场渗透和占领市场的好时机!参加展会,加大宣传力度,能够让企业在疫情全面结束之后立刻占领处于“停滞”和“空白”的市场。 /p p   2、展会具有产品展示和行业风向标的作用 /p p   展会是一种企业展示产品、技术、品牌的平台,具有行业风向标的作用,对产品研发、拓展销售渠道、提升品牌知名度都有至关重要的影响。 /p p   3、展会为企业带来重要的上下游人脉资源 /p p   展会是人流、物流、信息流和资金流高度交互的平台,在上游原料供应商停工或倒闭、下游企业预冷或关停的情况下,如何打通上下游关系并发现新的合作伙伴是摆在所有企业面临的难题。展会具有建立人与人之间当面沟通的优越性,在疫情全面过去之后,展会为各个生产企业带来重要的上下游人脉资源,因此参加展会,就成为进行人员沟通和建立联系非常重要的平台。 /p p   4、加大企业线上推广 /p p   为更好地服务展商和观众,促进买卖双方的精准商贸对接,深圳电池技术展主办方将加大企业宣传力度,帮助企业主动出击!为参展企业提供线上增值服务,免费在第一锂电网门户网站、微信公众号平台进行线上推广。同时展会还将在百度、谷歌海外、今日头条、抖音、深圳电池技术展公众号以及众多合作行业媒体推广,帮助企业进行信息发布、品牌宣传。 /p p   疫情过后,最想见你,深圳电池展各项筹备工作准备就绪 /p p br/ /p
  • “续航”新动力 | 助力锂电池产业升级——锂电产业一站式解决方案
    锂离子电池作为智能手机、笔记本电脑等电子电器设备,以及电动汽车、混合动力汽车等的电源,其性能的提升一直深受行业关注。日立科学仪器作为先进的技术企业,可为锂电领域的“研发”、“制造”、“品质管理”,以及当下广泛关注的“电池回收”等产业链环节,提供从仪器到零配件再到方案等全面解决方案。1. 研发(R&D):创新驱动,助力锂电池研发突破【背景介绍】国内新能源汽车产业经过几十年的发展,已经形成一定的产业规模并取得很大技术突破。动力电池作为新能源汽车核心部件,是新能源汽车产业发展的关键因素之一,动力电池综合性能的提升是重要的支撑。电池的化学性能、电性能、循环性能、安全性能、可靠性能等评价能力的迫切要求下,推动电池产业界在技术创新投入方面不断加码。日立科学仪器可以为锂电研发、制造、品质管理等提供电子显微镜、分析仪器产品与解决方案。【案例分享】浓度分析——原子吸收分光光度计ZA3000为了提高锂离子电池的性能,需要高精度“定量分析各材料中的锂元素”、“测定正极活性物质中的组成元素摩尔比”、“测定有机溶剂-电解液中分离出的异物”等。ICP等离子体发射光谱法适合多元素分析,但不适用碱金属和有机溶剂分析,对某些元素的检测灵敏度低, 而且使用成本较高。分析实例:正极活性物质相关分析左:正极活性物质中的组成元素摩尔比;右:原子吸收分光光度计ZA3000日立偏振塞曼原子吸收分光光度计ZA3000系列可以高精度定量分析碱金属-锂元素,并且可以稳定测定正极材料中组成元素的摩尔比,其精度低于1%。此外,还可以轻松测定有机溶剂-电解液中含有的异物,石墨炉法比ICP等离子体发射光谱法的检测灵敏度更高。分析实例:正极活性物质相关分析左:钴酸锂中的锂分析;右:钴酸锂中的钴分析分析实例:电解液(电解质)相关分析左:碳酸锂中的钠分析;右:六氟磷酸锂中的钾分析2. 制造:智能制造,提升锂电池生产效能【背景介绍】锂电是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。其生产环节需要经历多道复杂工序,这对提高生产效率、提高良品率等都提出很高的要求。同时,随着锂电产业的不断升级发展,智能制造、自动化、数字化等成为锂电制造当下的发展趋势。【案例分享1】高速检出隐藏于表面之下的微米级金属异物——X射线异物分析仪EA8000A原材料中的金属异物会使电池失效,甚至发生事故。X射线异物分析仪EA8000A具备强大的X射线异物检出能力,可以高效检出20μm级微小金属异物颗粒,并对其进行元素识别。这套异物检测系统能帮助用户提高成品率、提升锂电制造工序的效率、构建工序管理并不断改进,从而有效控制异物混入情况。X射线异物分析仪EA8000A(产品来自日立分析仪器(上海)有限公司)EA8000A在锂电领域的应用【案例分享2】成分和水分测试——自动电位滴定仪COM-A19自动电位滴定仪COM-A19可以高精度地测定氢氟酸、氢氧化锂、碳酸锂等电解液中的各种成分。锂电池电解液成分浓度测定案例左:氢氧化锂和碳酸锂的测试结果案例;右:自动电位滴定仪COM-A19对于非水相体系的锂电池材料而言,水分是一个关键指标,因为它不仅会对材料的稳定性有影响,而且可能引起一系列有害的反应。在自动滴定装置上增设“水分测定单元”,可以同时测定水分含量。另外,平沼的单室电解单元由于不需要阴极液,能够降低运行成本。锂电池原料:聚氨酯硬化剂多元醇中水分含量测定案例左:测试结果案例;右:MOICO-A19与卡式蒸发炉3. 品质管理:精准监控,确保锂电池卓越品质【背景介绍】锂电产品安全性至关重要,这决定了锂电行业对产品品控和管理的高规格要求,如何在生产环节中保证锂电产品的性能稳定性、均一性等尤为重要,精准的检测技术和分析手段此时便可以发挥重要的支撑作用。【案例分享】仅需3分钟即可观察影像——TM4000Plus IITM4000Plus II是日立台式扫描电镜系列中最新的型号。样品无需前处理,从放入样品到获得图像只需要短短几分钟。从形貌观察到元素分析,以及生成报告都可以迅速完成。尤为适合各工序的锂离子电池的品质管理。 上左:EDS颗粒分析;上右:日立台式扫描电镜TM4000Plus II;下:宽范围成分图4. 回收:环保先行,推动锂电池可持续发展【背景介绍】我国新能源汽车行业在“双碳”政策引导下进入规模化快速发展阶段。在电池需求大力拉升下,镍、锂、钴等金属价格持续上涨,,锂电回收不仅复合减污降碳的政策方向,且目前全球镍、锂、钴等原生矿产资源相对稀缺。通过对废旧动力电池的循环利用,可有效解决资源枯竭问题。如何推动锂电回收产业由规模速度型向质量效益型有序化转变已经成为当下的重要命题。【案例分享】:锂电材料综合评测—SEM和AFM联动分析SÆ Mic.是指将SEM、AFM的特点功能结合使用得到综合评价。在同一视野下,对锂离子电池正极材料进行测试。将SEM得到的成分信息和AFM的SSRM像的电气特性进行匹配,得到全面的样品信息。左:SEM-AFM联合观察SÆ Mic.;右:锂电正极材料的SEM/AFM同一视野下的测评观察锂电材料,SEM和AFM联用2023年,随着新能源汽车产业进入叠加交汇、融合发展新阶段,面对全球不断壮大的发展需求,动力电池产业进入新的发展阶段,电池的安全、可控、低碳等发展方向为对应检测技术提出越来越高的要求。日立科学仪器将在锂电解决方案的开发中不断加码,在锂电领域“研究开发”、“制造”、“检测”的价值链中,提供从仪器到零配件的高端及前沿的解决方案。携手广大客户,共同为锂电升级不断赋能。欢迎垂询日立科学仪器(北京)有限公司电话:400-898-1021邮箱:contact.us@hitachi-hightech.com 欢迎扫描下方二维码,官微更多产品内容等您来看!公司介绍:日立科学仪器(北京)有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景,始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新,积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括:各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备,以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户,公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构,直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务,从而协助我们的客户实现其目标,共创美好未来。
  • 几何尺寸测量仪
    产品名称:几何尺寸测量仪产品品牌:EVM-G系列产品简介:本系列是一款高精度影像测量仪,结合传统光学与影像技术并配备功能完备的2.5D测量软件。可将以往用肉眼在传统显微镜下观察到的影像传输到电脑中作各种量测,并将测量结果存入电脑中以便日后存档或发送电子邮件。其操作简单、性价比高、精确度高、测量方便、功能齐全、稳定可靠。适用于产品检测、工程开发、品质管理。在机械加工、精密电子、模具制造、塑料橡胶、五金零件等行业都有广泛使用。产品参数:u 变焦镜筒:采用光学变焦物镜,光学放大倍率0.7X~4.5X,视频总放大倍率40X~400X连续可调,物方视场:10.6-1.6mm,按客户要求选配不同倍率物镜。u 摄像机:配备低照度SONY机芯1/3′彩色CCD摄像机,图像表面纹理清晰,轮廓层次分明,保证拥有高品质的测量画面。可以升级选配1/2′CMOS130万像素摄像机。u 底座:仪器底座采用高精度天然花岗石,稳定性高,硬度高,不易变形。u 光栅尺:仪器平台带有高精度光栅尺(X,Y,Z三轴),解析度为0.001mm。Z轴通过二次聚焦可实现对沟槽、盲孔的深度进行测量。u 光源:采用长寿命LED环形冷光源(表面光及底光),使工件表面照明均匀,边缘清晰,亮度可调。u 导轨:双层工作平台设计,配备高精度滚动导轨,精度高,移动平稳轻松。u 丝杆:X,Y轴工作台均使用无牙光杆摩擦传动,避免了丝杆传动的间隙,灵敏度大大提高,亦可切换快速移动,提高工作效率。 工作台仪器型号EVM-1510GEVM-2010GEVM-2515GEVM-3020GEVM-4030G金属台尺寸(mm)354×228404×228450×280500×330606×466玻璃台尺寸(mm)210×160260×160306×196350×280450×350运动行程(mm)150×100200×100250×150300×200400×300仪器重量(kg)100110120140240外型尺寸L*W*H756×540×860670×660×950720×950×1020 影像测量仪是建立在CCD数位影像的基础上,依托于计算机屏幕测量技术和空间几何运算的强大软件能力而产生的。计算机在安装上专用控制与图形测量软件后,变成了具有软件灵魂的测量大脑,是整个设备的主体。它能快速读取光学尺的位移数值,通过建立在空间几何基础上的软件模块运算,瞬间得出所要的结果;并在屏幕上产生图形,供操作员进行图影对照,从而能够直观地分辨测量结果可能存在的偏差。影像测量仪是一种由高解析度CCD彩色镜头、连续变倍物镜、彩色显示器、视频十字线显示器、精密光栅尺、多功能数据处理器、数据测量软件与高精密工作台结构组成的高精度光学影像测量仪器。仪器特点采用彩色CCD摄像机;变焦距物镜与十字线发生器作为测量瞄准系统;由二维平面工作台、光栅尺与数据箱组成数字测量及数据处理系统;仪器具有多种数据处理、显示、输入、输出功能,特别是工件摆正功能非常实用;与电脑连接后,采用专门测量软件可对测量图形进行处理。仪器适用于以二维平面测量为目的的一切应用领域。这些领域有:机械、电子、模具、注塑、五金、橡胶、低压电器,磁性材料、精密五金、精密冲压、接插件、连接器、端子、手机、家电、计算机(电脑)、液晶电视(LCD)、印刷电路板(线路板、PCB)、汽车、医疗器械、钟表、螺丝、弹簧、仪器仪表、齿轮、凸轮、螺纹、半径样板、螺纹样板、电线电缆、刀具、轴承、筛网、试验筛、水泥筛、网板(钢网、SMT模板)等。ISO国际标准编辑影响影像测量仪精度的因素主要有精度指示、结构原理、测量方法、日常不注意维护等。 中国1994年实行了国际《坐标测量的验收检测和复检测量》的实施。具体内容如下:第1部分:测量线性尺寸的坐标测量机 第2部分:配置转台轴线为第四轴的坐标测量机 第3部分:扫描测量型坐标测量机 第4部分:多探针探测系统的坐标测量机 第5部分:计算高斯辅助要素的误差评定。 在测量空间的任意7种不同的方位,测量一组5种尺寸的量块,每种量块长度分别测量3次所有测量结果必须在规定的MPEE值范围内。允许探测误差(MPEP):25点测量精密标准球,探测点分布均匀。允许探测误差MPEP值为所有测量半径的值。ISO 10360-3 (2000) “配置转台轴线为第四轴的坐标测量机” :对于配备了转台的测量机来说,测量机的测量误差在这部分进行了定义。主要包含三个指标:径向四轴误差(FR)、切向四轴误差(FT)、轴向四轴误差(FA)。ISO 10360-4 (2003) “扫描测量型坐标测量机” :这个部分适用于具有连续扫描功能的坐标测量机。它描述了在扫描模式下的测量误差。大多数测量机制造商定义了"在THP情况下的空间扫描探测误差"。在THP之外,标准还定义了在THN、TLP和TLN情况下的扫描探测误差。 沿标准球上4条确定的路径进行扫描。允许扫描探测误差MPETHP值为所有扫描半径的差值。THP说明了沿已知路径在密度的点上的扫描特性。注:THP的说明必须包括总的测量时间,例如:THP = 1.5um (扫描时间是72 秒)。ISO 10360-4 进一步说明了以下各项定义:TLP: 沿已知路径,以低密度点的方式扫描。THN: 沿未知路径,以高密度点的方式扫描。TLN: 沿未知路径,以低密度点的方式扫描。几何尺寸测量仪工作原理影像测量仪是基于机器视觉的自动边缘提取、自动理匹、自动对焦、测量合成、影像合成等人工智能技术,具有点哪走哪自动测量、CNC走位自动测量、自动学习批量测量的功能,影像地图目标指引,全视场鹰眼放大等优异的功能。同时,基于机器视觉与微米精确控制下的自动对焦过程,可以满足清晰影像下辅助测量需要,亦可加入触点测头完成坐标测量。支持空间坐标旋转的优异软件性能,可在工件随意放置或使用夹具的情况下进行批量测量与SPC结果分类。全自动影像测量仪编辑全自动影像测量仪,是在数字化影像测量仪(又名CNC影像仪)基础上发展起来的人工智能型现代光学非接触测量仪器。其承续了数字化仪器优异的运动精度与运动操控性能,融合机器视觉软件的设计灵性,属于当今最前沿的光学尺寸检测设备。全自动影像测量仪能够便捷而快速进行三维坐标扫描测量与SPC结果分类,满足现代制造业对尺寸检测日益突出的要求:更高速、更便捷、更的测量需要,解决制造业发展中又一个瓶颈技术。全自动影像测量仪是影像测量技术的高级阶段,具有高度智能化与自动化特点。其优异的软硬件性能让坐标尺寸测量变得便捷而惬意,拥有基于机器视觉与过程控制的自动学习功能,依托数字化仪器高速而的微米级走位,可将测量过程的路径,对焦、选点、功能切换、人工修正、灯光匹配等操作过程自学并记忆。全自动影像测量仪可以轻松学会操作员的所有实操过程,结合其自动对焦和区域搜寻、目标锁定、边缘提取、理匹选点的模糊运算实现人工智能,可自动修正由工件差异和走位差别导致的偏移实现精确选点,具有高精度重复性。从而使操作人员从疲劳的精确目视对位,频繁选点、重复走位、功能切换等单调操作和日益繁重的待测任务中解脱出来,成百倍地提高工件批测效率,满足工业抽检与大批量检测需要。全自动影像测量仪具有人工测量、CNC扫描测量、自动学习测量三种方式,并可将三种方式的模块叠加进行复合测量。可扫描生成鸟瞰影像地图,实现点哪走哪的全屏目标牵引,测量结果生成图形与影像地图图影同步,可点击图形自动回位、全屏鹰眼放大。可对任意被测尺寸通过标件实测修正造影成像误差,并对其进行标定,从而提高关键数据的批测精度。全自动影像测量仪有着友好的人机界面,支持多重选择和学习修正。全自动影像测量仪性能使其在各种精密电子、晶圆科技、刀具、塑胶、弹簧、冲压件、接插件、模具、军工、二维抄数、绘图、工程开发、五金塑胶、PCB板、导电橡胶、粉末冶金、螺丝、钟表零件、手机、医药工业、光纤器件、汽车工程、航天航空、高等院校、科研院所等领域具有广泛运用空间。选购方法编辑有许多客户都在为如何挑选影像测量仪的型号品牌所困扰,其实最担心就是影像测量仪的质量和售后。国内影像测量仪的生产商大部分都集中在广东地区,研发的软件功能大部分相似,客户可以不用担心,挑选一款能够满足需要测量的产品行程就行了。根据需要来选择要不要自动或者手动,手动的就比较便宜,全自动的大概要比手动贵一倍左右。挑选影像测量仪最重要看显像是不是清晰,以及精度是否达标(一般精度选择标准为公差带全距的1/3~1/8)。将所能捕捉到的图象通过数据线传输到电脑的数据采集卡中,之后由软件在电脑显示器上成像,由操作人员用鼠标在电脑上进行快速的测量。有的生产商为了节约成本可能会采用国产的,造价比较低,效果就稍微差点。常见故障及原因编辑故障1)蓝屏;2)主机和光栅尺、数据转换盒接触不良造成无数据显示;3)透射、表面光源不亮;4)二次元打不开;5)全自动影像测量仪开机找不到原点或无法运动。原因由于返厂维修周期长,价格昂贵,最重要的是耽误了客户的正常的工作。造成问题出现的原因很多,但无外乎以下原因:1)操作软件文件丢失或CCD视频线接触不良;2)光栅尺或数据转换盒损坏;3)电源板损坏;4)加密狗损坏或影像测量仪软件操作系统崩溃。以上问题可能是只出现一个,也有可能几个问题一起出现。软件种类编辑二次元测量仪软件在国内市场中种类比较多,从功能上划分主要有以下两种:  二次元测量仪测量软件与基本影像仪测量软件类似,其功能特点主要以十字线感应取点,功能比较简单,对一般简单的产品二维尺寸测量都可以满足,无需进行像素校正即可直接进行检测,但对使用人员的操作上要求比较高,认为判断误差影响比较大,在早期二次元测量软件中使用广泛。  2.5D影像测量仪在影像测量领域我们经常可以听到二次元、2.5次元、三次元等各种不同的概念,所谓的二次元即为二维尺寸检测仪器,2.5次元在影像测量领域中是在二维与三维之间的一种测量解决方案,定义是在二次元影像测量仪的基础上多加光学影像和接触探针测量功能,在测量二维平面长宽角度等尺寸外如果需要进行光学辅助测高的话提供了一个比较好的解决方案。仪器优点编辑1、装配2个可调的光源系统,不仅观测到工件轮廓,而且对于不透明的工件的表面形状也可以测量。2、使用冷光源系统,可以避免容易变形的工件在测量是因为热而变形所产生的误差。3、工件可以随意放置。4、仪器操作容易掌握。5、测量方便,只需要用鼠标操作。6、Z轴方向加探针传感器后可以做2.5D的测量。测量功能编辑1、多点测量点、线、圆、孤、椭圆、矩形,提高测量精度;2、组合测量、中心点构造、交点构造,线构造、圆构造、角度构造;3、坐标平移和坐标摆正,提高测量效率;4、聚集指令,同一种工件批量测量更加方便快捷,提高测量效率;5、测量数据直接输入到AutoCAD中,成为完整的工程图;6、测量数据可输入到Excel或Word中,进行统计分析,可割出简单的Xbar-S管制图,求出Ca等各种参数;7、多种语言界面切换;8、记录用户程序、编辑指令、教导执行;9、大地图导航功能、刀模具专用立体旋转灯、3D扫描系统、快速自动对焦、自动变倍镜头;10、可选购接触式探针测量,软件可以自由实现探针/影像相互转换,用于接触式测量不规则的产品,如椭圆、弧度 、平面度等尺寸;也可以直接用探针打点然后导入到逆向工程软件做进一步处理!11、影像测量仪还可以检测圆形物体的圆度、直线度、以及弧度;12、平面度检测:通过激光测头来检测工件平面度;13、针对齿轮的专业测量功能14、针对全国各大计量院所用试验筛的专项测量功能15、图纸与实测数据的比对功能维护保养编辑1、仪器应放在清洁干燥的室内(室温20℃±5℃,湿度低于60%),避免光学零件表面污损、金属零件生锈、尘埃杂物落入运动导轨,影响仪器性能。2、仪器使用完毕,工作面应随时擦干净,再罩上防尘套。3、仪器的传动机构及运动导轨应定期上润滑油,使机构运动顺畅,保持良好的使用状态。4、工作台玻璃及油漆表面脏了,可以用中性清洁剂与清水擦干净。绝不能用有机溶剂擦拭油漆表面,否则,会使油漆表面失去光泽。5、仪器LED光源使用寿命很长,但当有灯泡烧坏时,请通知厂商,由专业人员为您更换。6、仪器精密部件,如影像系统、工作台、光学尺以及Z轴传动机构等均需精密调校,所有调节螺丝与紧固螺丝均已固定,客户请勿自行拆卸,如有问题请通知厂商解决。7、软件已对工作台与光学尺的误差进行了精确补偿,请勿自行更改。否则,会产生错误的测量结果。8、仪器所有电气接插件、一般不要拔下,如已拔掉,则必须按标记正确插回并拧紧螺丝。不正确的接插、轻则影响仪器功能,重则可能损坏系统。测量方式编辑1、物件被测面的垂直测量2、压线相切测量3、高精度大倍率测量4、轮廓影像柔和光测量5、圆及圆弧均匀取点测量精密影像测绘仪测量软件简介:绘图功能:可绘制点、线、圆、弧、样条曲线、垂直线、平行线等,并将图形输入到AutoCAD中,实现逆向工程得到1:1的工程图。自动测绘:可自动测绘如:圆、椭圆、直线、弧等图形。具有自动寻边、自动捕捉、自动成图、自动去毛边等功能,减少了人为误差。测量标注:可测量工件表面的任意几何尺寸,不同高度的角度、宽度、直径、半径、圆心距等尺寸,并可在实时影像中标注尺寸。SPC统计分析软件:提供了一系列的管制图及多种类型的图表表示方法,使品管工作更方便,大大提升了品质管理的效率。报表功能:用户可轻易地将测量结果输出至WORD、EXCEL中去,自动生成检测报告,超差数值自动改变颜色,特别适合批量检测。鸟瞰功能:可察看工件的整体图形及每个尺寸对应的编号,直观的反应出当前的绘图位置,并可任意移动、缩放工件图。实时对比:可把标准的DXF工程图调入测量软件中与工件对比,从而快速检测出工程图和实际工件的差距,适合检测比较复杂的工件。拍照功能:可将当前影像及所标注尺寸同时以JPEG或BMP格式拍照存档,并可调入到测量软件中与实际工件做对比。光学玻璃:光学玻璃为国家计量局检验通过之标准件,可检验X、Y轴向的垂直度,设定比例尺,使测量数据与实际相符合。客户坐标:测量时无需摆正工件或夹具定位,用户可根据自己的需要设置客户坐标(工件坐标),方便、省时提高了工作效率。精密影像测绘仪仪器特点:经济型影像式精密测绘仪VMS系列结合传统光学与数字科技,具有强大的软件功能,可将以往用肉眼在传统显微镜下所观察到的影像将其数字化,并将其储存入计算机中作各式量测、绘图再可将所得之资料储存于计算机中,以便日后存盘或电子邮件的发送。该仪器适用于以二座标测量为目的一切应用领域如:品质检测、工程开发、绘图等用途。在机械、模具、刀具、塑胶、电子、仪表等行业广泛使用。变焦镜筒:采用光学变焦物镜,光学放大倍率0.7X~4.5X,视频总放大倍率:40X~400X,可按客户要求选配不同倍率物镜。摄像机:配备低照度SONY机芯1/3”彩色CCD摄像机,图像表面纹理清晰,轮廓层次分明,保证拥有高品质的测量画面。底座:仪器底座采用高精度天然花岗石,稳定性高,硬度高,不易变形。光栅尺:仪器平台带有高精密光栅尺(X、Y、Z三轴),解析度为0.001mm。Z轴通过二次聚焦可实现对沟槽、盲孔的深度进行测量。光源:采用长寿命LED环形冷光源(表面光及底光),使工件表面照明均匀,边缘清晰,亮度可调。导轨:双层工作平台设计,配备高精度滚动导轨,精度高、移动平稳轻松。丝杆:X、Y轴工作台均使用无牙光杆磨擦传动,避免了丝杆传动的背隙,灵敏度大大提高,亦可切换快速移动提高工作效率。
  • 欧阳明高院士详解锂电池技术发展方向
    p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/60583ae0-3699-426f-8348-785105fbf7fb.jpg" title=" ouyangminggao.jpg" / /p p   近年来,随着国内外电动汽车产业的快速发展,作为核心零部件的动力电池产业备受关注,各家企业不仅要扩张产能规模确保产量供应,还面临着持续提升产品能量密度等关键指标的“攻坚战”。当前国内外动力电池技术进展如何?有哪些值得关注的前瞻性技术?未来数年的发展节奏是怎样的?近期,中国电动汽车百人会执行副理事长、中国科学院院士欧阳明高对上述行业关心的重点话题从技术角度进行回应,对业内外人士全面了解当前动力电池技术水平概况提供了重要参考。 /p p style=" text-align: center " strong   300瓦时/公斤目标取得重大突破 /strong /p p   《汽车纵横》:安全、续驶里程长、寿命长等是消费者选购新能源汽车时考虑的关键性指标,动力电池是决定这些指标的核心零部件,近年来,在消费者需求及相关部门的政策法规推动下,安全、长寿命、高比能量的动力电池已成为产业需求的主流。比如2017年3月份,国家工信部等四部委联合颁布《促进汽车动力电池发展行动方案》,指出到2020年,要求新型锂离子动力电池单体比能量超过300瓦时/公斤。目前国内动力电池技术在这些方面进展如何?达到哪些指标? /p p   欧阳明高:按照规划,2020年要实现动力电池能量密度300瓦时/公斤目标。目前承担新能源汽车专项项目的有三个团队:宁德时代新能源、天津力神和合肥国轩。这三个团队目前采用的技术路线大同小异,即正极采用高镍三元,负极是硅碳,这种电池目前技术指标已经接近应用要求,到2020年,比能量300瓦时/公斤的电池的产业化已经取得了实质性突破,现在从比能量角度看都已经达到,例如宁德时代新能源的电池研究成果的循环寿命基本在1000次左右,能量密度达到304瓦时/公斤,其他两家也差不多。当然还有部分企业安全性标准还没有完全满足。用300瓦时/公斤的单体电池大概能做出200-210瓦时/公斤的电池系统,因为基本是软包电池,而非方形电池。国内在去年年底、今年年初,动力电池的能量密度单体达到230瓦时/公斤左右,系统大约150瓦时/公斤左右。到2018、2019年还需要再提高50-70瓦时/公斤,我认为是可以做到的。至于单体350瓦时/公斤、系统260瓦时/公斤是我们力争的目标。 /p p   如何落实2025年400瓦时/公斤的目标? /p p   《汽车纵横》:刚刚您提到,实现2020年300瓦时/公斤的目标在技术上已经有重大突破。再往后展望五年,到2025年动力电池将力争实现哪些目标?将采用何种技术路线?您认为哪种前瞻技术最值得关注?目前中国在这些前瞻技术领域有无研究? /p p   欧阳明高:面向2025年产业化,我们希望冲击单体电池能量密度达到400瓦时/公斤的目标。300瓦时/公斤的实现改变的是负极,从碳变成硅碳,到400瓦时/公斤要变的是正极,目前可选的正极材料有好几种,现在新能源汽车重点专项取得突破性进展的是高容量富锂锰基正极材料,有两个单位承担了前沿基础项目,一个是物理所,改善了富锂锰基正极循环的电压衰减,达到的指标是正极循环100周之后电压衰减降到了2%以内,这是一个重大的进展。另外一个是北京大学的团队,首次研制出了比容量400毫安时/克的富锂锰基正极,实现400瓦时/公斤应该是没有问题的,甚至可能更高。这更为开发比能量大于500瓦时/公斤的新型锂离子电池提供了可能,但循环尚存在一定不确定性。 /p p   更加前沿的技术是固态电池。目前国内有多家研究机构和产业单位在做,包括中科院青岛能源所、宁波材料所,物理所等,也包括宁德时代新能源、中航锂电等。最近宁波材料所与赣锋锂业合作,投资5亿元人民币,致力于推进固态电池产业化,计划2019年量产,2020年产品进入电动汽车市场。固态电池无疑是2017年全球电池领域最热的一个技术名词。 /p p style=" text-align: center " strong   全固态锂电池技术何以在全球大热? /strong /p p   《汽车纵横》:固态电池与我们听到的全固态锂电池是否是一回事?什么才是全固态锂电池?如何理解这些概念上的区别? /p p   欧阳明高:全固态锂电池,这几个词每一个字都不能少、不能变,“全固态”与“固态”不同,“锂电池”和“锂离子电池”不是一个概念。所谓“全固态锂电池”是一种在工作温度区间内所使用的电极和电解质材料均呈固态,不含任何液态组分的锂电池,所以我们全称是“全固态电解质锂电池”。根据其是否可以反复充放,可进一步分成全固态锂一次电池和全固态锂二次电池,一次电池其实已经有用的。全固态锂二次电池又分成全固态锂离子电池和锂金属电池,这两个概念又要区别,所谓全固态金属锂电池的负极用的是锂金属,目前在用的动力电池的负极多为碳、硅碳或者钛酸锂。 /p p   全固态锂电池的概念比锂离子电池出现得更早,锂离子电池只有25年左右的历史,是日本人发明的,真正用于车上也就10多年,很年轻但是进步很快。早期所指的全固态锂电池,都是以金属锂为负极的全固态金属锂电池。这就是以前的概念。 /p p   《汽车纵横》:固态锂离子电池跟全固态锂电池的具体区别是什么? /p p   欧阳明高:固态电池,不一定是全都是固态电解质,还有一点液态,是液态与固态混合的,差别在于混合的比例是多少。真正的固态锂离子电池,其电解质是固态,但在电芯中有少量的液态电解质 所谓半固态,就是固态电解质、液态电解质各占一半,或者说电芯的一半是固态的、一半是液态的,所以还有准固态锂电池,即主要为固态,少量是液态。 /p p   《汽车纵横》:全固态锂电池有哪些特点特别是优势?为什么能引起全球动力电池产业的关注和投入研发? /p p   欧阳明高:主要因素是它能解决目前困扰动力电池发展的两大关键问题,即安全性差和能量密度低。全固态锂电池有几个潜在的技术优势,首先,它安全性高,由于采用高热稳定性的固态电解质,代替了易燃的常规有机溶剂电解液,电池燃烧问题可以得到有效解决。第二,能量密度高,由于金属锂的容量超高,基于相同正极时,固态金属锂电池与常规液态锂离子电池相比,其能量密度可以得到大幅提升。需要说明的是,由于固体电解质密度和使用量高于液态电解质,在正负极材料相同时,全固态锂电池优势不明显。第三,正极材料选择的范围宽,因为全固态锂电池可以直接采用金属锂为负极,不要求正极结构中必须含锂,一些高容量的贫锂态材料也可以作为正极 此外,无机固态电解质宽的电压窗口也为高电压正极材料的应用提供了可能。第四,系统比能量高,由于电解质无流动性,可以方便地通过内串联组成高电压单体,利于电池系统成组效率和能量密度的提高。 /p p style=" text-align: center " strong   真正的全固态金属锂电池技术尚未成熟 /strong /p p   《汽车纵横》:从您介绍的优势来看,全固态锂电池能解决当前动力电池产品的不少不足之处。但它为何还没有大规模应用于市场?主要存在哪些问题?您如何评价这类技术的整体发展水平? /p p   欧阳明高:它的第一个问题是固态电解质材料的离子电导率偏低。现在有三种固态电解质,一种是聚合物,一种是氧化物,一种是硫化物。现在有用聚合物电解质的电池,搭载于法国的一些车辆上,它的问题就是需要加热到60度,离子电导率才上来,电池才能正常工作。目前氧化物电解质一般比液态的还要低很多。只有硫化物固体电解质的一些指标接近液态电解质,比如丰田就是用硫化物的固体电解质,所以固体电解质主要的突破是在硫化物的固体电解质。 /p p   第二个问题就是固/固界面接触性和稳定性差。液体跟固体结合是很容易的,渗透进去即可。但是固体和固体接触性和稳定性就是它的很大的一个问题。硫化物电解质虽然锂离子导电率已经提高,但是仍然有界面接触性和稳定性问题。 /p p   第三个问题是金属锂的可充性问题。在固态电解质中,锂表面同样存在粉化和枝晶生长问题。其循环性甚至安全性等还需要研究。当然还有一个问题,就是制造成本偏高。 /p p   基于上述问题,特别是固态界面接触性、稳定性和金属锂的可充性问题,真正意义上的全固态金属锂电池技术,现在仍然还是不成熟的,还存在技术不确定性。目前展现出或者有突破的、有性能优势和产业化前景的主要是固态锂离子电池和固态聚合物锂电池。 /p p   《汽车纵横》:目前国内外关于固态锂电池的研究进展如何?有哪些值得关注的企业或技术突破? /p p   欧阳明高:现在固态锂电池持续升温,美国、欧洲、日本、韩国、中国都在投入。各个国家心态不太一样。例如美国,以小公司、创业型公司为主。美国有两家公司值得关注,都是初创公司,一个是S-akit3,其最新研发的电池有望使电动汽车的续驶里程达到500公里,现在还处于初级阶段。还有一个Solid—State。美国主要立足于颠覆性技术。日本则专注于无机固体电解质的大容量的固态锂电池,最着名的是丰田公司,其产品将在2022年实现其商品化。丰田做的不是全固态锂金属电池,而是固态锂离子电池,其负极是石墨类,用硫化物电解质,高电压正极,单体电池容量15安时,电压是十几伏,我认为这是靠谱的。所以在日本,并没有颠覆,还是基于锂离子电池,正负极还可以用以前的一些材料或技术。韩国专注于无机固体电解质的大容量固态锂电池的研发工作,也采用石墨类负极而不是金属锂负极,与日本相似。中、日、韩三国的情况类似,因为我们已有了很庞大的锂离子电池产业链,不希望推倒重来。 /p p style=" text-align: center " strong   如何评价动力电池各技术路线的前景? /strong /p p   《汽车纵横》:针对当前国内外动力电池领域的技术发展现状,请您综合评估一下各种技术路线或研究方向的前景。 /p p   欧阳明高:第一,锂离子动力电池有望于2020年前实现300瓦时/公斤目标,目前国内外技术研发基本处于同一水平,但安全性研究尚待加强。这种电池的核心是安全性。 /p p   第二,作为实现远期目标的两类新体系,锂硫、锂空气电池方面,目前国内外进展相对缓慢,2017年没有看到突破性的进展。从原理来看,锂硫电池的重量比能量跟体积比能量基本相当,所以它的体积比能量要提上来是有相当难度的。新能源乘用车特别是轿车对体积比能量的要求可能比重量比能量还要重要,虽然有400瓦时/公斤的电池,体积比能量也只有400瓦时/升,这对于轿车而言不太好用。一般情况下,锂离子电池的重量比能量能达到300瓦时/公斤,体积比能量就可以达到600瓦时/升。锂空气电池集合了锌空气电池、氢燃料电池、锂二次电池的所有难点。相比而言氢燃料电池更具竞争优势。 /p p   第三,固态电池的研发产业化持续升温,但受到固/固界面稳定性和金属锂负极可充性两大问题的制约,真正的全固态锂电池技术还没有成熟,但是以无机硫化物作为固态电解质的锂离子电池出现突破。总体看固态电池发展的路径,电解质可能是从液态、半固态、固液混合到固态,最后到全固态。至于负极,会从石墨负极到硅碳负极再到合金化负极,我们现在正在从石墨负极向硅碳负极转型,最后有可能采用金属锂负极,但是目前还存在技术不确定性。 /p p   第四,中国在高容量富锂正极材料方面于2017年取得了一些突破,基于高容量富锂正极和高容量硅碳负极的革新型锂离子电池比锂硫和锂空气电池更具可行性。 /p p   《汽车纵横》:根据各种技术进展的分析,您如何判断未来动力电池技术的发展趋势?预计将按照怎样的节奏推进? /p p   欧阳明高:我们专家组对动力电池技术的发展趋势做了一次优化迭代,(但这不是国家电池技术路线图的依据,仅供参考),具体如下: /p p   2020年,实现动力电池比能量300瓦时/公斤、比功率1000瓦时/公斤,循环1000次以上,成本0.8元/瓦时以内的目标是确定的,相对应的材料是高镍三元,现在国内动力电池用的镍、钴、锰的比例由3:3:3转向6:2:2,再转变为8:1:1,即镍变成8,钴的比例进一步降到1甚至是0.5。负极要从碳负极向硅碳负极转型。这是我们当前的技术变革。 /p p   到2025年,正极材料性能进一步提升,富锂锰基材料目前取得重要突破,当然还会有其他材料。2020-2025年,我们要努力实现动力电池比能量从300瓦时/公斤上升至400瓦时/公斤,每瓦时成本从0.8元以内降到0.6元以内。此时一般性价比的纯电动轿车合理的续驶里程是300—400公里。 /p p   到2030年,希望在电解质方面取得突破,也就是2025-2030年最大的突破可能在电解质,固态电池会实现规模化、产业化,电池单体比能量有望冲击500瓦时/公斤。2030年,常规的电动汽车续驶里程应该可以达到500公里以上。当然需要其它技术的配合。如果电耗极大,例如冬天百公里电耗高达三四十度,电池再好也实现不了。现在电动车越做越大,例如大型SUV,车身重、风阻系数大,是一个值得改进的问题。 /p p br/ /p
  • 干货 | 锂离子动力电池及其关键材料的发展趋势
    p   进一步提高电池的能量密度是动力电池发展的主题和趋势, 而关键材料是其基础. 本文从锂离子动力电池正、负极材料, 隔膜及电解液等几个方面, 对锂离子动力电池关键材料的发展趋势进行评述. 开发高电压、高容量的正极新材料成为动力锂离子电池比能量大幅度提升的主要途径 负极材料将继续朝低成本、高比能量、高安全性的方向发展, 硅基负极材料将全面替代其他负极材料成为行业共识. 此外, 本文还对锂离子动力电池正极、负极材料等的选择及匹配技术、动力电池安全性、电池制造工艺等的关键技术进行了简要分析, 并提出了锂离子动力电池研究中应予以关注的基础科学问题. /p p strong   1 引言 /strong /p p   发展新能源汽车被广泛认为是有效应对能源与环境挑战的重要战略举措. 此外, 对我国而言, 发展新能源汽车是我国从“汽车大国”迈向“汽车强国”的必由之路 [1] . 近年来, 新能源汽车产销量呈现井喷式增长, 全球保有量已超过130万辆, 已进入到规模产业化的阶段. 我国也在2015年超过美国成为全球最大的新能源汽车产销国. 以动力电池作为部分或全部动力的电动汽车, 因具有高效节能和非现场排放的显著优势,是当前新能源汽车发展的主攻方向. 为了满足电动汽车跑得更远、跑得更快、更加安全便捷的需求, 进一步提高比能量和比功率、延长使用寿命和缩短充电时间、提升安全性和可靠性以及降低成本是动力电池技术发展的主题和趋势. /p p   近日,由中国汽车工程学会公布的《节能与新能源汽车技术路线图》为我国的动力电池技术绘制了发展蓝图. 该路线图提出,到2020年,纯电动汽车动力电池单体比能量达到350Wh/kg,2025年达到400Wh/kg,2030年则要达到500W h/kg 近中期在优化现有体系锂离子动力电池技术满足新能源汽车规模化发展需求的同时, 以开发新型锂离子动力电池为重点, 提升其安全性、一致性和寿命等关键技术, 同步开展新体系动力电池的前瞻性研发 中远期在持续优化提升新型锂离子动力电池的同时, 重点研发新体系动力电池, 显著提升能量密度、大幅降低成本、实现新体系动力电池实用化和规模化应用. /p p   由此可见, 在未来相当长的时间内, 锂离子电池仍将是动力电池的主流产品. 锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、环境友好、可以兼具良好的能量密度和功率密度等优点, 是目前综合性能最好的动力电池, 已被广泛应用于各类电动汽车中 [2~7] . /p p   本文简要介绍了锂离子动力电池的产业技术发展概况, 并从锂离子动力电池正、负极材料, 隔膜及电解液等几个方面, 对锂离子动力电池关键材料的发展趋势进行评述. 本文还对锂离子动力电池正、负极材料的选择及匹配技术、动力电池安全性、电池制造工艺等关键技术进行了简要分析, 并提出了锂离子动力电池研究中应予以关注的基础科学问题. /p p strong   2 锂离子动力电池产业技术发展概况 /strong /p p   从产业发展情况来看, 目前世界知名的电动汽车动力电池制造商包括日本松下、车辆能源供应公司(AESC)、韩国LG化学和三星SDI等都在积极推进高比能量动力锂离子电池的研发工作. 综合来看, 日本锂电池产业的技术路线是从锰酸锂(LMO)到镍钴锰酸锂三元(NCM)材料. 例如, 松下的动力电池技术路线早期采取锰酸锂, 目前则发展镍钴锰酸锂三元、镍钴铝酸锂(NCA)作为正极材料, 其动力电池主要搭载在特斯拉等车型上. 韩国企业以锰酸锂材料为基础, 如LG化学早期采用锰酸锂作为正极材料, 应用于雪佛兰Volt车型, 近年来三星SDI和LG化学已经全面转向镍钴锰酸锂三元材料(表1) [8] . /p p    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/2d0662ae-8c3d-4524-aa6c-4ba35fb5d971.jpg" title=" 1.jpg" / /p p   目前国内主流动力锂电池厂商, 如比亚迪等仍以磷酸铁锂为主, 磷酸铁锂电池在得到了大规模普及应用的同时, 其能量密度从2007年的90W h/kg提高到目前的140W h/kg. 然而, 由于磷酸铁锂电池能量密度提升空间有限, 随着对动力电池能量密度要求的大幅提升, 国内动力电池厂商技术路线向镍钴锰三元、镍钴铝或其混合材料的转换趋势明显(表2). /p p    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/fd4ccbd7-67aa-49c0-bf98-30020d1d0ed3.jpg" title=" 2.jpg" / /p p strong   3 锂离子动力电池关键材料的发展趋势 /strong /p p   锂离子电池采用高电位可逆存储和释放锂离子的含锂化合物作正极, 低电位可逆嵌入和脱出锂离子的材料作负极, 可传导锂离子的电子绝缘层作为隔膜,锂盐溶于有机溶剂作为电解液, 如图1所示. 正极材料、负极材料、隔膜和电解液构成锂离子电池的4种关键材料. /p p   3.1 正极材料 /p p   锰酸锂(LMO)的优势是原料成本低、合成工艺简单、热稳定性好、倍率性能和低温性能优越, 但由于存在Jahn-Teller效应及钝化层的形成、Mn的溶解和电解液在高电位下分解等问题, 其高温循环与储存性能差. 通过优化导电剂含量、纯化电解液、控制材料比表面 [11] 以及表面修饰 [12] 改善LMO材料的高温及储存性能是目前研究中较为常见且有效的改性方法. /p p   磷酸铁锂(LFP)正极材料有着良好的热稳定性和循环性能, 这得益于结构中的磷酸基聚阴离子对整个材料的框架具有稳定的作用. 同时磷酸铁锂原料成本低、对环境相对友好, 因而使得LFP成为目前电动汽车动力电池中的主流材料 [12~16] . 但由于锂离子在橄榄石结构中的迁移是通过一维通道进行的, LFP材料存在着导电性较差、锂离子扩散系数低等缺点. /p p   从材料制备角度来说, LFP的合成反应涉及复杂的多相反应,因此很难保证反应的一致性, 这是由其化学反应热力学上的根本性原因所决定的 [16] . 磷酸铁锂的改进主要集中在表面包覆、离子掺杂和材料纳米化三个方面.合成工艺的优化和生产过程自动化是提高LFP批次稳定性的基本解决方法. 不过, 由于磷酸铁锂材料电压平台较低(约3.4V), 使得磷酸铁锂电池的能量密度偏低,这一缺点限制了其在长续航小型乘用车领域的应用. /p p    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/4796d208-e8dd-4b71-a5fc-296ecba8d6c1.jpg" title=" 3.jpg" / /p p   镍钴锰三元(NCM)或多元材料优势在于成本适中、比容量较高, 材料中镍钴锰比例可在一定范围内调整, 并具有不同性能. 目前国外量产应用的动力锂电正极材料也主要集中在镍钴锰酸锂三元或多元材料, 但仍然存在一些亟需解决的问题, 包括电子导电率低、大倍率稳定性差、高电压循环定性差、阳离子混排(尤其是富镍三元)、高低温性能差、安全性能差等 [17] . 另外, 由于三元正极材料安全性能较差, 采用合适的安全机制如陶瓷隔膜材料也已成为行业共识 [18] . /p p   考虑到安全性等问题, 通过改进工艺(如减少电极壳的重量等)来提高电池能量密度的空间有限. 为了进一步提高动力锂离子电池的能量密度, 开发高电压、高容量的正极新材料成为动力锂离子电池比能量大幅度提升的主要途径(图2) [19,20] /p p   3.1.1 高电压正极材料 /p p   开发可以输出更高电压的正极材料是提高材料能量密度的重要途径之一. 此外, 高电压的另一显著优势是在电池组装成组时, 只需要使用比较少的单体电池串联就能达到额定的输出电压, 可以简化电池组的控制单元. 目前主流的高电压正极材料是尖晶石过渡金属掺杂的LiM x Mn 2?x O 4 (M=Co、Cr、Ni、Fe、Cu /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/3b01137b-1330-47a0-a313-51c9d4f2f033.jpg" title=" 4.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图 2 比较各种类型的高电压、高容量正极材料的体积能量密度、功率、循环性、成本和热稳定性的雷达图 [20] (网络版彩图)等) /p p   最典型的材料是LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 , 虽然其比容量仅有146mAh/g, 但由于工作电压可达到4.7V, 能量密度可达到686W h/kg [20,21] . 本课题组 [22] 以板栗壳状的MnO 2为锰源, 通过浸渍方法合成了由纳米级的多面体聚集而成微米球状的尖晶石镍锰酸锂(LNMO)材料. 该结构对电解液的浸入和锂离子的嵌入和脱出十分有利,且可以适应材料在充放电过程中的体积变化, 减小材料颗粒之间的张力. 该研究还发现, 含有微量Mn 3+的LNMO电化学性能更优, 充放电循环80圈后放电比容量还能保持在107mAh/g, 容量保持率接近100%.LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的比容量衰减制约了它的商业化进程,其原因多与活性材料以及集流体与电解液之间的相互作用相关, 由于电解液在高电位下的不稳定性, 如传统碳酸酯类电解液会在4.5V电压以上氧化分解, 使得锂离子电池在高电压充放电下发生气胀, 循环性能变差. /p p   因此, 高电压正极材料需要解决电解液匹配问题.解决上述问题的方法包括以下3个方面. (1) 材料表面包覆 [23~25] 和掺杂 [26~28] . 例如, Kim等 [28] 近期通过表面4价Ti取代得到LiNi 0.5 Mn 1.2 Ti 0.3 O 4 材料, 透射电子显微镜显示材料表面形成了坚固的钝化层, 因此减少了界面副反应, 30℃下全电池实验结果表明在4.85V截止电压, 200个循环后, 容量保持率提高了约75%. 然而, 单独的表面涂层/掺杂似乎不能提供长期的循环稳定性(如≥500个循环), 在应用中必须考虑与其他策略相结合. (2) 使用电解液添加剂或其他新型电解质组合 [29~31] . /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/e33aa180-4c60-4e9a-af6d-315f29391fd1.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图 3 具有良好电化学稳定性的用于高电压LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 材料的LiFSA/DMC电解液体系.& nbsp /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " (a) LiFSA/DMC混合电解液中的组分结构示意图 (b) 两种不同配比情况下, 溶剂分子典型平衡轨迹的DFT-MD模拟 (c) 铝电极在LiFSA/DMC混合电解液中的高电压稳定性 (d) 全电池在40° C, C/5倍率下的循环性能 [31] (网络版彩图) /span /p p   如图3所示, Yamada课题组 [31] 利用简单的LiFSA/DMC(1:1.1, 摩尔比)电解液体系实现了LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 /石墨全电池在40℃温度下循环100次后容量保持90%, 尽管高度浓缩的系统的离子电导率降低了一个数量级(30℃时为约1.1 mS/cm), 但依然保持了与使用商业碳酸酯电解液体系相当的倍率性能. (3) 使用具有离子选择透过性的隔膜 [32~35] . 已经证明使用电化学活性的Li 4+x Ti 5 O 12 膜 [32] 以及锂化Nafion膜与商业PP膜的复合隔膜 [33] 能够极大地改善LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 的循环寿命. /p p   此外, 一些由LiNi 0.5 Mn 1.5 O 4 衍生的新型尖晶石结构高电压材料如LiTiMnO 4 [36] 、LiCoMnO 4 [37,38] 等, 以及橄榄石结构磷酸盐/氟磷酸盐也被广泛研究, 如LiCoPO 4 [39] 、LiNiPO 4 [40] 、LiVPO 4 F [41] 等 [42] . /p p   3.1.2 高容量正极材料 /p p   由于锂离子电池负极材料的比容量远高于正极材料, 因此正极材料对全电池的能量密度影响更大.通过简单的计算可知, 在现有的水平上, 如果将正极材料的比容量翻倍, 就能够使全电池的能量密度提高57%. 而负极材料的比容量即使增加到现有的10倍, 全电池的能量密度也只能提高47% [43] . /p p   镍钴锰三元材料中, Ni为主要活性元素, 一般来说,活性金属成分含量越高, 材料容量就越大.低镍多元材料如NCM111、NCM523等能量密度较低, 该类材料体系所能达到的动力电池能量密度为120~180Wh/kg, 无法满足更高的能量密度要求. 高容量正极材料的一个发展方向就是发展高镍三元或多元体系. /p p   高镍多元体系中, 镍含量在80%以上的多元材料(NCA或NCM811)能量密度优势明显, 用这些材料制作的电池匹配适宜的高容量负极和电解液后能量密度可达到300Wh/kg以上 [44] . 但是高镍多元材料较差的循环稳定性、热稳定性和储存性能极大地限制了其应用. 一般认为当镍的含量过高时, 会引起Ni 2+ 占据Li + 位置, 造成阳离子混排, 阻碍了Li + 的嵌入与脱出, 从而导致容量降低 [20,45,46] .另外, 材料表面与空气和电解液易发生副反应、高温条件下材料的结构稳定性差和表面催化活性较大也被认为是导致容量衰减的重要原因 [20,45,47] . /p p   解决上述问题的方法有如下3种. /p p   (1) 对材料进行有效的表面包覆或体相掺杂 [48~50] . 例如, 最近Chae等 [50] 利用湿化学法在NCM811表面包覆了一层N,N-二甲基吡咯磺酸盐,有效地阻隔了材料与电解液界面, 抑制了电解液在高镍三元材料表面的催化分解, 1C倍率下前50圈的平均库仑效率达99.8%, 容量保持率高达97.1%. /p p   (2) 开发具有浓度梯度的高镍三元体系 [51~55] . Sun课题组 [53~55] 采用共沉淀方法制备了具有双斜率浓度梯度三元材料,如图4所示, 这种材料的内部具有更高含量的镍, 有利于高容量的获得和保持, 外层有更高含量的锰, 有利于循环稳定性和热稳定性的提升. 通过Al掺杂, 具有浓度梯度的LiNi 0.61 Co 0.12 Mn 0.27 O 2 在经过3000次循环后,其容量保持率从65%大幅度提高到84%. /p p   (3) 开发与高容量正极材料相适应的电解液添加剂或新型电解液体系 [56~58] . /p p   目前高镍多元材料量产技术主要掌握在日韩少数企业手中, 如日本的住友、户田, 韩国的三星SDI、LG、GS等. 根据不同的应用领域, 材料的镍含量在78~90 mol%, 克容量集中在190~210mA h/g. 各公司正尝试将其应用于电动汽车领域, 其中尤以特斯拉采用的镍钴铝(NCA)受到广泛瞩目. 需要指出的是, NCA和NCM811两种材料在容量、生产工艺等方面具有很多相似性, 松下18650电池正极采用NCA正极, 电池能量密度约为250Wh/kg, 但NCA材料因存在铝元素分布不均、粒度难以长大等问题, 主要应用于圆柱电池领域, 圆柱型电池在在电池管理系统方面需要的技术与成本较高. /p p   除 此 之 外 , 基 于 Li 2 MnO 3 的 高 比 容 量 (200~300mAh/g) 富 锂 正 极 材 料 zLi 2 MnO 3 · (1?z)LiMO 2(0 /p p   3.2 负极材料 /p p   锂离子电池负极材料分为碳材料和非碳材料两大类. 其中碳材料又分为石墨和无定形碳, 如天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、软炭(如焦炭)和一些硬炭等 其他非碳负极材料有氮化物、硅基材料、锡基材料、钛基材料、合金材料等 [61] . /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/6e6b8975-e32c-4aee-9021-c6d0edef3ad9.jpg" title=" 6.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图 4 Al掺杂的具有双斜率浓度梯度三元材料LiNi 0.61 Co 0.12 Mn 0.27 O 2 [54,55] . /p p & nbsp span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " (a) TEM EDS元素分析成像 (b) TEM 线性元素扫描分析 (c) Al掺杂和无掺杂的三元材料循环性能对比 (网络版彩图) /span /p p   负极材料将继续朝低成本、高比能量、高安全性的方向发展, 石墨类材料(包括人造石墨、天然石墨及中间相碳微球)仍然是当前锂离子动力电池的主流选择 近到中期, 硅基等新型大容量负极材料将逐步成熟, 以钛酸锂为代表的高功率密度、高安全性负极材料在混合动力电动车等领域的应用也将更加广泛. 中远期, 硅基负极材料将全面替代其他负极材料已成为行业共识. /p p   硅基负极材料被认为是可大幅度提升锂电池能量密度的最佳选择之一, 其理论比容量可以达到4000mAh/g以上 [62,63] , 与高容量正极材料匹配后, 单体电池理论比能量可以达到843Wh/kg, 但硅负极材料在充放电过程中存在巨大的体积膨胀收缩效应, 会导致电极粉化降低首次库仑效率并引起容量衰减 [64~67] . /p p   研究者尝试了多种方法解决该问题. /p p   (1) 制备纳米结构的材料, 纳米材料在体积变化上相对较小, 且具有更小的离子扩散路径和较高的嵌/脱锂性能, 包括纳米硅颗粒 [68~70] 、纳米线/管 [71~74] 、纳米薄膜/片 [75~77] 等. /p p   (2) 在硅材料中引入其他金属或非金属形成复合材料, 引入的组分可以缓冲硅的体积变化, 常见的复合材料包括硅碳复合材料 [78~82] 、硅-金属复合材料等 [83~85] . Cui课题组 [81] 通过先后在硅纳米颗粒表面包覆二氧化硅和碳层, 再将二氧化硅层刻蚀之后得到蛋黄蛋壳结构的硅碳复合材料, 如图5所示, 并利用原位透射电镜研究了碳壳与硅核之间的空隙对材料稳定性及电化学性能的影响. 由于蛋黄蛋壳的结构在硅和碳层之间预留了充足的空间, 使硅在嵌锂膨胀的时候不破坏外层的碳层, 从而稳定材料的结构并得到稳定的SEI膜. 在此基础上, 通过对碳包覆之后的纳米颗粒进行二次造粒,在大颗粒的表面再包覆碳膜, 最后刻蚀制备出类石榴的结构 [82] , 复合材料尺寸的增大减小了材料的比表面积, 提高了材料的稳定性, 材料的1000周循环容量保持率由74%提高到97%, 如图5所示. /p p   (3) 选用具有不同柔性、界面性质的黏结剂, 提高黏结作用 [86~88] 最近,Choi等 [88] 通过形成酯键使传统黏结剂聚丙烯酸PAA与多聚轮烷环组分PR交联结合得到具有特殊结构的双组分PR-PAA黏结剂, 如图6所示, 很大程度上提高了硅负极在充放电过程中的稳定性. /p p   (4) 采用体积变化相对缓和的非晶态硅材料, 如多孔硅材料等 [89,90] . /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/c68c0215-a21a-4fa0-9f73-1a0fca0d02f5.jpg" title=" 7.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图 5 具有蛋黄蛋壳的结构的硅碳复合锂离子电池负极材料 [81,82] . /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " & nbsp (a) 蛋黄蛋壳的结构合成示意图及TEM图 (b) 类石榴的结构合成示意图 (c) 硅纳米粒子、 蛋黄蛋壳结构硅碳复合材料、类石榴结构硅碳复合材料的循环性能对比 (网络版彩图) /span /p p   应用方面, 日立Maxell宣布已成功将硅基负极材料应用于高能量密度的小型电池 日本GS汤浅公司则已推出硅基负极材料锂电池, 并成功应用在三菱汽车上 特斯拉则宣称通过在人造石墨中加入10%的硅基材料, 已在其最新车型Model 3上采用硅碳复合材料作为动力电池负极材料. /p p   3.3 电解液 /p p   高安全性、高环境适应性是锂离子动力电池对电解液的基本要求. 随着电极材料的不断改善和更新, 对与之匹配的电解液的要求也越来越高. 由于开发新型电解液体系难度极大, 碳酸酯类有机溶剂配伍六氟磷酸锂盐的常规电解液体系在未来相当长一段时间内依然是动力电池的主流选择. /p p   在此情形下, 针对不同用途的动力电池和不同特性的电极材料, 优化溶剂配比、开发功能电解液添加剂就显得尤为重要.例如, 通过调整溶剂配比含量和添加特殊锂盐可以改善动力电池的高低温性能 加入防过充添加剂、阻燃添加剂可以使电池在过充电、短路、高温、针刺和热冲击等滥用条件下的安全性能得以大大提高 通过提纯溶剂、加入正极成膜添加剂可以在一定程度上满足高电压材料的充放电需求 通过加入SEI膜成膜添加剂调控SEI膜的组成与结构, 可以实现延长电池寿命 [91] . 近年来, 随着Kim等 [92] 第一次成功地将丁二腈(SN)作为电解液添加剂来提高石墨/LiCoO 2 电池的热稳定性, 以丁二腈(SN)和己二腈(ADN) [93] 等为代表的二腈类添加剂因其与正极表面金属原子极强的络合力并能很好地抑制电解液氧化分解和过渡金属溶出的优点, 已经成为学术界和工业界普遍认可的一类高电压添加剂. 而以1,3-丙烷磺酸内酯(PS [94] 和1,3-丙烯磺酸内酯(PES) [95] 等为代表的另一类高电压添加剂,即正极成膜添加剂, 则是通过在正极表面优先发生氧化反应并在正极表面形成一层致密的钝化膜, 从而达到阻止电解液和正极活性物质接触、抑制电解液在高电压下氧化分解的效果. /p p   目前, 高低温功能电解液的开发相对成熟, 动力电池的环境适应性问题基本解决, 进一步提高电池的能量密度和安全性是电解液研发的首要问题. 中远期, 锂离子动力电池电解液材料的发展趋势将主要集中在新型溶剂与新型锂盐、离子液体、添加剂等方面, 凝胶电解质与固态电解质也是未来发展的方向. 而以固态电解质为关键特征之一的全固态电池在安全性、寿命、能量密度及系统集成技术等都具有潜在的优异特性, 也是未来动力电池和储能电池领域发展的重要方向 [96] . /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/58812389-5862-4e1d-a7b7-b4dc7b4fc4d9.jpg" title=" 8.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图 6 SiMP负极PR-PAA黏结剂的应力释放机理 [88] .& nbsp /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " (a) 减小提起物体用力的滑轮机理 (b) PR-PAA黏结剂用于缓解因硅颗粒充放电过程中体积变化而产生应力的示意图 (c) 充放电过程中PAA-SiMP电极破碎和生成SEI膜的示意图 (网络版彩图) /span /p p   3.4 隔膜 /p p   目前, 商品化锂离子动力电池中使用的隔膜材料主要是微孔的聚烯烃类薄膜, 如聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene, PP)的单层或多层复合膜.聚烯烃类隔膜材料由于其制造工艺成熟、化学稳定性高、可加工性强等优点在一段时间内仍然是商品化隔膜材料的主流, 尤其是PE的热闭孔温度对抑制电池中某些副反应的发生及阻止热失控具有重要意义.发展基于聚烯烃(尤其是聚乙烯)隔膜的高性能改性隔膜材料(如无机陶瓷改性隔膜、聚合物改性隔膜等),进一步提高隔膜的安全特性和电化学特性仍将是隔膜材料研发的重点 [18] . /p p   最近, 本课题组 [97] 通过使用耐高温的聚酰亚胺做黏结剂将纳米Al 2 O 3 涂覆在商业PE隔膜单层表面将隔膜的热稳定性提高到了160℃. 本课题组 [98] 还在前期开发的SiO 2 陶瓷隔膜的基础上, 在其表面和孔径间原位聚合包覆上一层耐高温的聚多巴胺保护层, 如图7所示, 使隔膜在230℃高温下处理30min, 不但不收缩并且保持良好的机械性能, 可以有效保障电池安全. l’Abee课题组 [99] 以耐热性的聚醚酰亚胺树脂为基材, 将其用NMP加热溶解后重新浇铸成膜, 得到的聚醚酰亚胺隔膜, 其热稳定性可达到220℃.随着锂离子电池在电动汽车等领域的应用, 建立隔膜构造、隔膜孔径尺度与分布的有效调控方法, 以及引入电化学活性基团等使聚烯烃隔膜多功能化, 将是隔膜发展的重要方向. 针对耐热聚合物隔膜等的研发及产业化工作也将得到大力推进. /p p   综上所述,锂离子动力电池关键材料的发展趋势将如图8所示, 正极材料向高电压、高容量的趋势发展 负极则以发展硅碳复合材料为主, 通过发展新型黏结剂和SEI膜调控技术使得硅碳复合负极材料真正走向实际应用 电解液近期内将以发展高电压电解液和高环境适应性电解液材料为主, 中远期则将以固态电解质材料为发展目标 多种材料复合且结构可控的隔膜材料将是锂离子动力电池隔膜的重点发展方向. /p p strong   4 锂离子动力电池的关键技术和基础科学问题 /strong /p p   4.1 锂离子动力电池的关键技术 /p p   锂离子动力电池是一个复杂的系统, 单一部件、材料或组分的优化未必对电池整体性能的改善有突出效果 [100] . 发展面向电动汽车的高比能量、低成本、长寿命、安全性高的动力电池, 需对锂离子动力电池体系的关键技术予以重点关注, 解决在最终应用过程中影响性能的制约因素. /p p   4.1.1 正极、负极材料等的选择及匹配技术 /p p   锂离子动力电池的寿命、安全性和成本等基本性能很大程度上取决于其电极材料体系的选择和匹配. 因此如何选择高比能量、长寿命、高安全、低成本的材料体系是当前锂离子动力电池的重要技术. /p p   4.1.2 动力电池安全性 /p p   安全性是决定动力电池能否装车应用的先决条件 /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/a49c15af-1975-4d11-bfe5-e1f5440c1331.jpg" title=" 9.jpg" / /p p style=" text-align: center "   .图 7 包覆上耐高温聚多巴胺保护层的SiO 2 陶瓷隔膜 [98] .& nbsp /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " (a) 隔膜结构及合成示意图 (b) 隔膜形貌表征 (c) 隔膜热收缩性能对比(网络版彩图) /span /p p style=" text-align: center "    img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/35ce98d1-12c4-439a-b44f-0aa5561115de.jpg" title=" 10.jpg" / /p p style=" text-align: center "   图 8 锂离子动力电池关键材料技术现状及发展趋势总结(网络版彩图) /p p   随着锂离子电池能量密度的逐步提升, 电池安全性问题无疑将更加突出. 导致锂离子电池安全性事故发生的根本原因是热失控, 放热副反应释放大量的热及有机小分子气体, 引起电池内部温度和压力的急剧上升 而温度的急剧上升反过来又会呈指数性加速副反应,产生更大量的热, 使电池进入无法控制的热失控状态,导致电池终发生爆炸或燃烧 [101,102] . 高比能的NCM和NCA三元正极、锰基固熔体正极均较LFP材料的热稳定性差, 使人们在发展高能量密度动力电池的同时不得不更加关注安全问题 [103] . 解决电池安全性问题至少需要从两方面着手: (1) 防止短路和过充, 以降低电池热失控的引发几率 (2) 发展高灵敏性的热控制技术,阻止电池热失控的发生 [104] . /p p   4.1.3 电池制造工艺 /p p   随着动力电池应用的不断加深, 单体电池向着大型化、易于成组的方向发展. 在这一过程中, 单体电池的制造技术尤为重要. 提高产品一致性, 从而使电池成组后的安全性、寿命更高, 使其制造成本更低将是未来锂离子电池制造工艺的发展方向. (1) 开发生产设备高效自动化技术, 研发高速连续合浆、涂布、辊切制片、卷绕/叠片等技术, 可以降低生产成本 (2)开展自动测量及闭环控制技术研发, 提高电池生产过程测量技术水平, 实现全过程实时动态质量检测, 实现工序内以及全线质量闭环控制, 保证产品一致性、可靠性 (3) 建立自动化物流技术开发, 实现工序间物料自动转运, 减少人工干预 (4) 开展智能化生产控制技术研发, 综合运用信息控制、通讯、多媒体等技术,开发有效的生产过程自动化控制及制造执行系统, 最大程度地提高生产效率, 降低人工成本. /p p   4.2 锂离子动力电池的基础科学问题 /p p   4.2.1 研究电极反应过程、反应动力学、界面调控等基础科学问题 /p p   目前, 元素掺杂、包覆等方法被广泛应用于材料改性, 但究其原因往往“知其然不知其所以然”, 如LFP可以通过异价锂位掺杂显著提高电子导电性, 但其究竟是晶格掺杂还是通过表面渗透还存在争议. 另外,一般认为LFP较低的电子导电性和离子扩散特性是导致倍率特性不佳的主要原因, 但研究表明, 锂离子在电极/电解液界面的传输也是影响LFP倍率特性的重要因素. 通过改善界面的离子传输特性, 可以获得更好的倍率特性. 因此深入研究电极上的表面电化学反应的机理, 尤其是关于SEI膜的形成、性质以及电极与电解液的相互作用等, 可以明确材料的结构演化机制和性能改善策略, 为材料及电池性能的改善提供理论指导 [6] . /p p   4.2.2 发展电极表界面的原位表征方法 /p p   锂离子电池电极材料的性能主要取决于其组成及结构. 通过原位表征技术系统研究材料的组成-结构-性能间构效关系对深入了解电极材料的反应机理,优化材料组成与结构以提高其性能及指导高性能新材料开发与应用均有十分重要意义 [105,106] . 例如, 原位Raman光谱可以通过晶格(如金属-氧配位结构)振动实时检测材料的结构变化, 为找寻材料结构劣化原因提供帮助 [107~109] . 同步辐射技术不仅可通过研究电极材料中原子周围化学环境, 获取电极材料中组成元素的氧化态、局域结构、近邻配位原子等信息, 还可原位获得电池充放电过程电极材料的结构演化、过渡金属离子氧化态以及局域结构变化等信息, 精确揭示电池反应机理 [110,111] 固体核磁共振谱(NMR)则可提供固态材料的局域结构信息, 得到离子扩散相关的动力学信息 [112,113] . /p p strong   5 结论 /strong /p p   锂离子动力电池是目前最具实用价值的动力电池, 近几年在产业化方面发展迅速, 有力地支撑了电动汽车产业的发展. 然而, 锂离子动力电池仍然存在许多有待解决的应用问题, 特别是续航能力、安全性、环境适应性和成本, 需要在动力电池基础材料、电池制造和系统技术全产业链上同时进行研究. 可以预期相关技术将在近年内取得长足进步并实现规模应用.随着电动汽车的快速发展, 锂离子动力电池将迎来爆发增长的黄金期. /p p style=" text-align: right "    strong span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "   作者:刘波(厦门大学) 张鹏 赵金保 /span /strong /p p    /p p br/ /p
  • 有机薄膜太阳能电池材料P3HT的TG-MS测定
    有机薄膜太阳能电池就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。其中,P型有机半导体(P3HT)是使用的材料之一,属于结晶性高分子,是一种3-己基噻吩的聚合物。实际使用的过程中,高分子的老化是不可避免的,因此需要对材料进行热稳定性的评价。日立热重-差热同步热分析仪STA7000系列,采用数字水平差动方式,基线更加稳定,能够检测到微量变化。并且有良好的扩展性,开发出TG-MS专用接口,可以与质谱(MS)进行联用,用于溢出气体定性分析。下面,通过热重-质谱联用(TG-MS)来评价P3HT的热稳定性,并分析其反应产生的气体。 实验结果■ TG和总离子流色谱图(TIC)P3HT在470℃附近开始发生热分解,有1个热失重台阶。由TIC图可见,P3HT产生的气体几乎全部是由热分解过程中产生的。■ MS(480℃附近)上图是480℃的MS图谱,可以得到溢出气体成分质核比和离子强度的信息,从而对热分解产物进行定性分析。 综上所述:TG-MS联用可以考察样品热失重过程中产生的气体或特定成分,为样品的分子结构和热分解反应机制提供必要的解释。关于日立TA7000系列热分析仪详情,请见:日立 DSC7020/DSC7000X差示扫描热量仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313721.htm日立 STA7000Series 热重-差热同步分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313727.htm日立 TMA7000Series 热机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313737.htm日立 DMA7100 动态机械分析仪https://www.instrument.com.cn/netshow/SH102446/C313739.htm
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