东洋蓄电池今天的电化学电池就如同现代世界中的魔法石——只要放入电池,就可以把静止的大块头车辆变得动力十足。在这一点上,技术库中的其他任何法宝都无法
与之抗衡。
但是虽说汽车电池是一种现代“魔法”,人们对它或多或少总还是有点儿不满:它们耗电太快,充电又太慢,而且还挺沉。要是你打算组合一大堆锂离子电池
来驱动电动车开上几百英里,这花费叫人望而生畏。
也难怪目前**售出的新车中只有0.5%是插电式纯电动车。同样在人们意料之中的是,美国国家研究(US National Research Council)组称锂离
子电池的高成本、有限续航里程和充电问题这三大短板,是推广插电式纯电动车的主要障碍。组2015年发布的《克服推广插电式纯电动车的障碍》报告
中提醒读者,如果电池的技术问题得不到解决,那么汽车行业的经济效益和长期持续发展将会受到越来越大的影响。
争取逐渐实现$100/kW·h的电池组价格目标
电动车的规划师与工程师们非常清楚,电池成本是他们面临的大障碍,而哪家厂商的解决方案能走得远,也直接关乎其他相关问题能否得到顺利解决。好
消息是,电池成本正在稳步下降,而这也把企业逼上了“降低成本的风口浪尖”,Lux Research(新兴技术与市场调研公司)的分析师CosminLaslau如是说
。
Laslau是《越限:锂离子电池的成本降低及其对汽车与固定式蓄电池技术的影响》这一分析报告的作者。他解释说,该报告是在对电池制造商、
OEM,以及与高校研究人员进行采访后,基于所收集的信息完成的。报告中还构建了一个详细的“自下而上的成本模型”,通过比较电池化学原理、形状
系数、生产规模、制造地点等其他相关因素等,对未来电池的技术与价格进行评估。
LuxResearch的报告中估计,到2025年,的电池制造商(如松下)所制造的锂离子车用电池组的价格将降至$172/ kW·h,较为落后的制造商所提供的电池组
价格大约是$229/kW·h。而目前大多数电动车电池组的价格还停留在$400/kW·h左右。
Laslau提到,$200/kW·h的价格水平,将是电动车电池组投入大规模生产的门槛。美国电池联盟(U.S.Advanced Battery Consortium)则认为,$100/kW·
h的电池组价格水平,才真正标志着电动车销售腾飞的起点。
这一观点与LG化学、博世、通用和特斯拉等企业的预测基本一致。这些机构预测,到2020年底,电池组的价格将降至$300/kW·h。报告提出,如果研发人员能
够将电池成本降至$300/kW·h以下,那么10到15年后,电动车制造商将**会将销售量提升到数百万辆。
每辆特斯拉Model S汽车的电池组中,有6000多个松下圆柱状NCA阴锂离子电池,即形状系数为18650的电池。
松下公司与特斯拉正在兴建“千兆电池工厂(Gigafactory)”,为即将投产的Model X 原型车和价格为实惠的Model 3车型提供能源。
“千兆电池工厂”之争
Laslau将电池业描述为竞争激烈、高度隐秘、其保守,且为几大老牌霸主所**的行业。要在这些之间进行相互比较是非常复杂的,因为每一家都采
取了自己有的技术路线,Laslau补充道。
报告称,为了有效降低成本,并保证供应链的安全,汽车整车厂和电池制造商正在联合起来,将电池生产的规模拓展到的水平。
例如,松下和特斯拉正在建设一座耗资50亿美元,产能达到35 GW·h的巨型电池工厂,也就是所谓的千兆电池工厂(Gigafactory)。这座位于内华达州的电池
工厂旨在生产出比现有工厂所制造的产品成本低廉30%-50%的单体电池和电池组。松下公司目前在为特斯拉供应的是采用镍钴铝酸锂(NCA)18650圆柱型锂离
子电池。每辆特斯拉Model S需要使用到6000多个单体电池,而松下能够以$265/kW·h的价格为特斯拉提供比能量高达250 W·h/kg的电池。
相较之下,其他竞争对手的逊色很多了。Laslau表示,日产-AESC,LG化学和三星SDI目前销售的电池单元仅能提供比能量在140 W·h/kg到170 W·h/kg之间的
电池,而在电池的能量密度方面,他们与松下之间也存在着相似程度的差距。这些公司仍然沿用传统的锰酸锂(LMO),生产的是体积大的棱柱形和袋状的电
池单元,因为这两类电池比圆柱形的电池单元容易集成与管理。
Laslau警告说,除非这些公司能把电池组成本降到$261/kW·h,否则在未来十年内,将会面临远远落后于竞争对手的风险。报告称,这些公司目前正在努力向
能量密度高的镍钴锰酸锂(NMC)电池技术过渡。比如,LG化学的目标是在与“千兆电池工厂”竞争的同时,到2017年使电池比能量达到250 W·h/kg。这家
韩国电池称,产能达到3-4 GW·h之后,降低成本的压力就不足为惧了。
Lux的分析报告还对中国的比亚迪作出了预测,认为其到2025年将实现$211/kW·h的电池组成本和 8 GW·h的产能。Laslau认为,虽然磷酸铁锂单体电池的电
压较低,但是比亚迪还是偏好使用磷酸铁锂电池技术,因为他们觉得这种电池安全,经济,在能量密度相对较低的电池中是不错的选择。
另一家重量级厂商是在中国积发展业务的美国电池制造商——波士顿电池,该公司生产的钴酸锂(Lithium Cobalt)单体电池比能量可达200 W·h/kg。据
新闻报道,该公司于2014年12月获得了中国机构2.9亿美元的“财政支持”,用以将其电池工厂的产能扩大到4 GW·h。
新型锂离子化学电池,如Faradion公司的钠电池设计方案,有望终降低电动车电池组成本。
2014年10月,韩国公司LG化学开始在中国南京兴建电动车电池工厂。
价格战正在酝酿之中?
Laslau认为,生产工厂的选址十分重要。日本生产的单体电池比中国生产的同等大小和形状系数的产品价格高15%,原因是中国的劳动力、原材料和土地成本
都低,而本地化的供应链也是一大优势。选择Co-location的本地化生产模式,让制造商能够对供应商施加多的影响,终降低成本,并获得当地
多的支持。
LuxResearch的这篇报告肯定了电池正是锂离子电池中花费高的部件,因为其原料中包括价格昂贵的镍,钴和锂。举例来说,一家产能为1-GW·h的韩国工
厂所生产的镍钴锰酸锂(NMC)袋状电池的正材料所耗费的成本占到电池总成本的25%,而其余的成本组成分别为:电池组管理系统-16%,电池组热学系统-8%,
负材料-8%,生产设备折旧-8%,电池单体生产人工成本-8%,电池单体制造的土地使用成本-6%,电池单体固定成本-6%,电池组生产人工成本-5%,集流器-3%,
电池隔膜-3%,电解质-1%。
Laslau认为,插电式电动车电池的价格在未来十年的发展趋势难以预测,“在未来5到10年,我们有可能会看到行业的整合,也许市场上只会剩下两三家大型供
应商,这意味着要争取市场份额,企业之间将会进行激烈的价格战”。
氢氧燃料电池组成和反应循环图在燃料中，供给的燃料气体中的H2分解成H 和e-，H 移动到电解质中与空气侧供给的O2发生反应。e-经由外部的负荷
回路，再反回到空气侧，参与空气侧的反应。一系例的反应促成了e-不间断地经由外部回路，因而就构成了发电。并且从上式中的反应式（3）可以看
出，由H2和O2生成的H2O，除此以外没有其他的反应，H2所具有的化学能转变成了电能。但实际上，伴随着电的反应存在一定的电阻，会引起了部分热能
产生，由此减少了转换成电能的比例。
引起这些反应的一组电池称为组件，产生的电压通常一伏。因此，为了获得大的出力需采用组件多层迭加的办法获得高电压堆。组件间的电气连接以
及燃料气体和空气之间的分离，采用了称之为隔板的、上下两面中备有气体流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料组成。堆的出力由总的电压和电流
的乘积决定，电流与电池中的反应面积成比。
单电组装示意图
PAFC的电解质为浓磷酸水溶液，而PEMFC电解质为质子导电性聚合物系的膜。电均采用碳的多孔体，为了促进反应，以Pt作为触媒，燃料气体中的CO将造
成中毒，降低电性能。为此，在PAFC和PEMFC应用中必须限制燃料气体中含有的CO量，特别是对于低温工作的PEMFC应严格地加以限制。
磷酸燃料电池的基本组成和反应原理是：燃料气体或城市煤气添加水蒸气后送到改质器，把燃料转化成H2、CO和水蒸气的混合物，CO和水进一步在移位反
应器中经触媒剂转化成H2和CO2。经过如此处理后的燃料气体进入燃料堆的负(燃料)，同时将氧输送到燃料堆的正(空气)进行化学反应，借助触媒
剂的作用迅速产生电能和热能。
相对PAFC和PEMFC，高温型燃料电池MCFC和SOFC则不要触媒，以CO为主要成份的煤气化气体可以直接作为燃料应用，而且还具有易于利用其高质量排气构成
联合循环发电等特点。
MCFC主构成部件。含有电反应相关的电解质（通常是为Li与K混合的碳酸盐）和上下与其相接的2块电板（燃料与空气），以及两电各自外侧流
通燃料气体和氧化剂气体的气室、电夹等，电解质在MCFC约600~700℃的工作温度下呈现熔融状态的液体，形成了离子导电体。电为镍系的多孔质体，
气室的形成采用抗蚀金属。
MCFC工作原理。空气的O2（空气）和CO2与电相结合，生成CO23-（碳酸离子），电解质将CO23-移到燃料侧，与作为燃料供给的H 相结合，放出e-，同
时生成H2O和CO2。化学反应式如下：
燃料：H2 CO23-=H2O 2e- CO2（4）
空气：CO2 1/2O2 2e-=CO23-（5）
全体：H2 1/2O2=H2O（6）
在这一反应中，e-同在PAFC中的情况一样，它从燃料被放出，通过外部的回路反回到空气，由e-在外部回路中不间断的流动实现了燃料电池发电。另
外，MCFC的大特点是，必须要有有助于反应的CO23-离子，因此，供给的氧化剂气体中必须含有碳酸气体。并且，在电池内部充填触媒，从而将作为
气主成份的CH4在电池内部改质，在电池内部直接生成H2的方法也已开发出来了。而在燃料是煤气的情况下，其主成份CO和H2O反应生成H2，因此，可以等
价地将CO作为燃料来利用。为了获得大的出力，隔板通常采用Ni和不锈钢来制作。
SOFC是以陶瓷材料为主构成的，电解质通常采用ZrO2(氧化锆)，它构成了O2-的导电体Y2O3（氧化钇）作为稳定化的YSZ（稳定化氧化锆）而采用。电中
燃料采用Ni与YSZ复合多孔体构成金属陶瓷，空气采用LaMnO3(氧化镧锰)。隔板采用LaCrO3(氧化镧铬)。为了避免因电池的形状不同，电解质之间热膨
胀差造成裂纹产生等，开发了在较低温度下工作的SOFC。电池形状除了有同其他燃料电池一样的平板型外，还有开发出了为避免应力集中的圆筒型。SOFC
的反应式如下：
燃料：H2 O2-=H2O 2e-（7）
空气：1/2O2 2e-=O2-（8）
全体：H2 1/2O2=H2O（9）
燃料，H2经电解质而移动，与O2-反应生成H2O和e-。空气由O2和e-生成O2-。全体同其他燃料电池一样由H2和O2生成H2O。在SOFC中，因其属于高温工
作型，因此，在无其他触媒作用的情况下即可直接在内部将气主成份CH4改质成H2加以利用，并且煤气的主要成份CO可以直接作为燃料利用。
UPS蓄电池寿命是多长 如何延长UPS不间断电源的寿命
UPS蓄电池寿命是多长
UPS不间断电源实际使用寿命能够达到多久？要是按照调查发现UPS的使用寿命都在6年-10年之间，这种电气产品是不容易出现问题的、也是不容易坏
掉的，一般客户们在购买产品使用后6年之内还是有**的，使用寿命短还有一种原因就是电网环境比较差、工作的机房环境、还有负载的电气设备功率不
能够控制在30%-80%之间，过度的载或者是较小的负载、空载对于UPS不间断电源来说都不是有利的事情。所以在使用时客户们一定要记住上述所说到的
这些问题，如果您全部都能够做到那么10年的寿命还是没问题的！
1. UPS的使用环境要求
◇ 放置位置必须平稳；
◇ UPS机箱各面距墙壁必须保持足够的通风距离；
◇ 远离热源，无阳光直射，无腐蚀性；
◇ 保持正常的温度和湿度；
◇ 保持室内洁净。
2. 使用UPS时须考虑负载的大小及特性
UPS额定输出功率是标志该产品能驱动多大功率负载的重要参数，它随负载功率因数的变化而变化，如1kVA的UPS并不一定能驱动1kVA的负载，为了延长UPS
的使用寿命，UPS不宜长期处于满载状态下运行。后备式UPS一般选取额定功率的60％～70％的负载量，在线式UPS一般选取额定功率的70％～80％的负载量
。同时UPS也不宜长期处于过度轻载状态下运行。
3. 做好UPS的防感应雷害工作
雷击是所有电器的天敌，一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。雷害主要是因雷云空对地或空对空放电所引起的一系列反应造成的。当云层放电时，
附近架空电源线和通信线路因电磁感应现象会产生感应高电位脉冲。这些高电位脉冲沿着电源线或通信线进入UPS，而UPS中采用了大量的CMOS集成电路模
块和控制用的CPU等微电子器件，它们对雷电的电磁脉冲非常敏感，因此很容易被击坏。在UPS具备有效屏蔽和良好保护接地的前提下，一定要做好电源线
和通信线（例如远端监控信号线）的防雷过压保护。
4. 东洋蓄电池使用维护与保养注意事项
◇ 禁止在UPS输出端口接带有感性的负载。
◇ 使用UPS电源时，应务必遵守产品说明书或使用手册中的有关规定，保证所接的火线、零线、地线符合要求，用户不得随意改变其相互的顺序。
◇ 严格按照正确的开机、关机顺序进行操作。避免因负载突然加载或突然减载时，UPS电源的电压输出波动大，而使UPS电源无法正常工作。
◇ 严禁频繁地关闭和开启UPS电源。一般要求在关闭UPS电源后，至少等待6秒钟后才能开启UPS电源，否则，UPS电源可能进入“启动失败”的状态，即UPS
电源进入既无市电输出，又无逆变输出的状态。
◇ 禁止负载使用。UPS电源的大启动负载好控制在80%之内，如果载使用，在逆变状态下，时常会击穿逆变管。实践证明：对于绝大多数UPS电源
而言，将其负载控制在30~60%额定输出功率范围内是佳工作方式。
◇ 电池的放电要求：一般UPS对电池放电有保护措施，但放电至保护关机后，电池又可以恢复到一定的电压，但这时不允许重新开机，否则会造成电池过
放电。UPS必须重新充电后才能投入正常使用。
◇ 新购买的UPS（或存放一段时间的UPS），必须先对电池充电之后才能投入正常使用。否则无法保证备用时间。
◇ 对于长期无停电的UPS，应当每隔3～6个月对UPS放电，然后重新充电。这样才能延长电池的使用寿命。
◇ 对于长期存放的UPS，应当每隔3～6个月对UPS开机使用和充电，否则UPS主机和电池都会损坏。
◇ 定期对UPS电源进行维护工作。清除机内的积尘，测量蓄电池组的电压，检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等。
