电池科技前瞻系列报告15：热力学视角看负极析锂，兼挥别波澜壮阔的2020年-201230免费下载

本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供，由中信建投（国际）证券有 限公司在香港提供。同时请参阅最后一页的重要声明。 证券研究报告·行业动态 电池科技前瞻系列报告之十五：热力学视角看负极析锂，兼挥别波澜壮阔的 2020 年 行业动态信息 研究者聚焦温度分布对负极析锂状况的影响 研究者 Hansen Wang、Yangying Zhu、Yi Cui（斯坦福大学著名教授崔屹）等分析了温度分布对负极析锂状况的影响，研究成果 Underpotential lithium plating on graphite anodes caused by temperature heterogeneity 2020 年发表在 Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 上（www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2009221117）。该研究结果是对负极析锂机理的有力补充，也是动力电池、新能源汽车产品是综合权衡产物的缩影。 实验设计和分析表征：局部热区和析锂强逻辑关联 研究者描述了处于热力学平衡态的石墨负极上析锂的基本情况：电极整体温度低、同时有相对热区存在时，热区倾向于析锂。 研究者进一步设计实验直接证实金属锂的析出。首先，以锂金属作为电极-参比电极，铜箔作为集流体，铂加热器一方面加热电极，另一方面用于示温。在此实验条件下，发现了锂析出于铜箔热区表面。紧接着，在铜集流体上涂覆石墨，同样观察到了锂金属析出于石墨热区表面。研究者已经考虑到了最小化动力学效应，分离热力学变量对析锂的影响，并且用模拟方式进行了证实。 最后，研究者论述并初步验证了存在温差时大电流充电对析锂的影响：2C 倍率、157mW 加热使得电极中心热区析锂。而且，热区电导更高，插层、析锂均得到强化，事实上相当于锂被热富集。 总结与评论：权衡，还在权衡 从研究者的分析与验证过程中可以看到：负极析锂除了受插层动力学的影响外，还受到热不均衡导致的热力学因素的影响。和低倍率的“准静态”充电相比，快充条件下的温差更大，所以热力学造成的影响将更明显。就此，我们得出一个并不友好的结论：在寒冷的冬季，电池包总体温度偏低。如果整车电量即将耗尽，焦虑的消费者自然地期待使用快充。此时，低温电池、快充热力学不平衡、局部热区锂富集——结果是电池安全性面临析锂的严重考验。PTC 及热泵空调、液冷电池管理系统、高性能电解液体系等，固然有协助快充、提升安全性的积极作用，但会推升整车成...