日本新宇宙COSMOS产品在锂电池行业的应用-江西江崎介绍

01锂电池行业现状

   海关总署数据显示，2023年中国电动载人汽车、锂电池和太阳能电池等“新三样”产品合计出口1.06万亿元，*突破万亿元大关；国家工业和信息化部数据显示，2023年全国锂电池总产量超过940GWh，同比增长25%，行业总产值超过1.4万亿元。2023年我国锂电池出口总额达到4574亿元，同比增长超过33%，在“新三样”出口中占比高达到43.15%；中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会的数据显示，2023年，全球储能电池出货量为173GWh（以终端口径统计），同比增长60%，其中中国储能电池出货约159GWh，占比92%。并且，2024年中国锂电池市场出货量预计将超1100GWh，同比增长超27%，正式进入TWh时代。其中动力电池出货量超820GWh，同比增长超20%；储能电池出货量超200GWh，同比增长超25%。

动力锂电池

   动力锂电池是以锂离子电池为材料的一种高能量密度的、能够储存电能并可再充电的、为汽车或电动工具供应动力的装置。从不同技术路线来看，根据正极材料的不同，动力锂电池可分为三元锂电池、磷酸铁锂电池;根据封装方式的不同，动力锂电池可分为软包电池、方形电池和圆柱电池;根据电解质的不同，动力锂电池可分为液态电池、固态电池。动力锂电池应用领域主要包括电动汽车、电动两轮车、电动船舶、无人机等。

    近年来，我国动力锂电池产能快速扩张，截至2023年6月，我国动力锂电池产能已达1860GWh/年，尤其是在新能源汽车产销大幅上涨及动力锂电池出口增加的牵引下，动力锂电池销量及装车量仍将呈持续上升趋势。

02锂电池行业安全对策

 随着新能源汽车的普及，其使用的动力电池的安全可靠性受到广泛重视，尤其是导致动力电池频繁起火的热失控问题，已然令不少用户闻风丧胆。根据应急管理部门的统计数据显示，2023年第一季度自燃率上涨了32%，平均每天就有8辆新能源车发生火灾（含自燃）。按照燃油车的保有量为3.95亿辆，而新能源汽车为891.5万辆计算，燃油车的季度起火率为万分之0.46，而新能源汽车的季度起火率为万分之0.72。新能源汽车今年一季度起火率是燃油车的1.54倍。

  锂电池热失控  

   热失控是一种剧烈发生、危害性高，带有鼓包，胀气，膨胀甚至爆炸过程的现象，引发因素较多，包括短路、高温、挤压、针刺等。锂电池内部变化随温度升高产生不同影响，在高温作用下，电池中的电解液、隔膜、流体都处于不稳定状态，如果与氧气接触则可能伴随剧烈燃烧从而引起电池爆炸，对于人员可能产生重大损失。搭载了锂电池的纯电动汽车在热失控后释放出热量，短时间内造成短路引发起火，且电池内部的起火会引发连锁反应，导致车内人员逃生的时间变得十分仓促。此外，锂电池的起火也更具危险性，一方面，火场温度高，即使火势熄灭后，也需要大量的水降温；另一方面，锂电池受破坏后具有复燃危险。

   COSMOS锂电池行业应用 

  无论是动力锂电池的下游应用，还是生产制造的过程，其安全保障无疑是决定今后锂电池产业链能否行稳致远的关键之一。COSMOS一直致力于锂电池行业气体检测产品的研发与试验，应对锂电池热失控的一氧化碳传感器为电动汽车的行驶安全保驾护航，另外，可在高温环境下直接对NMP废气进行在线检测的直插式气体探测器KD-12HT、搭载有内置泵可检测炉内高温残留、尾排中微量NMP气体的PD-12系列、以及可在生产环境中检测锂电池电解液DMC（DEC）、NMP微量泄漏的KD-12S系列等也已广泛应用于各大小锂电池制造企业。     

 应对锂电池热失控安全性问题：

一氧化碳传感器

    动力锂电池热失控中释放的气体主要有CO2、CO和H2，这些气体来自活性物质、电解液和粘结剂的分解；热失控中正极会发生分解释放O2，这些O2与空气中的O2会与电解液发生反应，生成CO2和CO，随着O2消耗，CO2的浓度也逐渐降低，CO的浓度随着O2的消耗也逐渐提高；此外，还有少量CO2在满电态的负极表面发生还原生成CO。通过集成温度、烟雾、CO气体和电解液挥发气体等多种探测传感器，实现对电池热失控多种状况的探测。

应对锂电池热失控

1.超长寿命10年

2.可电池驱动

3.对一氧化碳选择性

4.对一氧化碳具有很高的线性输出特性校准简便易行

电极片涂布过程中的气体检测：KD-12HT

      浆料中的溶解剂NMP气体在高温烘烤过程中易发生爆炸，需要进行在线监测。NMP气体比较特殊，常温常态下为液态，使用气体采样方案不适合此工况。COSMOS开发了能够在高温环境下直接进行检测的探测器KD-12HT直插式气体探测器,可在160℃高温环境下直接检测。

型号:KD-12HT系列

1.检测NMP气体

2.量程0-100%LEL

3.准确检测炉内的浓度

4.传感器能够在160°C环境下工作

5.一目了然的显示气体浓度和报警状态

6.一根磁棒即可，现场进行各种调整操作

7.显示部可左右旋转90度(KD-12HT-TL共通)

浆料搅拌工艺及生产环境中的气体检测：PD-12&KD-12S系列

 PD-12系列搭载内置泵，可检测炉内高温残留、尾气排放的微量NMP气体、微量检测；KD-12S系列可在生产环境中检测锂电池的电解液DMC（DEC）、NMP的微量泄漏。

 锂电池充放电过程中的气体检测：PS-7

锂电池在出货前需对其进行充放电测试，此过程中会产生氢气，另外主流的三元锂电池用的电池液检测，催化物在充电过程中还有氟化氢气体产生，需要检测。

    随着储能技术的更新迭代、储能产业链的日益完善，以锂电池储能为代表的新型储能必将成为我国现代能源体系中保障安全供应、实现绿色低碳转型的重要形式。未来，COSMOS也将根据不断变化的市场需求，积极助力新型储能的多场景应用，共同推动锂电池新能源产业的高质量健康可持续发展。