鋰電工程?？茖W(xué)校排名 鋰電池工藝工程師前景怎么樣?

這幾年自稱鋰電行業(yè)從業(yè)者，但作為工程管理者，關(guān)注點很少落在基礎(chǔ)原理上。

如鋰電工程要求避免引入“銅鐵鋅”，幾乎是行業(yè)內(nèi)眾所周知的原則，但金屬雜質(zhì)的影響機理是怎樣，滑悉銅鐵鋅到底哪一個危害更大，很多人一時答不上。

我想用幾篇文章，將我遇到的疑問解答一番，說不定偶有幾點能解工程同行的惑。

此為第一篇。

現(xiàn)在我正在一家大型的磷酸鐵鋰正極材料廠施工，就從磷酸鐵鋰說起吧。

三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，是目前電動汽車最常用的兩種鋰離子動力電池，占所有裝機量的95%以上。前者能量密度高，續(xù)航能力強；后者安全性好，成本低。

磷酸鐵鋰（LiFePO4）的準(zhǔn)確化學(xué)名稱應(yīng)是磷酸亞鐵鋰，因為鐵的化合價一般是+2價和+3價。+2價是亞鐵離子，+3價是鐵離子。LiFePO4里的鐵顯+2價，所以應(yīng)念磷困沖酸亞鐵鋰，一般稱磷酸鐵鋰。

下次如果你想裝一下，可以這樣開場“我們這條磷酸亞鐵鋰生產(chǎn)線......”

最近幾年的趨勢是三元電池市場份額一路攀升，磷酸鐵鋰則相應(yīng)下滑，不過短短數(shù)月，行業(yè)變天，輿論大呼，三元鋰電或被判死刑？

我梳理了下幾個關(guān)鍵節(jié)點，看看都有哪些重量級的公司或機構(gòu)在給磷酸鐵鋰抬轎子。

特斯拉 ： 2月19日，特斯拉宣布自主研發(fā)不含鈷的電池，以大家對特斯拉的超高期待，不免都激動的猜測，到底是什么黑科技，結(jié)果人家說的就是磷酸鐵鋰。據(jù)悉，23萬起售的磷酸鐵鋰版本的Model 3年內(nèi)上市，你要不要來一輛。 磷酸鐵鋰行情就此引燃。

比亞迪 ： 3月29日，比亞迪發(fā)布“ 刀片電池 ”，本質(zhì)依然還是磷酸鐵鋰，只是用CTP（Cell to PACK，是電芯直接集成為電池包，從而省去了中間模組環(huán)節(jié)）的思路提高了成組效率，變相提升了成組后的能量密度。這件事的意義可比為全世界人民縫口罩來得大， 之前還沒有誰這么討巧的一攬子解決電動車的續(xù)航、成本、安全性問題。

工信部 ： 5月12日， 工業(yè)信息化部 發(fā)布了三項強制性國家標(biāo)準(zhǔn)，每個都強制規(guī)定電動車的電池?zé)崾Э睾螅?分鐘內(nèi)不能起火、不能爆炸，為乘員預(yù)留安全逃生時間。2021年1月1日起開始實施。 磷酸鐵信尺乎鋰高呼：皇上英明，三元電池只能委屈巴巴：臣妾做不到啊。

太陽能能量密度低，曬在身上頂多出汗，核能的能量密度高，一小塊爆炸就天崩地裂，這種能量密度的對比，我們有生活經(jīng)驗，感覺得到。

但磷酸鐵鋰憑什么比三元材料能量密度低呢，如果還是憑生活經(jīng)驗， 我們難免會這么覺得，上帝是公平的，磷酸鐵鋰更便宜，一分錢一分貨吧。

有一種說法是，磷酸鐵鋰的晶體結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的橄欖石結(jié)構(gòu)，但是成也結(jié)構(gòu)敗也結(jié)構(gòu)，這也會讓充放電過程中鋰離子不好移動（可以理解為房間里塞滿了奇形怪狀的石頭，鋰離子在里面進出礙手礙腳），最直觀的表現(xiàn)就是，電池容量低。但這種定性的判斷還是不能讓我滿意。

我試著從質(zhì)量能量密度的公式入手，推導(dǎo)下看看誰起決定作用。

能量密度 是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所給出的能量，也稱為比能量。

這里我們用單位質(zhì)量的能量密度，即質(zhì)量能量密度的計算公式。

其中，電池平均工作電壓，兩者差不太多，磷酸鐵鋰是3.4V，三元是3.6V，簡單起見，假設(shè)相同。 質(zhì)量能量密度與質(zhì)量比容量近似成正比。

理論質(zhì)量比容量 ，是假定單位質(zhì)量的材料中鋰離子全部參與電化學(xué)反應(yīng)所能夠提供的容量。

其中，電極反應(yīng)時的得失電子數(shù)，兩者為1。于是理論質(zhì)量比容量與材料的 摩爾質(zhì)量 成反比。 近似的，質(zhì)量能量密度與材料的摩爾質(zhì)量成反比。

摩爾質(zhì)量指1mol微粒的質(zhì)量，在數(shù)值上等于該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。對一種確定了分子式的物質(zhì)，摩爾質(zhì)量是個定值。

磷酸鐵鋰的摩爾質(zhì)量是157.76g/mol，計算出理論質(zhì)量比容量是170mA.h/g。三元材料的摩爾質(zhì)量根據(jù)鎳鈷錳三種元素的比例不同稍有不同，如NCM(1:1:1)(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)摩爾質(zhì)量為96.461g/mol，計算出理論質(zhì)量比容量是278mA.h/g。

材料的分子式確定了能量密度的理論上限。磷酸鐵鋰的摩爾質(zhì)量大于三元材料這一無法改變的化學(xué)特性，決定了磷酸鐵鋰的能量密度永遠(yuǎn)不能超過三元材料。

刀片結(jié)構(gòu)說到底是一種結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，是前文提到的CTP（Cell to PACK）技術(shù)的一種。

這里再詳細(xì)解釋下，一般電動汽車上搭載的電池包，由電芯（Cell）組裝成為模組（Module），再把模組安裝電池包（Pack）里，形成了“電芯-模組-電池包”的三級裝配模式。而CTP是電芯直接集成為電池包，從而省去了中間模組環(huán)節(jié)。

有行業(yè)專家用一個形象的比喻進行了解釋： 把皮鞋放進鞋盒，鞋盒放入鞋柜，皮鞋就相當(dāng)于電池，鞋盒是模組，鞋柜則是電池包。鞋盒存在的目的是為了讓鞋柜中的鞋可以井然有序地存放。無模組技術(shù)（如刀片結(jié)構(gòu)）就是把“鞋盒”拿掉，依然讓“鞋子”整齊地排列在“鞋柜”中。

于是我們自然會提出一個問題，刀片結(jié)構(gòu)可以用到其他電池材料上嗎？

答案是肯定的。刀片電池的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新不僅對鐵鋰材料適用，擴展到其他材料上也同樣有效，因此理論上也可以有三元刀片。只是因為本身三元鋰材料的安全性就比不上磷酸鐵鋰材料，尤其是大電芯無模組下的能量起伏會比現(xiàn)在的小電芯要更大，一旦失效會產(chǎn)生更為嚴(yán)重的后果。

只要能系統(tǒng)的解決安全性問題，三元刀片和其他類型材料的刀片也有廣闊的應(yīng)用空間，可以讓老司機們有更大的選擇空間，比如1000公里續(xù)航的SUV。

我覺得不會。

就像前幾年，三元只是勢頭盛，但從沒有機會將鐵鋰逼上絕路。這次反過來也會是一樣。

首先，大家各有各的應(yīng)用場景，再不濟，3C數(shù)碼和電動工具還是首選三元材料的。

其次，技術(shù)是個動態(tài)進步的過程。解決安全性問題大家都沒停下腳步。

說到底，兩者是東邊不亮西邊亮，還遠(yuǎn)沒到東風(fēng)壓倒西風(fēng)的局面。對于企業(yè)來說，兩條腿走路比一條腿走路強。

朱科

2020年6月2日

鋰電池 工藝工程師 前景很不錯，是稀缺的新能源人才。

合格的工藝工程師必須非常熟悉產(chǎn)品的設(shè)計、*工藝、包裝、運輸及產(chǎn)品的配套使用功能；在本行業(yè)屬通才，了解所有工序工藝。燃如編制 工藝流程 ，下生產(chǎn)指令單之前對產(chǎn)品制程工藝的核定。規(guī)范與公司產(chǎn)品配套使用的采購產(chǎn)品工藝、使用功能要求，并簽樣板給供應(yīng)商、品質(zhì)部、采購部。

鋰電池分類：

鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和 鋰離子電池 。鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。

可 充電電池 的第五代產(chǎn)品鋰金屬電池在1996年誕生，其安全性、比容量、自放電率和 性能價格比 均優(yōu)于鋰離子電池。由于襲段大其自身的高技術(shù)要求限制，只有少數(shù)幾個國家的公司在生產(chǎn)這種鋰金屬電池。

以上內(nèi)容參考拍豎： 百度百科--鋰電池

電池工程師，申報電池*工程師，經(jīng)過考試（理論+實操）成績合格人員頒發(fā)的有效憑證，此證書由 工業(yè)和信息化部教育與考試中心 頒發(fā)。唯顫在工業(yè)和信息化部教育與考試中心登記注冊。詳細(xì)資料請登錄網(wǎng)站查詢。

鋰離子電池 由日本 索尼公司 于1990年最先開發(fā)成功。它是把鋰離子嵌入碳（石油焦炭和石墨）中形成負(fù)極（傳統(tǒng)鋰電池用鋰或鋰合金作負(fù)極）。正極材料常用LixCoO2 ，也用 LixNiO2 ，和LixMnO4 ， 電解液 用LiPF6+二乙烯碳酸酯（EC）+二甲基碳酸酯（DMC）。

石油焦炭和石墨作 負(fù)極材料 無毒，且資源充足，鋰離子嵌入碳中，克服了鋰的高活性，解決了傳統(tǒng)鋰電池存在的安全問題，正極LixCoO2在充、放電性能和壽判山則命上均能達到較高水平，使成本降低，總之鋰離子電池的綜合掘棚性能提高了。預(yù)計21世紀(jì)鋰離子電池將會占有很大的市場。