中国钼业论文格式
中国钼业论文格式
2020年是全球电动化元年,2021年新能源车在"政策+优质供给+需求"的共振下爆发式增长,这推动了锂、镍等金属资源需求量的提高;身为极具性价比的导电材料的铜,在光伏电站、风力发电站等方面也同样拥有很大的市场,所以说对于处于新能源赛道的金属资源来讲的话,极具增长空间。下面就重点分析拥有多品类金属资源的数一数二的企业--洛阳钼业。
在开始分析洛阳钼业前,我整理好的金属资源龙头股名单分享给大家,点击就可以领取:宝藏资料!金属资源行业龙头股一览表
一、公司角度
公司介绍:洛阳钼业主要从事基本金属、稀有金属的采、选、冶等矿山采掘及加工业务和矿产贸易业务。以下这些都是它的主要产品:钼、钨、铜、磷、钴、矿物金属、精炼金属等,是全球最大的白钨生产商之一和第二大的钴、铌生产商,基本上,洛阳钼业的各资源品在行业中均处于领先地位。
想必大家也了解了公司情况了,这就开始好好分析一下公司独特的投资价值。
亮点一:资源类目众多,有效抵御周期波动影响
对于资源类企业来说,最大的缺点还得是极强的周期性,极易受宏观经济扰动,而洛阳钼业也明白这个缺点,凭借自己的长远眼光,坚持收购和并购不同类型的金属企业,不断扩大金属品类布局。从而取得了包含铜、钴、钼、钨、铌、磷、镍与金等独特稀缺的资源品,且各资源品种均具有领先的行业地位。多元的产品组合,帮助洛阳钼业掌握了超越同行的抵御资源周期波动的能力,以此也就有了机会充分享受不同资源品种价格周期轮动所带来的效益。
亮点二:瞄准新能源未来趋势,大力布局新能源领域稀有资源产业链
2019年,洛阳钼业跟华友钴业达成合作,共同参与了"华越镍钴"项目,且最后得到了30%的股权;2021年,与宁德时代全资子公司邦普时代(拥有镍钴锰酸锂产能10万吨)签署战略合作协议。基于此,洛阳钼业可以说是初步完成了新能源领域稀有资源产业链大布局,相信将来可以充分受益新能源的迅猛发展。
再就是洛阳更进一步的和宁德时代绑定,这让自己的技术水平和行业地位持续得到强化,并为未来在其他资源项目进行全方位合作打下坚实基础。
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二、行业角度
金属资源行业是典型的强周期行业,比较容易受宏观经济影响,有时候高景气,有时候表现衰退,因此发展的时候会很不稳定,但是,不同的金属资源在不同的时期所表现的价格周期会有细微差异,就像是对于铜、钴、镍、锂等资源来说,因其是新能领域(如锂电池、光伏等)中重要上游原材料,而全球各国都是以新能源发展为战略目标,未来十年该行业的前景都是一片大好,因此未来像铜、钴、镍、锂等这样的细分金属产业将出现需求量飞涨的现象,看好其在新能源爆发式增长下得到的巨大上升空间。
总的看下来,洛阳钼业属于一家多元化资源品企业,有能力去抵抗周期波动带来的影响,还在上游布局和新能源相关的金属资源,未来将充分享受新能源高增长的红利。但是文章具有一定的滞后性,如果想更准确地知道洛阳钼业股票未来行情,直接点击链接,有专业的投顾帮你诊股,看下洛阳钼业股票估值是高估还是低估:【免费】测一测洛阳钼业股票现在是高估还是低估?
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电火花下切割加工技术论文
电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛,特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备,在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。我为大家整理的电火花加工技术论文,希望你们喜欢。
电火花加工技术论文篇一
浅谈电火花线切割加工工艺
摘要:文章针对电火花线切割加工的工艺及对工件材料的预处理、穿丝孔的加工进行了分析,明确了线切割加工前工件的预处理方法,对实际工件的线切割加工路线设计起到了指导作用。
关键词:退磁处理;预处理;穿丝孔;线切割;电火花加工
中图分类号:TG661文献标识码:A文章编号:1009-2374(2014)22-0131-02电火花加工是利用能量密度很高的电火花,使工件材料熔化、气化和蒸发而去除的一种特种加工方法。电火花线切割加工是电火花加工中的一种,利用金属丝做线状电极,对工件进行切割。下面对线切割加工中的工艺问题进行分析。
1工件材料的预处理
锻造和淬火的工件材料在加工前需要进行预处理。锻打的淬火后的材料会有不同的残余应力。在大面积去除切割和切断加工中,由于残余应力的相对平衡受到破坏,在加工过程中应力会释放,从而导致工件变形,达不到尺寸精度要求。淬火不当的材料还会在加工中出现裂纹。因此这样的材料在线切割加工前,一般应进行低温回火处理。
经过热处理的工件,需将工件上电极丝起割处的热处理残余物、氧化皮和锈斑清除。因为这些残余物不导电,电极丝极容易产生断丝、烧丝或者使工件表面出现深痕,严重时使电极丝离开加工轨迹,造成工件报废。若工件需要机械加工的方法(如车削、铣削等)加工外形及定位面,应注意棱边倒角,孔口倒角。以磨削加工定位面,需对工件材料进行消磁处理。
2穿丝孔的加工
穿丝孔是电极丝相对工件运动的起点,同时也是程序执行的起点,一般选在工件上的基准点处。
2.1穿丝孔(又称工艺孔)的作用
(1)用于加工凹模。凹模类封闭工件在切割前必须具有穿丝孔,以保证工件的完整性。(2)减小凸模加工中的变形量,防止因材料变形而发生夹丝、断丝现象。(3)作为定位基准,保证被加工部位与其他部位的位置精度。对于前两个作用来说,穿丝孔的加工精度要求不需过高。但是对于第三个作用来说,就必须考虑其加工精度。
2.2穿丝孔的位置
穿丝孔的轮廓和加工零件轮廓的最小距离与工件的厚度有关。工件越厚,则最小距离越大,一般不小于3mm。对于凸模类、凹模类工件,穿丝孔轮廓到工件的加工轮廓的最短距离≥3mm。对于凸模类工件,为减小变形,工件的加工轮廓到坯料侧面的距离≥5mm,工件的加工轮廓到坯料尖角处的距离≥8mm。线切割加工用的坯料在热处理时,表面冷却快,内部冷却慢,形成热处理后坯料的金相组织不一致,产生内应力,并且越靠近边角处,应力变化越大。所以,线切割的图形轮廓应尽量避开坯料边角处,避免变形影响工件精度,一般让出8~10mm。对于凸模还应留出足够的夹持余量。
选取穿丝孔时,应遵循以下原则:
加工凹模(型孔类工件):(1)小的型孔切割,穿丝孔设在型孔中心。在切割中、小孔形凹模类工件时,穿丝孔应选在凹型的中心位置最为方便。因为这样既能使穿丝孔的加工位置准确,又能便于控制坐标轨迹的计算。(2)大的型孔切割(或凸型工件),穿丝孔设在靠近加工轨迹的边角处或者已知坐标尺寸的交点上,以便简化运算过程。在切割凸型工件或大孔形凹型工件,穿丝孔不宜选择凹型的中心,因为这样将使无用行程的切割路径较长。所以此类切割一般选择起割点附近为好。(3)多型孔切割,每个型孔都有各自独立的穿丝孔。
加工凸模(轮廓类工件):(1)凸型工件(或大的型孔)切割,穿丝孔在靠近加工轨迹的边角处,即起割点附近。穿丝孔的位置可选在加工图形的拐角附近,以便简化编程运算,缩短切入时的切割行程。(2)封闭式切割,而非开放式切割,否则破坏残余内应力的平衡状态,引起变形。如图1(a)所示,许多模具制造者在切割凸模类外轮廓工件时,常常直接从材料的侧面切入,在切入处产生缺口,残余应力从缺口处向外释放,容易使凸模变形。为了避免变形,在淬火前先在模坯上打出穿丝孔,孔径为3~10mm,工件淬火后从模坯内部对凸模进行封闭式切割。(3)由外向内切割。如图1(b)所示,对于零件,特别是凸模类工件,切割方向可采用由外向内切割。切割方向应该有利于保证工件在切割过程中的刚度以及避开应力变形影响。采用由外向内切割方式,即先切割远离装夹部位的加工轨迹,再切割靠近装夹部位的加工轨迹。如果采用由内向外切割,坯料与工件的主要连接部位被太早地割离,剩余的材料被夹持部位少,工件刚性大大降低,极易产生变形,从而影响加工精度。
(a)封闭式切割(b)由外向内切割
在选择穿丝孔位置时,还应该注意以下问题:(1)孔可能打歪。如图2,如果穿丝孔的轮廓和工件的加工轮廓的最小距离过小,则有可能导致工件报废。反之如果穿丝孔与工件的加工轨迹的最小距离过大,则会增加切割行程。(2)清理毛刺。穿丝孔加工完成后,和工件一样需要预处理,需要清理毛刺,以避免加工中产生短路而导致加工不能正常进行。
(a)穿丝孔与加工轨迹太近(b)穿丝孔与加工轨迹太远
2.3穿丝孔的尺寸
为了加工容易,穿丝孔的直径不宜过小或过大,一般选择3~10mm。孔径最好选整数值,以便简化用其作为加工基准的运算。
如果因为零件加工轮廓等方面的原因导致穿丝孔的直径必须很小,那么在打穿丝孔时要很小心,尽量避免打歪或者尽可能减小穿丝孔的深度。如图3所示,图a直接用电火花打孔机打孔,操作较困难;图b是在不影响使用的情况下,设计先将底部铣削出一个较大的底孔来减小穿丝孔的深度,从而降低打孔的难度。这种方法在加工注塑模的推杆孔等零件时常常应用。
2.4穿丝孔的制造
穿丝孔可以用铣床、钻床进行铣削、钻削加工淬火前的工件,也可以用电火花穿孔机电火花加工孔径小、硬度大、淬火后的工件。
穿丝孔作为加工基准时,它的位置精度和尺寸精度要等于或高于工件要求的精度。因此加工穿丝孔要用钻、铣、镗、铰等较精密的机械加工方法,并在具有较精密坐标工作台的机床上加工,以保证其位置精度和尺寸精度。
当材料余量很小时,使穿丝孔的尺寸受到限制而无法用机械方法加工时,可用电火花高速打孔机加工。加工出的穿丝孔直径一般为¢0.5~¢3mm,深径比可达20以上。
3结语
通过对工件材料的预处理和穿丝孔的作用、位置、尺寸、制造方法分析,明确了线切割加工前工件的预处理方法,指导了实际工件的线切割加工路径要素设置。
参考文献
[1] 高速走丝线切割机床操作与实例[M].北京:国防工业出版社,2010.
[2] 王敏.探析项目教学法在模具钳工教学中的应用[J].现代交际,2013,(3).
[3] 特种加工技术[M].西安:西安电子科技大学出版社,2011.
作者简介:梁天宇(1978―),女,吉林四平人,大连职业技术学院讲师,硕士,研究方向:冲压模具、压铸模具、电加工技术等。
电火花加工技术论文篇二
电火花线切割加工参数分析
[摘要]电火花下切割加工在实际生产加工中应用非常广泛,特别是在冲压模具加工中是最为理想的加工设备,在加工过程中加工参数的调整时影响工件质量的重要因素。本文是通过总结实践经验,重点分析了电参数与非电参数的调整与设置,从而达到更为合理的加工质量。
[关键词] 质量 电参数 非电参数
电加工又称电火花加工,也有称为电脉冲加工的,它是一种直接利用热能和电能进行加工的工艺。电火花加工与金属切削加工的原理完全不同,在加工过程中,工具和工件不接触,而是靠工具和工件之间的脉冲性火花放电,产生局部、瞬时的高温把金属材料逐步蚀除掉。由于放电过程可见到火花,所以称为电火花加工。在加工过程中影响工件加工质量的因素有很多,其中加工参数是影响加工质量的主要因素,下面我主要从电参数和非电参数两个主要方面为大家进行分析:
一、电参数
电参数主要包括:脉冲宽度、脉冲间隔、开路电压、短路峰值电流、放电波形、加工极性 、进给速度 。 1、脉冲宽度Ti的影响,增加脉冲宽度,切割速度提高,表面粗糙度变差。(增加脉冲宽度,则单脉冲放电能量增加,当Ti>40μs,加工速度增加不多,而电极丝损耗却增大)。[通常Ti为1~60μs,脉冲频率为10~100KHz]
2、脉冲间隔To的影响,减小脉冲间隔,切割速度提高,表面粗糙度稍有增大,但太小,放电产物来不及排除,间隙间不能充分消除电离,未回复绝缘状态,易造成烧伤工件或断丝。 [一般To=4~8Ti,工件增厚,to增加] 脉间为脉宽的5~9倍,短路电流随脉宽量大小的变化而变化,切割越厚,脉间倍频越大,300mm以上达9倍; 3、开路电压Ui的影响,开路电压峰值提高,加工电流增大,切割速度提高,表面粗糙度差(高电压使加工间隙变大,有利于放电产物排除,提高加工稳定性和脉冲利用率,但造成电极丝振动,降低加工精度,加大电极丝损耗),电压:一般金属为1H,只有半导体材料或多次切割小电流时可为2H;
4、短路峰值电流Is的影响,增加短路峰值电流,切割速度提高,表面粗糙度会变差,(短路峰值电流大,相应的加工电流大,脉冲能量大,放电痕变大,且电极丝损耗大,从而使加工精度降低。
(一般情况下,Is<40A,平均加工电流I<5A);
5、放电波形的影响,电压波形前沿上升较缓,电极丝损耗较小,但不利于脉冲宽度变窄,波形不易形成,降低切割速度。
6、加工极性的影响,线切割加工因脉冲宽度较窄,所以用正极加工,即工件接正极,电极丝接负极,(选用正脉冲波),反接会降低切割速度甚至不能进行切割,并且电极丝损耗大。
二、非电参数
非电参数主要包括:机械传动精度 、电极丝及其走丝速度 、工件厚度的影响 、工件材料的影响 、工作液的影响 、导轮参数及位置对锥度加工精度 ;
1、机械传动精度的影响,传动精度高,加工效果好;
坐标工作台传动精度的影响,坐标工作台传动精度很大程度上决定线切割的尺寸加工精度,其主要取决于四个因素:
(1)传动机构部件的精度(丝杆、螺母、齿轮、蜗杆、导轨等);
(2)配合间隙(丝杆副、齿轮副、蜗轮副及键等的配合间隙);
装配精度(主要是丝杆与螺母的三线对中,齿轮的均匀配合涡轮蜗杆的吻合相切,纵横向两拖板的丝杆与导轨的平行度两拖板导轨间的垂直度);
(3)机床工作环境(温度、湿度、防尘、震动等)。坐标工作台传动精度差,移动的浮动量就大,导致放电间隙经常发生短路或开路现象,使加工不稳定,常在加工表面留下放电痕迹,甚至出现锯齿状条痕,加工精度和表面粗糙度差。同时脉冲利用率低,降低加工速度,严重时造成断丝。
2、 走丝机构传动精度的影响,电极丝在放电加工区域移动的平稳程度,取决于走丝机构的传动精度,走丝不平稳、速度不均匀,影响加工效果和丝的使用寿命,走丝速度越快,对加工的影响越大。
电极丝运动位置由导轮决定,主要由三方面造成:
(1)导轮有径向跳动或轴向窜动,导致电极丝振动,振幅与导轮跳动或窜动正相关。实际上,上下导轮的跳动(窜动)可能同时存在的,运动相对复杂,但可以从工件的上下锥度来判断导轮是否有跳动,是哪一个导轮或什么方向上跳动大(在电极丝切割方向里侧的工件对应尺寸较小一端的导轮在跳动或跳动幅度更大,同理,在电极丝切割方向外侧对应尺寸(较小)一端的导轮在跳动或跳动幅度(更大),导轮有轴向窜动时也有类似的后果。
(2)导轮的V形槽的圆角半径因磨损超过电极丝时,将不能保证电极丝精确位置,通常磨损是不对称的,磨损越深,抖动越大;两导轮轴线不平行,或V形槽的不在同一平面内,电极丝运动时不是靠在同一侧面上,使电极丝正反方向不是靠在同一侧面上,加工平面上产生反向条纹。V形槽磨损主要原因有:电极丝高速正反方向运动;导轮轴承安装不灵活,密封不好,运动阻力大;反向时,导轮不能立即跟随反向;放电产物硬度高;
(3)储丝筒振动,引起电极丝振动,要保证储丝筒同心度。
3、电极丝及其走丝速度的影响
(1)电极丝材料的影响,常用电极丝材料有钼丝、钨丝、钨钼丝,常用规格为Ф0.10~0.30mm.
(2)电极丝直径的影响,电极丝直径小,则承受电流小,切缝窄,不利于排屑和稳定加工,切割速度低;电极丝直径过大,切缝大,熔蚀量大,切割阻力相应加大,不利于提高速度,因此,电极丝直径要适中。最常用为Ф0.12~0.18mm。
(3)电极丝上丝,紧丝的影响,电极丝上丝,紧丝的好坏直接影响电极丝的张力。电极丝过松,抖动大;过紧,张力大,振动小,放电效率相对高,可提高速度,但易断丝。
(4)走丝速度的影响,走丝速度高,则电极丝热应力小,减少断丝和短路的几率,可相应提高切割速度,但电极丝抖动大,对导轮的V形槽磨损大,影响切割精度,电极丝寿命减短。
4、工件厚度的影响,工件的切割厚度薄,有利于排屑和消电离,加工稳定性好,但工件太薄,放电脉冲利用率低,效率低,且电极丝易产生抖动,影响精度;工件厚,工作液,难于进入和充满放电间隙,排屑差,易发生短路,影响精度,加工稳定性差,降低切割速度;但电极丝抖动小,又有利于提高加工速度和精度。因此注意根据工件厚度选择脉冲间隔和脉冲宽度。
5、工件材料的影响,工件材料不同,其熔点, 汽化点,热导率不同,切割速度不同。
6、工作液的影响,增大工作液压力和流速,排除蚀除物容易;过高,会引起电极丝的振动;过低不利于排屑,易短路,不能及时带走熔蚀热,烧伤工件,发生断丝等。维持层流(直线流动)为限。
7、导轮参数及位置对锥度加工精度的影响
在锥度加工时,导轮参数及导轮相对工件的位置对加工精度会产生直接的影响(切入位置偏差)。包括:上下导轮的距离(Z轴高度),用Hc-c表示;下导轮中心到工件底面的距离,Hb表示;工件厚度;导轮半径R。
作者简介:张东伟,男,汉族,吉林白城人,2009年毕业于太原科技大学材料成型专业,工学学士,助理讲师。
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“无辜”的无钴电池 | 科普
撰文 | 熊宇翔?编辑 | 老司机
在经历了大起大落后,国内钴业三巨头——寒锐钴业、华友钴业、洛阳钼业的股价差不多都回到了一年前的水平。
一个月之前,当宁德时代与特斯拉的合作中亮出“无钴电池”一词,钴业三巨头股价齐齐闪崩。?事后,当更多线索指明该无钴电池是从始至终和钴扯不上关系的磷酸铁锂电池时,行业开始怀疑,这或许是一次铁锂电池对三元锂电池的“舆论偷袭”,无钴电池的概念被滥用,“被当枪使”。
而后,特斯拉发出一句阅后即焚的评论:“无钴,不一定就是磷酸铁锂”,又给众人留下无限的悬念。部分媒体将此事与特斯拉收购Maxwell公司获得的干电极生产技术与超级电容技术结合起来,认为特斯拉将再一次改变动力电池行业的技术走向。据称,今年4月特斯拉就会在其电池日上发布关于无钴电池的技术进展。
不过,考虑到特斯拉一贯的跳票传统和材料领域的客观规律,如果我们简单关注一下锂电和汽车动力电池的发展,我们就会发现,这或许又是电池领域“搞个大新闻”的传统套路。人类在锂电池不要钴的道路上已经奋战多年,并且很可能将继续奋战多年。
何为“无钴”
“无钴”一词,为何能够引起行业地震?毫不夸张地讲,在乘用车动力电池领域中,这相当于抽掉了行业的地基。
眼下,电动汽车的动力电池主要使用两种体系的正极材料——磷酸铁锂与三元锂,而在乘用车市场,三元锂又占据了绝对的主导地位。并且,以特斯拉和其他车企为代表,三元锂体系下又分出了一对孪生兄弟:特斯拉使用NCA(镍钴铝酸锂),其他车企则基本使用NCM(镍钴锰酸锂)。
可以看到的是,这两个孪生兄弟可以在Mn(锰)和(Al)铝之间切换,但Ni(镍)和Co(钴)的位置却动不得。要理解镍和钴的重要性,需要看一下三元锂材料发挥作用的基础——层状结构。层状结构的稳定,是电池得以有序运行的前提,也是其性能与寿命的保障。
在三元锂材料构成的层状结构中,镍的使命是形成可以嵌入锂离子的“骨架”,来提高电池的能量密度。而当电池充电时,锂离子会从正极中脱嵌,留下的空洞可能会导致镍离子擅离岗位,挤占原本属于锂离子的空间。
当锂离子在电池放电过程中回到正极时,被鸠占鹊巢的它只能去到属于镍的那一层,由此引发“镍锂混排”,如进一步引发连锁反应,造成的后果便是层状结构垮塌。当电池材料在微观层面陷入混乱时,宏观的结果便是电池循环寿命缩短,电池容量下降,乃至引发安全隐患。
而钴的作用,就是使得这层骨架更加稳固,抑制镍锂混排,让三元锂正极材料的层状结构尽可能得以维持。
不幸的是,钴又是动力电池中价格最高的材料。锂的价格,尚且算是贵重,而钴的价格大约是锂的六倍。并且,由于钴的主要产地在政局极不稳定的刚果(金),存在减供、断供的风险。因此,无论是出于降低成本的考虑,还是从保证供应链安全的角度出发,寻找少钴乃至无钴的电池材料方案,都有现实意义。
其实,动力电池行业一直走在“去钴化”的道路上。特斯拉是这条道路上的先锋。
早年推出首款车Roadster时,特斯拉使用的电池正极材料是钴酸锂。钴酸锂可以说是锂电池业界的长者。上世纪80年代,当索尼率先实现锂电池商用时,选用的便是钴酸锂路线。钴酸锂循环寿命不错,在各种材料中有最高的体积能量比,尤其适合用在消费电子产品中(事实上,在今天的笔记本电脑、手机、充电宝等产品的电池中,钴酸锂仍被广泛使用)。
但由于实际能量密度不高、安全性能不突出,以及用钴量大,钴酸锂并不适合车用动力电池。
在自家的第二代动力电池中,特斯拉便将正极材料切换为NCA,在保障电池容量与安全性的前提下,降低电池成本。2018年,马斯克在其推特上称,当时特斯拉动力电池中钴的用量已经减少到不足3%,其最终目标是将钴从自家电池中抹掉。
而在NCA的兄弟材料NCM这边,业界也在沿着减少用钴量的路径前行——镍、钴、锰的材料配比,从1:1:1,来到5:2:3,并在这两年开始应用8:1:1。
但在特斯拉之前,无人敢喊出“无钴”的口号。因为没人能预料,彻底去掉钴以后,蓬勃发展的三元锂材料究竟会不会在性能上垮塌。而特斯拉的这一嗓子,牵出了业界在无钴电池上的种种努力。
无钴的四条路
虽然“无钴”听上去很颠覆,但从具体路径而言,并没有把锂电池的技术体系进行底朝天的更改。
一方面,对无钴的追逐引发了铁锂电池的文艺复兴。原本,铁锂电池由于理论能量密度上的限制,失去了在乘用车市场的竞争力。但去年以来,比亚迪与宁德时代相继推出刀片电池与CTP(Cell To Pack)电池技术,在不对电池材料动刀的前提下,通过结构的改变提高了电池系统的能量密度,基本达到三元锂5:2:3材料的水平。
这一工程方法而非材料体系上的创新,很好地结合了磷酸铁锂在电池循环寿命、安全性、成本上的优势,让磷酸铁锂焕发出了新的活力。比亚迪据此推出全新旗舰车型“汉”,而宁德时代也凭此拿到了特斯拉Model 3标准续航版的电池供应订单。
1、“只要锰”的尖晶石锰酸锂LiMn2O4、富锂锰基Li2MnO3。
2、“只要镍”的镍酸锂LiNiO2。
3、“要锰也要镍”的尖晶石镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4。
4、“掺点别的”流派则是NiAl/NiMg等,这是特斯拉的路线。
这一路线的工作,主要由与特斯拉长期合作的“三元锂之父”Jeff Dahn团队所做,将镍作为主体材料的基础上(占比95%),掺杂镁、铝或者锰元素,完全替代正极材料中的钴。根据Dahn团队发表的论文,实验结论显示镁与铝有类似钴的作用,可以稳定层状结构。
不同方案各有各的烦恼。比如镍酸锂安全性不行;富锂锰基太短命;尖晶石锰酸锂能量密度太低;尖晶石镍锰酸锂解决了这些问题,但生产起来又充满了困难。总的来说,由于动力电池行业对高能量密度的追逐,高镍体系更被业界看好,但无钴电池把起稳定结构基础作用的钴抹去后,电池安全性与寿命问题变得更加突出。
而Jeff Dahn团队似乎找到了解题良方,能够在特斯拉既有的电池技术路线和解决无钴电池种种难题中实现平滑过渡。
然而需要注意的是,磷酸铁锂借助刀片电池与CTP技术再度登上乘用车舞台,并一度成为无钴电池的代表时,三元体系衍生的无钴电池技术,则大多停留在实验室阶段。
从实验室到商业化的鸿沟
正如上文所言,无钴电池不仅仅是特斯拉努力的方向,也是全球各地的电池实验室攻关的热门课题。
但很显然的是,一项技术要从实验室走到商用,从来都有一条鸿沟要跨越。
在特斯拉的无钴电池勾起行业关注之时,某主机厂的电化学工程专家、知乎大V“弗雷刘”就公开质疑,特斯拉的无钴电池技术并没有即将投入商业化的表现。他认为,Dahn团队的实验结果是在小电池、少量充放电循环的条件下获得的,与电动汽车实际使用条件完全不同,不应将实验结论直接套在大规模商用的技术上。
另一方面,他也认为特斯拉收购的Maxwell干电极技术,并无直接证据表明能够比传统湿法电极获得更好的性能与寿命。
与此同时,也有行业人士认为,特斯拉或许会采用一种综合优化的方法,即在材料革新与工程方法上同时发力——具体路径是,使用无钴电池,但在电池材料的镍含量环节做妥协,在牺牲一定能量密度性能的前提下,提升电池的安全性与循环寿命。而电池能量密度的短板,则可通过应用干电极结合预锂化技术(即在电池负极中事先充入更多的锂,以补充电池后续使用可能的容量损失)予以解决。
事实上,这种综合优化的方法,的确符合马斯克一向的风格——即在尊重第一性原理的基础上,使用工程方法上的创新,打造出行业中新的解决方案。无论是第一代Model S上8000多枚圆柱电池组成的电池包,还是SpaceX可以回收的一级火箭,都是以第一性原理为出发点,在工程方法上逆向思维取得的成就。
不过,这种思维过去的成功并不代表可以在“无钴电池”上完美复制。正如行业人士所言,如果以为过去的成功代表着未来的成功,那么多年来无钴电池走不出实验室的现实,也能推导出无钴电池只是空中楼阁。
结语:
回到文章开头,国内钴业三巨头被特斯拉“无钴电池”绯闻击碎股价,其实并非全然是行业惨状。而是此前一段时间,因为资本对钴的热炒,钴的地位已经上升到一个脱离市场需求的程度。而这与整个动力行业在进行的去钴化工作背道而驰。
特斯拉“无钴电池”的大新闻,只是市场规律发挥作用的一个突破口,促使钴“价值回正”。
同样,电池领域素来容易传出“突破性发展”、“颠覆性发现”。但其中绝大多数突破,事后往往被证明,只是口头突破而已。事实上,人类社会的电池技术水平,始终呈现的是平缓进步的景象。
无钴电池是否能够成为现实,这很难确定;但可以确定的是,电池的发展不存在奇迹,只有一条路——材料的渐进发展与工程应用的创新。
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