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锂电技术高速迭代之下 锂电检测市场迎更大挑战——访纳凡检测技术(上海)有限公司创始人周健博士

仪器信息网 2018/12/29 11:42:50 点击 1030 次
赛多利斯
[导读] 当下锂电产业链对锂电检测的需求如何?锂电检测市场还有哪些亟待解决的痛点?锂电检测的未来市场在哪里?近期,仪器信息网采访了纳凡检测技术(上海)有限公司创始人周健博士,就这些问题进行了一一解答。

  近年来,在全球3C锂电池市场日趋成熟的背景下,动力锂电池已经成为新的引擎,带动整个锂电产业链快速发展,预计未来几年国内对动力锂电池的需求将快速增加,全球锂电池设备市场也会逐渐向中国转移,中国也将成为最大的锂电应用市场之一。随之,锂电检测领域的多年深耕也迎来了新的发展机遇。那么当下锂电产业链对锂电检测的需求如何?锂电检测市场还有哪些亟待解决的痛点?锂电检测的未来市场在哪里?近期,仪器信息网采访了纳凡检测技术(上海)有限公司创始人周健博士,就这些问题进行了一一解答。

2018年创立 致力世界一流失效分析测试服务

  纳凡检测(上海)有限公司为卡尔伯克科技咨询(香港)有限公司的下属实验室,由几位年轻的海归科学家于2018年创立,致力于为中国本土和跨国科技生产企业提供比肩世界一流实验室的制程研发以及失效分析测试服务。与传统检测服务公司不同的是,纳凡所有咨询师均在美国顶尖名校理工领域获得博士学位,具有极强的跨学科跨平台进行知识整合的能力。

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纳凡检测技术(上海)有限公司创始人周健博士

  创始人周健博士于2014年毕业于美国加州伯克利大学材料工程系,怀科技报国的愿望回到上海从事科技咨询行业,为诸多世界级客户提供深度的材料分析和失效分析服务。在此过程中,周健目睹国内科技咨询和检测服务领域因人才资源分散,资质门槛林立等条件的制约,无法为一流的人才提供跨学科的综合性平台的现状,故联合众多海归校友以及天使投资人于上海创建了纳凡。

  周健认为,精英的人才理念是纳凡的最大优势。凭借创始团队高起点的学术背景,纳凡在创始之初便与国内顶尖的科研院所和大学建立了密切联系,并积极探索如何将最先进的材料表征手段运用在为客户解决在产品生产中遇到的实际问题。同时,纳凡在工业界和学术研究机构积极拓展外部顾问,其庞大的顾问团队包括了国家实验室首席工程师,世界知名科学仪器应用专家等,为纳凡团队提供行业见解。

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纳凡检测实验室/办公室一角

  作为一家高起点科技服务公司,纳凡坐落于上海虹桥商务区,通过机场和高铁与长三角珠三角科技企业紧密相连。目前公司尚处于初创阶段,拥有扫描电子显微镜(SEM)、气相质谱仪(Py-GC\MS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、动态热机械分析仪(DMA)、差示扫描量热仪(DSC),卡尔费休水分仪,冷冻聚焦离子束切割 (cryo-FIB),电化学工作站,电池循环测试系统等,固定资产过千万。公司目前与众多国内Tier One消费者电子产品制造商开展业务合作。

用户锂电安全性/可靠性信息缺乏已成痛点纳凡专攻定制服务

  锂电池的主要消费群体之一为众多消费者电子的生产企业-尤其是大量的中小型生产企业。锂电池对于他们来说,除了价格和基本的技术参数,其安全性和可靠性几乎是未知的。一旦发生安全问题,这些生产企业无法通过自己的技术团队去快速的甄别失效原因,并采取合适的对应措施对未来批次的电芯进行有针对性的监控,导致安全隐患无法消除。周健表示,针对锂电池应用行业的痛点,纳凡检测专攻锂电池在使用中的安全性和可靠性,为客户提供定制化的分析服务。结合自身团队的背景,通过对失效电芯进行root cause analysis, 并对参比电芯进行深度的理化测试,以找出症结所在。

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对于劣化电池的代表性理化分析

  据介绍,在锂电池分析行业,纳凡可谓拥有一个跨界团队,如结合他们在消费者电子产品领域的经验,主打从系统的角度去理解电芯的性能和失效,而非将分析局限在电芯本身。典型案例为某电动滑板车厂商发现其电池组在消费者使用一段时间后出现了个别电芯自放电增高的现象,而怀疑是电芯厂商的质量管控问题。而纳凡在接到该项目后,对失效电芯进行交流阻抗谱分析和惰性气氛拆解后,排除了因颗粒物夹杂或锂枝晶生长造成的软短路。通过进一步研究客户电池组的散热和功耗情况,发现其独特的配组方式和刹车充电模块的介入,有可能在某些低内阻电芯上通过超规电流,导致其电芯正极集流体附近出现了过百摄氏度高温,局域的SEI膜发生了分解导致了上述现象的发生。纳凡进一步对可疑发热区域的负极材料进行了惰性气氛提取和DSC分析,为客户证实了上述失效模式。客户在了解了该问题后,通过限制超规电流,提高电池组散热效率方面迅速改进其电池组,避免了大规模产品召回的风险,产生了可观的经济效益。

锂电安全最大挑战:热失控极低概率和不可预测性

  锂电检测设备除了生产制造环节必需的电芯分选检测系统、充放电检测系统、保护板检测系统、线束检测系统、BMS 检测系统、模组 EOL 检测系统、电池组 EOL 检测系统、工况模拟检测系统等外。锂电新技术研发、开发也离不开各种分析测试仪器,如电镜表征锂电正极材料或包覆材料结构及形貌、热分析仪或 X 射线衍射仪分析锂电正极材料结晶性能、粒度仪及比表面仪器分析锂电正负极材料粒度、孔径等。当问及常规科学仪器与大型锂电检测系统设备在检测需求及应用场景上有哪些不同?周健认为,大型锂电检测系统设备可以帮助我们在统计意义上了解大批量电芯的性能参数,再现失效工况,并为进一步的科学仪器研究提供有价值的指导。从本质上来说,二者相辅相成,缺一不可。

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对于发生内短路的18650电池的高精度CT分析

  接着,周健补充道,纳凡更倾向于围绕具体问题制定高度定制化的测试分析方案,而非像常规的锂电检测机构的固定的检测流程。我们通常会使用工业高精度CT对问题电芯进行无损剖析,使用电化学阻抗谱(EIS)了解其内部劣化信息,必要时还会对电芯进行拆解,运用综合的理化分析手段(SEM/EDS, DSC, FIB, TEM/EELS, GC/MS)对电极材料,隔膜材料,电解液和集流体进行分析。

  锂电安全研究最大的挑战在于热失控事件的极低的概率 (目前成熟厂商的电芯失效概率在ppm级别)和不可预测性。起火燃烧后的电池内部结构及化学组分被严重破坏,导致可靠的逆向根因分析几乎不可能完成。这对锂电安全分析机构提出了新的挑战,即我们必须有针对每一种电池平台的系统性测试,总结归纳其可能的失效模式,预防性的建立数据库以进行失效时的比对(即失效模式的正向模拟)。据介绍,纳凡联合上海地区某国家锂电研究所,正在有序的开展该方面数据库的搭建工作。

锂电生活应用场景广泛渗透 锂电检测机构面临更高挑战

  对于锂电检测机构的未来市场,周健认为,锂电产业在未来势必蓬勃发展,并渗透到更多的生活应用场景。与此同时,对电池的安全性和可靠性都提出了更高的要求。国内锂电检测,尤其是深度的分析方面尚缺乏权威机构,所以纳凡希望能与众多科研院所以及国内外检测机构一起开拓这方面的市场。由于锂电研发迭代速度快,许多之前尚处于实验室阶段的成果(例如高压电解液添加剂,正极材料包覆)正快速的被运用到商用电池中。所以对检测分析机构的研发和学习能力提出了极高的挑战,而这正是纳凡的优势领域所在。

  针对以上锂电检测市场发展背景,周健表示,纳凡目前有两大发力方向,一是在锂电池安全与可靠性方面测试方面持续的投入资源,研发新的检测技术并推动其商业运用。二是运用公司与锂电池表征和测试相关的资源,继续为国内外客户提供一流的综合性材料研发以及失效分析测试服务。在人才培养方面,纳凡希望为国内外的理工科背景的青年博士们提供一个跨学科的舞台施展自己的才华,在中国建立一个现代化的高端科技服务集团。

  后记

  锂电产业蓬勃发展和广泛应用的背景下,锂电安全问题已逐渐成为广大用户关注的焦点,相关检测机构便成为助力解决这一问题的平台之一。而纵观中国检测机构市场,专注锂电检测的机构并不多,而针对锂电不同应用场景深度定制化的检测机构更是缺乏。在此背景下,以“定制化”、“深度分析”定位的纳凡检测的出现,或映射了锂电检测精细化蓝海市场的悄然开启。

[来源:仪器信息网]
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编辑: 杨厉哲
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网友评论:
最新评论:
  • 03月31日 18:01:03
  • 锂电池最大的问题是废旧电池的处理,不要多久,大量的废锂电池将会带来严重的污染问题。国外不起劲自有道理,只有中国只顾发展,不考虑后续问题。
    01月05日 23:07:32

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