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動(dòng)力鋰電池的四大關(guān)鍵主材

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 動(dòng)力電池有四大關(guān)鍵材料,那就是負(fù)極材料、正極材料、電解液和隔膜。岳敏認(rèn)為,未來(lái)鋰離子電池材料一定是中國(guó)企業(yè)說(shuō)了算,因?yàn)橹袊?guó)鋰離子電池材料供應(yīng)商已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從“模仿-跟進(jìn)-趕上”的跨越,現(xiàn)在已經(jīng)處在陸續(xù)“趕超”的路上。

在正極材料方面,國(guó)內(nèi)企業(yè)不論是技術(shù),還是規(guī)模都正在形成“后來(lái)居上”之勢(shì),未來(lái)發(fā)展前景可期;
在負(fù)極材料方面,國(guó)內(nèi)企業(yè)具有全面領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì),行業(yè)地位已經(jīng)形成,短期內(nèi)難以被超越;
在電解液方面,由于專利和核心添加劑被外企把控,加之配方又受制于客戶端,國(guó)內(nèi)電解液廠家實(shí)際上已經(jīng)淪為了代工廠;
在隔膜方面,國(guó)內(nèi)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步緩慢,新的體系未獲得突破,未能從本質(zhì)上解決問(wèn)題,行業(yè)需要攪局者。岳敏舉例說(shuō),為了提高隔膜的熱穩(wěn)定性和對(duì)電解液的浸潤(rùn)性,國(guó)內(nèi)企業(yè)一般都會(huì)在隔膜上涂上一層陶瓷或者有機(jī)物涂膠,最多的甚至?xí)可?層,雖然涂層后性能會(huì)有所提升,但同時(shí)也占用了電池空間,增加了電池重量。
此外,電池輔助材料雖然很重要,但一直不被國(guó)內(nèi)企業(yè)所重視,因此輔助材料長(zhǎng)期被外企所壟斷,也最容易被卡脖子。
動(dòng)力鋰電池如何應(yīng)對(duì)不一致性,你知道嗎

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電芯性能的不一致,都是在生產(chǎn)過(guò)程中形成,在使用過(guò)程中加深。同一個(gè)電池組內(nèi)的電芯,弱者恒弱,且加速變?nèi)?。單體電芯之間參數(shù)的離散程度,隨著老化程度的加深而加大。

當(dāng)前,工程師應(yīng)對(duì)單體電芯不一致,主要從三個(gè)方面考慮。單體電池分選,成組后熱管理,出現(xiàn)少量不一致時(shí)電池管理系統(tǒng)提供均衡功能。

1分選
 
不同批次的電芯,理論上不放在一起使用。即使相同批次的電芯,也需要經(jīng)過(guò)篩選,把參數(shù)相對(duì)集中的電芯放在一個(gè)電池組里,同一個(gè)電池包里。
 
分選的目的,是把參數(shù)相近的電芯挑選出來(lái)。分選方法,被研究了很多年,主要分靜態(tài)分選和動(dòng)態(tài)分選兩大類。
靜態(tài)分選,針對(duì)電芯的開(kāi)路電壓,內(nèi)阻,容量等特性參數(shù)進(jìn)行篩選,選取目標(biāo)參數(shù),引入統(tǒng)計(jì)算法,設(shè)定篩選標(biāo)準(zhǔn),最后將同一批次的電芯區(qū)分成若干組。
 
動(dòng)態(tài)篩選,是針對(duì)電芯在充放電過(guò)程中表現(xiàn)出來(lái)的特性進(jìn)行篩選,有的選擇恒流恒壓充電過(guò)程,有的選取脈沖沖擊充放電過(guò)程,有的對(duì)比自身的充電和放電曲線之間的關(guān)系。
 
動(dòng)靜結(jié)合分選,用靜態(tài)篩選做初步分組,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行動(dòng)態(tài)篩選,這樣劃分出來(lái)的組別更多,篩選準(zhǔn)確性更高,但成本也會(huì)相應(yīng)上升。
 
這里就小小體現(xiàn)了一把動(dòng)力鋰電池生產(chǎn)規(guī)模的重要性。大規(guī)模出貨,使得廠家可以進(jìn)行更精細(xì)的分選,得到性能更接近的電池組。如果產(chǎn)量太小,分組過(guò)多,一個(gè)批次都無(wú)法裝備一個(gè)電池包,再好的方法也無(wú)法施展了。
 
2熱管理
 
針對(duì)內(nèi)阻不一致電芯,產(chǎn)生熱量不相同問(wèn)題。熱管理系統(tǒng)的加入,可以調(diào)節(jié)整個(gè)電池組的溫差,使之保持在一個(gè)較小的范圍里。生成熱量較多的電芯,依然溫升偏高,但不會(huì)與其他電芯拉開(kāi)差距,劣化水平就不會(huì)出現(xiàn)明顯的差距。
 
3均衡
 
電芯單體的不一致,某些電芯端電壓,總是超前于其他電芯,最先到達(dá)控制閾值,導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)容量變小。為了解決這個(gè)問(wèn)題,電池管理系統(tǒng)BMS設(shè)計(jì)了均衡功能。
某一顆電芯率先到達(dá)充電截止電壓,而其余眾電芯電壓明顯滯后,BMS起動(dòng)充電均衡功能,或者接入電阻,放掉高電壓電芯的部分電量,或者把能量轉(zhuǎn)移走,放到低電壓電芯上去。這樣,充電截止條件被解除,充電過(guò)程重新開(kāi)始,電池包充入更多電量。
直到現(xiàn)在,電芯的不一致性,仍然是行業(yè)內(nèi)研究的重要領(lǐng)域。電芯能量密度再高,遇到不一致性來(lái)攪局,電池包能力也會(huì)大打折扣。
解決動(dòng)力鋰電池?zé)崾Э氐闹饕椒?/a>

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   針對(duì)鋰離子電池?zé)崾Э氐那闆r,目前國(guó)內(nèi)主流的解決方法主要從外部保護(hù)和內(nèi)部改進(jìn)兩個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。外部保護(hù)主要是指系統(tǒng)方面的升級(jí)改進(jìn),內(nèi)部改進(jìn)是指針對(duì)電池本身進(jìn)行提高。
 
(1)冷卻方式的提升
   熱管理系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)控制溫度,確保電池一直處在一個(gè)合理的運(yùn)行溫度下。通常,熱管理系統(tǒng)由整車控制器控制,在電池包溫度異常時(shí),通過(guò)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行及時(shí)散熱或者加熱,保證電池安全以及壽命。電池的散熱方式根據(jù)導(dǎo)熱方式和介質(zhì)的不同而分為四項(xiàng):空氣冷卻(風(fēng)冷)、液體冷卻(水冷)、相變材料(固體)、和結(jié)合冷卻(風(fēng)冷/水冷 + 固體冷卻)幾種。
 
(2)內(nèi)部材料及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
   內(nèi)部改進(jìn)即從電芯內(nèi)部的材料結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改造,從而使電池具備更好的耐熱、散熱性能。以目前的研究熱點(diǎn)來(lái)說(shuō),發(fā)展固態(tài)電解液;對(duì)正負(fù)極進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造;以及引入安全性更高的隔膜材料都是從內(nèi)部提升電池?zé)嵝阅艿闹髁鞣椒ㄖ弧?/span>

 河北鑫動(dòng)力

河北鑫動(dòng)力

動(dòng)力鋰電池?zé)崾Э氐脑?/a>

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 (1)機(jī)械濫用
  主要發(fā)生在汽車碰撞時(shí),由于外力的作用,鋰電池單體、電池組發(fā)生變形,自身不同部位發(fā)生相對(duì)位移,導(dǎo)致電池隔膜被撕裂并發(fā)生內(nèi)部短路; 易燃電解質(zhì)泄漏最終引發(fā)起火。在機(jī)械濫用中,穿刺傷害最為嚴(yán)重,它可能會(huì)導(dǎo)體插入電池本體,造成正負(fù)極直接短路。相比之下,碰撞、擠壓等,只是概率性的發(fā)生內(nèi)短路,穿刺過(guò)程熱量的生成更加劇烈,引發(fā)熱失控的概率更高。
 
 (2)電濫用
  電濫用主要是對(duì)電池的使用不當(dāng)造成的,有外部短路、過(guò)度充電和過(guò)度放電幾種類型。其中,過(guò)渡放電導(dǎo)致的危害最小,但是由于過(guò)放造成的銅枝晶的增長(zhǎng)會(huì)降低電池的安全性從而增加熱失控的幾率。外部短路是在兩個(gè)存在壓差的導(dǎo)體在電芯外部接通導(dǎo)致的結(jié)果,當(dāng)外部短路發(fā)生時(shí),電池產(chǎn)生的熱量無(wú)法很好的散去時(shí),電池溫度也會(huì)隨之上升,高溫觸發(fā)熱失控。
過(guò)度充電是電濫用中危害最高的一種。由于過(guò)量的鋰嵌入,鋰枝晶在陽(yáng)極表面生長(zhǎng)。其次,鋰的過(guò)度脫嵌導(dǎo)致陰極結(jié)構(gòu)因發(fā)熱和氧釋放而崩潰(NCA陰極的氧釋放)。氧氣的釋放加速了電解質(zhì)的分解,產(chǎn)生大量氣體。由于內(nèi)部壓力的增加,排氣閥打開(kāi),電池開(kāi)始排氣。電芯中的活性物質(zhì)與空氣接觸以后,發(fā)生劇烈反應(yīng),放出大量的熱,從而引發(fā)電池包的燃燒起火。
 
 (3)熱濫用
  熱濫用主要指在電池中的局部過(guò)熱,很少獨(dú)立存在,往往是通過(guò)機(jī)械濫用和電氣濫用發(fā)展而來(lái),并且是最終直接觸發(fā)熱失控等事故的一種情況。熱濫用一般多為外部環(huán)境高或者在溫度控制系統(tǒng)不起作用下導(dǎo)致的電池?zé)崃窟^(guò)高從而造成的短路,從而引發(fā)熱失控。從原因上說(shuō),熱濫用的原因是最為復(fù)雜的,電池包的碰撞、損壞,電池內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、性能或是其他熱管理系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)的失靈都可能導(dǎo)致熱濫用的發(fā)生。
 
 (4)內(nèi)部短路
  內(nèi)部短路是由電池的正負(fù)極直接接觸,當(dāng)然接觸的程度不同,引發(fā)的后續(xù)反應(yīng)也差別很大,通常由機(jī)械和熱量濫用引起的大規(guī)模內(nèi)部短路將直接導(dǎo)致熱濫用。引發(fā)內(nèi)部短路原因同樣復(fù)雜,比如鋰離子電池過(guò)度充電,枝晶積累到一定程度導(dǎo)致刺穿電池隔膜,從而發(fā)生內(nèi)部短路 或是碰撞、穿刺傷害之后直接導(dǎo)致正負(fù)極接觸而導(dǎo)致熱失控。與外部因素產(chǎn)生的內(nèi)部短路相比,源于電池制造過(guò)程中自發(fā)的缺陷而引起的內(nèi)部短路,程度比較輕微,先天內(nèi)部短路產(chǎn)生的熱量很少,并不會(huì)立即觸發(fā)熱失控。而且這種內(nèi)在缺陷會(huì)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間才會(huì)演化為程度較輕的內(nèi)短路。
 
動(dòng)力鋰電池
動(dòng)力鋰電池
 

 

儲(chǔ)能鋰電池組的發(fā)展歷史及其在數(shù)據(jù)中心的地位

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 當(dāng)今IT行業(yè)的發(fā)展可謂日新月異,但儲(chǔ)能電池卻成了所有IT設(shè)備發(fā)展的一個(gè)主要瓶頸,因?yàn)楹芫靡詠?lái)電池的能量密度很難像芯片的摩爾定律一樣定期升級(jí)翻倍。在數(shù)據(jù)中心,我們采用大量的鉛酸免維護(hù)電池作為UPS備用儲(chǔ)能,作為數(shù)據(jù)中心供電的最后一道防線,所有的負(fù)載安危都寄托在電池的可靠性上,但實(shí)際應(yīng)用中我們發(fā)現(xiàn)30%以上的數(shù)據(jù)中心負(fù)載掉電是由于電池失效引起的。

 自從1859年法國(guó)人普蘭特發(fā)明鉛酸電池以來(lái),鉛酸電池技術(shù)發(fā)展非常緩慢,基本上沒(méi)有大的突破。對(duì)于所有數(shù)據(jù)中心管理人員來(lái)說(shuō),鉛酸電池始終是一個(gè)令人頭疼卻又不得不面對(duì)的事實(shí)。它對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的要求很苛刻:環(huán)境溫度既不能過(guò)低也不能過(guò)高;電池既怕經(jīng)常放電又怕總不放電;使用時(shí)既不能快速充電還不能快速放電;需要獨(dú)立的電池房間以避免酸霧侵蝕其它設(shè)備,電池占地空間巨大,樓板承重要求極高。

 隨著市電供電環(huán)境的日趨改善,以及數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的高度冗余化設(shè)計(jì),UPS配套蓄電池很少有真正發(fā)揮放電作用的時(shí)候。但卻依然需要服務(wù)工程師定期維護(hù)和充放電以激活其性能。為了能夠了解蓄電池這個(gè)“黑盒子”的真實(shí)性能,有些客戶還專門配置了在線監(jiān)測(cè)裝置,以便實(shí)時(shí)了解每一只蓄電池的狀態(tài)。所有這些措施都是為了讓蓄電池在關(guān)鍵時(shí)刻能發(fā)揮作用,但是我們?yōu)榇烁冻龅拇鷥r(jià)似乎太大了。

 最近10年,以鋰電池組為代表的新型儲(chǔ)能電池已經(jīng)在消費(fèi)電子領(lǐng)域占據(jù)90%以上市場(chǎng)。而伴隨著電動(dòng)汽車行業(yè)的高速發(fā)展,今天的鋰電池成本已經(jīng)比5年前下降了70%。另一方面,自2016年以來(lái)席卷中國(guó)的環(huán)保風(fēng)暴,已經(jīng)使全國(guó)近80%的中小規(guī)模鉛酸蓄電池工廠關(guān)閉,鉛價(jià)成本的逐年上漲也使得鉛酸電池成品價(jià)格水漲船高。這種此消彼長(zhǎng)的趨勢(shì)已經(jīng)逼迫大多數(shù)鉛酸電池工廠部分轉(zhuǎn)型生產(chǎn)鋰電池,因?yàn)檫@場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù)的革命給整個(gè)鉛酸電池行業(yè)帶來(lái)的壓力是致命的,不轉(zhuǎn)型就會(huì)被淘汰。

儲(chǔ)能鋰電池

儲(chǔ)能鋰電池

動(dòng)力型鋰電池與普通鋰電池的差別

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  1、功率上的區(qū)別 

  動(dòng)力型鋰電池與普通電池最大的差別,在于其放電功率大,比能量高。由于動(dòng)力型電池主要用途為車用能源供給,所以相較于普通電池要有更高的放電功率。

  2、外形上的區(qū)別  

  動(dòng)力電池:電池極片款而厚、隔膜也厚,可以承受12C-50C的放電倍率,但是容量小。普通電池:就是所謂的容量型電池,隔膜小不能一般最大只能承受2.5C放電

 3、電壓上的區(qū)別 

 一般動(dòng)力電池的工作電壓比普通鋰電池電壓要低一些。普通鋰電池充電電壓最高是4.2V,動(dòng)力鋰電池最高充電電壓是3.65V左右。普通鋰電池標(biāo)稱電壓是3.7V,動(dòng)力鋰電池標(biāo)稱電壓是3.2V。

 4、性質(zhì)不同   

 動(dòng)力鋰電池是指為交通運(yùn)輸工具提供動(dòng)力的電池,一般是相對(duì)于為便攜式電子設(shè)備提供能量的小型電池而言;而普通鋰電池是一種以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,使用非水電解質(zhì)溶液的一次電池,與可充電電池鋰離子電池跟鋰離子聚合物電池是不一樣的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

動(dòng)力鋰電池的電芯種類有哪些

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        目前市面上主要有3種類型的移動(dòng)電源電芯:18650電芯、聚合物電芯、磷酸鐵鋰電芯。消費(fèi)者選購(gòu)最好優(yōu)選聚合物鋰電池較好,其次是18650電芯,磷酸鐵鋰電芯的技術(shù)與前兩者相比并不成熟,而且體積大,價(jià)格高的致命缺點(diǎn)導(dǎo)致了無(wú)法在移動(dòng)電源中規(guī)?;?。本文為大家介紹前兩種電芯。 18650電芯 18650型鋰電池指電池的直徑為18mm,長(zhǎng)度為65mm,0表示圓柱體型的電池。18650電芯的技術(shù)比較成熟,電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、比容量高、綜合性能突出,而且因?yàn)轶w積小巧可以在很多范圍內(nèi)使用。缺點(diǎn)是其安全性比聚合物鋰電池差,電芯的循環(huán)次數(shù)較低,大約只有300次左右。聚合物電芯聚合物電芯與傳統(tǒng)鋰離子電池的區(qū)別在于生產(chǎn)工藝。鋰電池是纏繞而成,體積較軟。聚合物是疊加而成,體形較硬。相同體積的聚合物和鋰電池,聚合物的容量更大,約高出30%以上。并且更安全,爆炸風(fēng)險(xiǎn)小。使用壽命長(zhǎng)。充放電達(dá)到了500次以上。缺點(diǎn)是成本高,相同容量的聚合物電芯比18650鋰離子電芯至少貴出100%。

 
河北鑫動(dòng)力

河北鑫動(dòng)力

哪種電動(dòng)車鋰電池適合電動(dòng)車

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      目前,市場(chǎng)上電動(dòng)車鋰電池主要有三種:三元鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰,究竟哪種電動(dòng)車鋰電池更適合電動(dòng)車使用,我們從幾個(gè)方面對(duì)比一下:
1、能量密度 
      三元鋰材料能量密度較高,一般都能達(dá)到180Wh/kg以上,磷酸鐵鋰與錳酸鋰的能量密度在140-160Wh/kg左右。
2、循環(huán)壽命 
      三元鋰材料理論循環(huán)使用壽命大概為1000次,磷酸鐵鋰為2000次;錳酸鋰較差一些。
3、安全穩(wěn)定性能 
      三元鋰材料在200℃左右發(fā)生分解,化學(xué)反應(yīng)更加劇烈,釋放氧分子,在高溫作用下電解液迅速燃燒,發(fā)生連鎖反應(yīng);磷酸鐵鋰一般在700-800℃時(shí)發(fā)生分解,耐高溫性強(qiáng),相對(duì)安全。當(dāng)然這是針對(duì)三元鋰材料與磷酸鐵鋰材料而言,真正的成品電池,還需要考慮多種因素。
電動(dòng)車鋰電池電動(dòng)車
               電動(dòng)車鋰電池電動(dòng)車
4、價(jià)格對(duì)比 
      錳酸鋰材料最低,每噸5-6萬(wàn)元,磷酸鐵鋰每噸8-10萬(wàn)元,價(jià)格適中,三元鋰每噸16-20萬(wàn)元,價(jià)格最高。
從以上幾方面對(duì)比及目前市場(chǎng)來(lái)看,三元電動(dòng)車鋰電池適用于續(xù)航里程要求更高的電動(dòng)汽車,磷酸鐵電動(dòng)車鋰電池憑借其安全穩(wěn)定的性能以及更長(zhǎng)的使用壽命將在電動(dòng)自行車行業(yè)廣泛應(yīng)用。
AGV小車鋰電池因何取勝

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   鋰電池作為AGV小車的動(dòng)力來(lái)源,其性能優(yōu)劣直接影響AGV的工作效率和使用壽命。所以,選好AGV小車電池至關(guān)重要。

   AGV小車鋰電池由于能量密度高,跟傳統(tǒng)電池相比,鋰電池體積和自重都比較小,容量高,輸出電壓高,同時(shí)具備良好的充放電循環(huán)功能,且使用更加安全、環(huán)保,非常符合AGV小車的使用要求。

AGV小車

AGV小車

    AGV小車鋰電池組配備了BMS(電池管理系統(tǒng)),不僅能夠準(zhǔn)確計(jì)算鋰電池組的剩余電量,并隨時(shí)顯示。 還能保證其維持在合理的范圍內(nèi),防止由于過(guò)充電或過(guò)放電對(duì)鋰電池造成損傷,使保定AGV小車鋰電池綜合性能提升了80%以上,目前很多保定AGV小車鋰電池并沒(méi)有BMS,無(wú)法計(jì)算鋰電池剩余電量,只能固定跑一圈或者跑多少米就去充電,降低了工作效率。有了BMS之后,AGV小車就能隨時(shí)掌握剩余電量及時(shí)充電。

    AGV小車要實(shí)現(xiàn)真正的智能化、自動(dòng)化一定要搭配智能鋰電池,保定AGV小車鋰電池將以其卓越的性能為新時(shí)代物聯(lián)網(wǎng)社會(huì)的建設(shè)提供智慧可靠的動(dòng)力支持。

 

動(dòng)力鋰電池回收利用市場(chǎng)分析

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       動(dòng)力鋰電池是電動(dòng)汽車內(nèi)部的核心部件,為了分析未來(lái)動(dòng)力鋰電池的退役情況,本章首先分析了全球各主要市場(chǎng)(包括中國(guó))近幾年來(lái)電動(dòng)汽車的銷售量,分析發(fā)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池大規(guī)模退役期即將到來(lái),最后介紹了我國(guó)在鋰電池領(lǐng)域出臺(tái)的法律法規(guī)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。具體可以得出如下幾點(diǎn)結(jié)論:
 
     (1)2000年以后全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)得到快速發(fā)展,各主要國(guó)家的電動(dòng)汽車銷量逐年增長(zhǎng)。受中國(guó)環(huán)保政策收緊的影響, 2017年全球一半以上的純電動(dòng)汽車銷售發(fā)生在中國(guó)。
 
     (2)根據(jù)預(yù)測(cè),動(dòng)力鋰電池的退役量將從目前的2Gwh發(fā)展為2025年的93Gwh,增長(zhǎng)率高達(dá)4650%,其中三元電池將在2022年超過(guò)磷酸鐵鋰電池成為主流退役動(dòng)力鋰電池。
 
     (3)根據(jù)預(yù)測(cè),動(dòng)力鋰電池的市場(chǎng)容量也隨動(dòng)力鋰電池的退役保持高速增長(zhǎng),市場(chǎng)總規(guī)模從目前的30億元增長(zhǎng)到2025年的379億元,其中可再生利用部分從目前的22億元發(fā)展到2025年的97億元,可梯級(jí)利用的部分從目前的1億元發(fā)展到2025年的47億元。

     (4)為了推動(dòng)動(dòng)力鋰電池的回收利用,近幾年,工信部、發(fā)改委、國(guó)務(wù)院、環(huán)保部、商務(wù)部、質(zhì)檢總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)密集出臺(tái)了多項(xiàng)法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn),極大的推動(dòng)了動(dòng)力鋰電池的回收利用。 

河北鑫動(dòng)力

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