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化工 — 锂电池材料 2010 年 9 月 8 日
研究报告 — 板块最新信息
锂离子电池材料
有望呈现爆发式增长
锂离子电池是当今国际公认的理想化学能源，具有体积 小、电容量大、电压高等优点，被广泛用于移动电话、 手提电脑等电子产品，日益扩大的电动汽车领域将给锂 离子电池带来更大的发展空间。我国和世界主要发达国 家出台了很多扶持新能源汽车的政策。新能源汽车等七 大战略性新兴产业的发展规划，将从政策层面对我国电 动汽车进一步推动。 倪晓曼
(8610) 6622 9389 xiaoman.ni@ 证券投资咨询业务证书编号：S1300206070221
锂离子电池行业将呈现爆发式增长。 2009 年全球锂离 子 电 池 产 量 约 为 30.5 亿
只 ， 合 计 电 池 容 量 约 约 15,000MWh。近年来，全球各大汽车厂商纷纷推出各 类电动汽车， 测算数据显示： 2013 年电动汽车锂电池 容量达到 14,000 MWh ，相当于 2009 年全球小型锂电 池容量 93%；2018 年电动汽车锂电池容量达到 45,000 MWh ，相当于 2009 年全球小型锂电池容量近 3 倍。 锰系及三元系是正极材料的首选。 磷酸铁锂的难点主 要集中在产品一致性、低温性能等方面。另外，两大 核心技术专利包敷碳、 碳热还原无法回避。
锰酸锂研 究时间较长， 是目前最成熟、 最可靠的动力电池正极 材料， 并且没有专利的制约。 从目前世界主流汽车厂 商的选择可以看出， 锰系及三元系是首选。 就正极材 料来说，
电池基础知识培训资料
一、锂离子电池工作原理与性能简介：
1、电池的定义：电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能，电池即是一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能源。
2、锂离子电池的工作原理：即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-ion又叫摇椅式电池。
通俗来说电池在放电过程中，负极发生氧化反应，向外提供电子；在正极上进行还原反应，从外电路接收电子，电子从负极流到正极，而电流方向正好与电子流动方向相反，故电流经外电路从正极流向负极。电解质是离子导体，离子在电池内部的正负极之间定向移动而导电，阳离子流向正极，阴离子流向负极。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系，从而产生电能。
正极反应：LiCoO2==== Li1-xCoO2 + xLi+ + xe
负极反应：6C + xLi+ + xe- === LixC6
电池总反应：LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6
3、电池的连接：
锂离子电池基础知识
1.什么叫锂电池
锂电池主要是指在电极材料中使用了锂元素作为主要活性物质的一类电池。以这个定义来看，锂电池是指一类电池，包括锂原电池与锂二次电池。一次电池是不能充电重复使用的，二次电池是可以多次充放电使用的。锂原电池主要有锂锰电池、锂硫电池（当然也有二次锂硫电池）、锂亚硫酰氯电池、锂硫酰氯电池等。手表、计算器、计算机主板CMOS中用到的三伏锂电池，主要是锂锰电池。其它的锂原电池在民用中好象不多见。 我们通常所说的锂电池，如手机锂电池，笔记本锂电池，属于锂二次电池。锂二次电池也有多种，但最常见的锂离子二次电池，简称锂离子电池。
2.锂离子电池的历史
锂离子电池的历史是很短的，从1990年左右SONY推出第一块用碳素作为负极材料的锂电池以来，至今也不过十多年的历史。现在市场上的锂离子电池主要有两种，一种为液态锂离子电池，通常以钢壳或铝壳包装;另一种为聚合物锂离子电池，简称聚锂电池，通常采用铝塑复合膜包装。
锂离子电池在结构上主要有五大块：正极、负极、电解液、隔膜、外壳与电极引线。
3.一次电池和二次电池还有其他的区别吗？
另一明显的区别就是它们能量和负载能力，以及自放电率，二次电池能量远比一次电池高，然而他们的负载能力相对要小。
4. Li-ion电池的优缺点是什么？
充电电池寿命较长，可循环1000次以上，虽然价格比干电池贵，但如果经常使用的话，是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低，比如，他们放电较快。
另一缺点是由于他们几近恒定的放电电压，很难预测放电何时结束。当放电结束时，电池电压会突然降低。假如在照相机上使用，突然电池放完了电，就不得不终止。但另一方面可充电电池能提供的容量比大部分一次电池高。但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中，因为它容量高，能量密度大，以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。
5.充电电池是怎样实现它的能量转换？
一、锂离子电池名称简介
现已广泛被大家使用的锂离子电池是由锂电池发展而来的。所以在认识锂离子电池之前，我们先来介绍一下锂电池。
举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电池。
锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，为了区别于传统意义上的锂电池，所以人们称之为锂离子电池。
二、锂离子电池的广泛用途
发展高科技的目的是为了使其更好的服务于人类。锂离子电池自1990年问世以来，因其卓越的性能得到了迅猛的发展，并广泛地应用于社会。锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。
三、锂离子电池的主要构成
（1）电池盖
（2）正 极----活性物质为氧化钴锂
（3）隔 膜----一种特殊的复合膜
（4）负 极----活性物质为碳
（5）有机电解液
（6）电池壳
四、锂离子电池的优越性能
我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镍镉电池（Ni/Cd）和镍氢电池（Ni/MH）来讲的。那么，锂离子电池究竟好在哪里呢？
（1）工作电压高
（2）比能量大
（3）循环寿命长
（4）自放电率低
（5）无记忆效应
（6）无污染
以下是镍镉、镍氢、锂离子电池性能的对比：
技术参数 镍镉电池 镍氢电池 锂离子电池
工作电压（V） 1.2 1.2 3.6
重量比能量(Wh/Kg) 50 65 105-140
体积比能量(Wh/l) 150 200 300
