动力电池的研究现状与发展方向
作者：武立朱宇婷王晓辉任晓杰
摘要：能源危机日益加重,寻求替代能源已迫在眉睫。随着科学技术的迅猛发展和环保意识不断增强，人们对移动耗电设备的使用和需求不断增大，动力电池的研究也变得至关重要。目前动力电池的应用范围也越来越广泛，因此文章针对动力电池在不同领域的应该用进行了综述。主要介绍了不同应用领域的动力电池的工作原理和性能特点, 讲述了动力电池的基本状况及发展趋势, 使人们对动力电池有一个全面的认识。
Abstract: the energy crisis getting worse, to seek alternative energy is imminent. Along with the rapid development of scientific technology and continuously enhance the consciousness of environmental protection, people on the mobile power consumption equipment use and demand increase, and power battery research also becomes very important. At present the application range of the power battery more and more widely, therefore according to power battery in different fields should use was reviewed in this paper. Mainly introduces the different application field of power battery principle of work and performance characteristics, tells the story of the battery
power basic conditions and the development trend, that people power battery has a comprehensive understanding of the.
关键词：动力电池发展状况研究现状比能量
Keywords: power battery 、development condition、than energy situation
前言：随着能源问题的日益突出,世界范围内兴起了对替代化石能源的可再生绿色能源的研究。20 世纪末迅猛发展起来的电子信息产业极大地推动了绿色能源技术的发展及其产业化。
进人21 世纪,各种便携、可再生能源的研发越来越系统、成熟,相关产业更是在近年进人蓬勃发展期。动力电池是指具有较大电能容量和输出功率, 可配置电动自行车、电动汽车、电动设备及工具驱动电源的电池, 通常也包括军事(潜艇, 高级智能机器人等) 及企事业单位使用的蓄能设备通讯指挥系统的常备电源等[ 1]。如今，为了满足人们对移动耗电设备的使用和电源系统的便携性的要求,二次电池的发展显得举足轻重。新兴的电动自行车、电动汽车的开发和商业化生产，无人水下航行器UUV的发展，使得社会对新型绿色动力电池的需求大幅度增加。（Ni一MH动力电池用负极材料的研究现状，2008 年12 月第22卷第12 期)
1电动车用动力电池的研究概况
为了减少对石油的依赖程度, 控制环境污染和温室效应, 电动车作为一种绿色交通工具, 它的开发正在受到各国的重视. 电池是电动车的心脏, 电动汽车的开发关键在于动力电池的竞争. 但由于目前动力电池的比能量不够高、充电时间长、一次充电行程短、安全性差、电池成本高等原因, 尚不能得到大范围推广, 所以电动车用动力电池的发展成了电动车发展的瓶颈[2]。
1. 1铅酸蓄电池
铅酸电池的正负电极分别为二氧化铅和铅, 硫酸为电解液。其反应机理如下:
[4]。
铅酸电池具有历史悠久, 开路电压高, 成本低廉, 使用可靠, 原材料丰富及铅回收率可达90%等优点,被各国电动车采用. 但铅酸电池随着充放电次数的增加, 容量会逐渐衰减, 而且比能量较低、比功率较小、生产过程造成污染。在电动车需求的刺激下, 铅酸电池的研究也取得了很大的进展, 但是作为电动车动力使用仍然面临巨大的挑战, 即必须在以下三个问题上有所提高: 提高比能量和比功率, 提高循环寿命, 快速充电[ 3.]。
目前，采用新型板栅合金材料以减少极板质量, 采用新型结构设计减少电池质量, 采用新型添加剂和铅膏配方提高活性物质的利用率，改
进电池隔板( 如采用富液式隔板, 适当地提高电解液的用量, 达到提高循环寿命的目的采用胶体电解质, 采用管形正极板( 管形正极做密封蓄电池, 国外的经验认为必须用胶体以及用PVC隔板取代吸液式隔板，改进电池结构以降低欧姆内阻,改进膨胀剂的性能等措施来提高铅酸电池的性能。为了解决电动车用铅酸电池的主要三大技术难关, 国际铅锌研究组织于1992年发起成立了先进铅酸电池联合会(ALABC) . 通过ALABC组织的两个阶段的攻关开发, 电动汽车和混合电动车( EV/HEV) 用的铅酸电池已经取得了重大进展. 表1为EV 用铅酸电池近年来的进展情况.[3]
[3]
1.2.1MH/Ni 蓄电池
金属氢化物镍蓄电池(简称Ni-MH 电池)是一类利用贮氢合金的电化学吸放氢特性制备的绿色二次电池,具有容量密度较高、可快速充放电、无记忆效应、耐过充过放以及环境污染小的特点[5]。
（1） AB5型贮氢合金
以La、Ni元素为主的AB5系稀土合金,最大贮氢容量在300一340n1Ah/g之间。Philips研究所解决了其循环性差的问题后,有文献报道在合金中掺杂不同组分可以提高合金的工作性能[6]。此材料在二次电池中的应用已相对较成熟。由于AB5型贮氢合金的发展受到材料本身结构的局限,随着研究的深入,这些年来逐渐进行了非AB5型贮氢合金的相关研究。
（2）AB2型贮氢合金
1996年高性能的AB2型贮氢合金作为负极的Ni一MH 二次电池首次被报道。韩国的某究小组对Zr基AB2型贮氢合金做了较为系统的研究【7】。现今,美国的Ovenic公司研制的此类合金容量已达到440m Ah/g,同时循环寿命已达到1000次【8】。这种合金虽然有容量大，循环性好的优点，但是在活化以及高倍率工作方面还存在一些问题。
1.2.2新型贮氢合金
(1) 含Mg合金的研究
Mg 系合金具备高容量性能,Mg2NiH4;的理论放电容量为965m Ah/【9】。此类合金的研究集中在Mg-Ni、La-Mg-Ni 和Mg-Ni-Cu系及相关复合材料、固溶体上。虽然首次循环放电容量可观,但此类合金最大的缺陷是无法克服Mg 在碱液中的腐蚀行为,因而无法保持循环容量。为解决这一问题，可利用目前已知的有效抗腐蚀方法。如合金表面处理
【10】和电解液调整【9】,最近有报道,加人B或用合金与硼化物制备成复合材料可加强合金的抗腐蚀性【10】。
(2) AB3贮氢合金
在1a~Ni系的合金中,相较于AB5型合金,AB、AB2、AB3、A2B7型的容量均相对较高,但由于它们吸氢后生成的氢化物热力学的稳定性过高而一直没能应用到Ni-MH 电池领域中K
adir 等对R -Mg-Ni 三元贮氢合金的研究成果使非AB5贮氢合金在电池方面的应用取得突破性进展[l1]其合成的RM2gNi。等一系列合金具备PuNi3结构,吸氢量为1.8%一1.87 %(质量分数)。其后,Kohno 等采用合金掺杂法,将A几型贮氢合金的容量提高到410mAh/ g.[11] (3)A 侧元素掺杂
对于La 系贮氢合金,已经证明采用混合稀土作为A类元素的效果要优于单纯采用元素La。
目前,混合稀土元素主要由La、Ce、Pr、Nd 组成,分为富斓混合稀土(MD和富饰混合稀土
(Mnl)两类。富钵混合稀土合金活化性能较差,放电容量较低,但是循环性能好;富斓混合稀土的放电容量高,但是循环性能差[11]。R Baddo ur- Hadjean等对A马合金中含有不同比例的Ce掺杂效果进行了研究,结果表明Ce的替代对合金的晶体结构、贮氢容量和循环稳定性都有影响。当合金不含Ce 时,合金现出2 个相;Ce替代后在提高合金稳定性的同时会降合金容量。且Li ao 等也针对1月-Mg-Ni
系A残合金,研究了La/ Mg比例对合金的性能的影响〕[11]。
(4)B侧元素替代
贮氢合金中B位置的元素应易于动力学放氢,可用于替代的元素主要有Co、Mn、Al,其他可添加的元素有Cu、Fe、Sn、Si、Ti、Cr、Zn 等。各种电化学测试结果表明,加人B元素后可以加强合金的活化性能和倍率工作性能;随着B含量的增加,其对合金的强化作用显著提高。
另一方面,如上所述在含Mg 合金内添加B或翻化物有助于提高合金的抗腐蚀性;而对于动电池,电池材料必须有良好的倍率放电性能,因而在含Mg合金中掺杂适量的B有助于提高动力电池的整体性能【11】1.3磷酸铁锂动力电池组的研究
磷酸铁锂电池在大电流放电放电电压平稳安全寿命及对环境无污染方面有着很大的优势。磷酸铁锂单节电池的电压和容量达不到动力电源的使用要求，因此需要将电池串联使用当一组电池中某几节电池发生容量减小，内阻变大等情况时，整组电池的性能就会快速恶化 [12]。因此对磷酸铁锂动力电池组充电系统进行研究是其发展的方向［12］。
1.4 Li离子动力电池
Li离子电池作为车载动力也已经成为国内外开发的热点，原因是电池作为车载动力与
铅蓄电池、 MH-Ni相比有以下优点：
1）工作电压高，单体达到3.6V ，是MH-Ni 电池的 3倍；
2）体积小，重量轻，体积能量密度达 340Wh/L，相同的容量下体积比MH-Ni 电池小，质量是铅蓄电池的1/4 ；
3）能量密度高，达到160Wh/Kg ，是MH-Ni 电池的两倍，铅蓄电池的倍；
4）循环寿命长（500-1000 次）；
5）无污染，电池材料没有有毒物质；
6）工作温度范围宽，-40-70 C ；
7）无记忆效应；
8）储存期长（可达10-15 年）。[14]
目前，动力 Li电池有两类：一类是液态电池，卷绕式电极，外加钢壳保护；另一类是
聚合物 Li电池，包括液态铝塑软包装电池。
锉离子动力电池作为未来电动车最主要的候选动力源,是发达国家竞争研究热点,而高安全
性是该技术的难点。；锂离子动力电源组所需的单体电池数量最少,电池发生故障的几率大大减少;图4 为锉离子电池包的组装示意图。其单体工作电压是铅酸电池的2倍、镍氢电池的3倍;其体积分别是铅酸电池的1/3一l/4,镍氢的l/2一l/3,能量密度却是后者的2一4 倍;循环可充次数则分别为铅酸的3倍、镍氢的 1.5倍。
[15]
2.UUV动力电池现状及发展趋势
水下自主航行器( AutonomousUnderwaterVe-hicles, AUV)与水下遥控航行器( RemotelyOpera-tedVehicle, ROV) 统称为无人水下航行器( Un-mannedUnderwaterVehicles, UUV)。UUV在研动力包括太阳能、核能、热能和电能等, 目前主要使用由动力电池提供的电能, 其具有使用简便、隐蔽性好、不受背压影响的优势。UUV对动力电池的要求除使用安全、维护简单或免维护、价格低廉且平均单次使用费用低廉、环境友好、功率特性好等要求以外, 对动力电池高比能量和高能量密度的要求也尤为突岀。[13]
电池的比能量是指单位质量(所有电池部件的质量和) 电池能够提供的实际能量, 单位为
Wh/kg。电池的理论比能量指单位质量的成流反应物质能够提供的理论能量, 单位亦Wh/kg。
由于电池提供的实际能量与放电条件及电池设计情况有关, 电池各部件的质量也与选材及设计因素有关, 同一反应的不同电池, 比能
量并不相同。[13]
下表是UUV部分已用或备用电池的理论比能量
于表中电极材料及相应的反应计算的, 随着新型电极材料的研制成功, 新型锂离子电池及锂/聚合物电池可望拥有更高的理论比能量。然而,就现有的二次电池而言, 尽管已被选用或准备选用, 由于连理论比能量都达不到UUV的长远要求, 所以即使经过再长时间的改进和提高也不可能满足UUV的长远要求, 只可能用于对比能量要求不太高的UUV。[13]
锌/氧化银( Zn /AgO)电池锌银电池的理论比能量和电动势都比较高, 电池的理论电动势约为 1. 856 V。锌银电池的最大特点是实际比能量高, 该电池在上世纪60年代获得了较大的发展,近年来在电池方面也得到了很大的发展。锌银电池系统以后的研制开发主要集中在开发新工艺以及在锌银电池设计上的新方法、新概念。目前在一次电池设计中, 堆式结构设计可以有效减轻电池组的重量体积, 提高电池组的比功率和比能量。[16]
3 结 语
在现代社会, 随着科学技术的发展，无污染、大容量、高功率的动力电池的出现指日可待, 动力电池的市场前景也很诱人。动力电池的研究也日趋绿色环保化，动力电池的种类很多，未来可能发展更多的动力电池。太阳能，风能，潮汐能，生物能，都有可能成为日后的动力来源。
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新能源汽车动力电池应用现状及发展趋势 发表时间：2019-03-12T16:17:31.607Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：张玉良 [导读] 摘要：新能源汽车的三大核心技术包括电池、电控、电机,其中电池相关技术是人们最为关注、研究投入最大的问题.从上世纪研发出铅酸电池开始,到如今锂离子电池广泛应用于各方各面,在超过一个多世纪的时间里,科研工作者一直在不断地探索试图改进电池的性能.在对传统电池进行改良的同时,科研人员不断尝试新的技术和材料,创造出新型的电池.种种迹象表明,电池技术大改革的时代即将到来,各种新型的、性能优良的电池会渐渐出现在 （北京昌平 102206） 摘要：新能源汽车的三大核心技术包括电池、电控、电机,其中电池相关技术是人们最为关注、研究投入最大的问题.从上世纪研发出铅酸电池开始,到如今锂离子电池广泛应用于各方各面,在超过一个多世纪的时间里,科研工作者一直在不断地探索试图改进电池的性能.在对传统电池进行改良的同时,科研人员不断尝试新的技术和材料,创造出新型的电池.种种迹象表明,电池技术大改革的时代即将到来,各种新型的、性能优良的电池会渐渐出现在人们的生产生活之中。 关键词：新能源汽车；电池应用；发展趋势 一、国内动力电池产业发展现状 我国的锂离子电池研究项目一直是“863”的重点项目，经过二十多年的持续支持，大部分材料实现了国产化，由追赶期开始向同步发展期过渡，本土总产能居世界第一，支撑了我国新能源汽车的示范推广。 1、正极采用磷酸铁锂材料，负极采用石墨材料，研发的50Ah能量型电池，能量密度达到136.6Wh/kg，功率密度达到1101W/kg；研发的20Ah能量功率兼顾型电池，能量密度达到106.5h/kg，功率密度达到1119W/kg。 2、正极采用尖晶石锰酸锂、镍钴锰三元混合材料，负极采用人造石墨材料，研发的25Ah软包装能量型电池，能量密度达到 162Wh/kg；研发的35Ah能量功率兼顾型电池，能量密度达到135Wh/kg。 3、正极采用镍钴锰三元材料，负极采用天然石墨/人造石墨/中间相碳微球等材料，开发的10、15、20、28、30、45Ah的动力电池，能量密度达到180Wh/kg；开发的2.6Ah18650圆柱形电池，能量密度达到200Wh/kg。 在系统集成技术及能力方面取得较大进展和突破。采用磷酸铁锂材料的动力电池系统的能量密度达到90Wh/kg，采用三元材料（18650圆柱形动力电池）的动力电池系统的能量密度达到110Wh/kg。 在前瞻性技术研究方面，中科院先导计划支持相关研究所研制出能量密度超过300Wh/kg的锂离子电池样品和能量密度超过500Wh/kg的锂硫电池样品，但循环寿命及安全性等性能指标还需进一步提升。 目前，我国已形成了包括关键原材料（正极、负极、隔膜、电解液等）、动力电池、系统集成、示范应用、回收利用、生产装备、基础研发等在内的完善的锂离子动力电池产业链体系，掌握了动力电池的配方设计、结构设计和制造工艺技术，生产线逐步从半自动中试向全自动大规模制造技术过渡。 在产业布局方面，中国形成了珠江三角洲、长江三角洲、中原地区和京津冀区域为主的四大动力电池产业化聚集区域。据统计，目前有近100家动力电池企业开展动力电池的研发及产业化工作，有近1000亿元产业资金投入，形成近40GWh年产能，技术研发、产业化进展显著，有力地支撑了新能源汽车产业的快速发展。 二、发展新能源汽车的意义 1、新能源汽车可使中国实现从汽车大国到汽车强国的转变。 虽然当前世界各主要发达国家和有关汽车公司均在加紧研发此种新型汽车技术并取得长足进展，但总体而言，中国仍基本上与之处在同一个起跑线上，差距不过只有3—5 年，并不像传统内燃机技术一样存在20年的巨大差距。在商用化和产业化方面更是如此，某些方面我们还有一定优势。 2、新能源汽车可继续开辟中国的汽车市场。 中国的汽车产业刚刚发展起来，汽车普及率低，因而在汽车动力系统发展战略选择上有更大的自由度，在新能源汽车研发和产业化方面具有比较优势，推广应用新能源汽车的阻力也会小得多。 三、动力电池的应用现状 1、铅酸电池 铅酸电池是一个多世纪前诞生的电池技术，人们普遍认为其技术落后、性能低下，污染环境，在电池技术快速发展的当下，是应当全面淘汰的电池技术。而实际情况却是，在电动车及小型电动汽车领域，铅酸电池的市场占有率达到了惊人的90%，虽然不被看好却被普遍使用。其实，近年来铅酸电池的性能已经得到了提升，能量由20Wh/kg以下提升到了目前的40Wh/kg左右，循环次数由原来的350次左右，提高到了最高4000多次。另外，铅酸电池还有一大优势，就是可以回收循环利用，在美国，目前的铅酸电池回收率高达98.5%，我国的铅酸电池回收率也达到了90%。总的来说，铅酸电池虽然是上个世纪产生的技术，但随着科技的发展，铅酸电池不断得到改良，所以才能够在市场上如此活跃。 2、镍氢、镍镉电池 镍镉电池作为动力电池的一种，具有良好的大功率放电性能，大多应用于电动工具领域。镍氢电池与镍镉电池相比较，体积比、能量比更高，记忆效应较小。在新能源汽车的研发应用中，锂离子电池的性能明显优于镍镉电池，发展前景也更为广阔，所以大部分厂家都不再使用镍氢、镍镉电池作为汽车能源。就目前的发展趋势来看，镍氢、镍镉电池在新能源汽车领域已经失去了市场。 3、锂离子电池 目前市面上使用最多的新能源汽车电池就是锂离子电池。现在，其比能量达到了150Wh/kg，比功率达到了1 600W/kg，并且，随着科研的进行，其各项性能指标参数还会不断地提高。锂离子电池的电解液可以分为两种，聚合物电解质及液体电解质。目前，聚合物电解质的锂离子电池是研发和市场应用的主流。聚合物成分可以是三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂等，不同聚合物成分的各类电池在性能、安全性、寿命、生产成本方面各有优势，总体性能不相上下。市面上的电动汽车，厂家根据需求不同选择不同的聚合物电池，例如，比亚迪E6主打安全稳定、寿命长，所以选用了磷酸铁锂电池；日产聆风为了在各项性能均衡的前提下降低生产成本，所以选用了锰酸锂电池。
( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述(新编Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述(新编版) 新能源车辆的开发和研究已经是时代的主流，其中电动汽车受到了市场越来越多的关注，在电动汽车中，电池系统是重要组成部分，特别是锂电池在交通领域的应用，对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应用有着重要的意义。目前，电动汽车存在安全性低、寿命段、充电时间长和使用成本高的问题，而电池管理系统作为电池保护和管理的核心部件，作为电池和车辆管理系统以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对于电动汽车性能起着越来越关键的作用。本文介绍了电池组均衡管理的技术发展历程、专利申请情况和涉及的主要申请人。 随着能源紧缺、城市环境污染的日益严重，替代石油的新能源在车辆的开发利用被各国政府越来越重视。而动力电池是电动汽车
的核心部件，目前车辆的动力电池存在能量密度低、价格高、寿命短等缺点，而锂电池在使用一段时间以后，电池单体性能差异在整个生命周期内客观存在，直接影响到动力电池组的使用寿命，为此，需要给予动力电池能源控制和管理，使得动力电池性能得到一定的提升。 目前，美国电动车公司生产的特斯拉纯高级电动汽车（Tesla）之所以取得成功，其核心技术就是优异的电池管理技术，采用了两千多块锂电池进行串并联设计，可以维持整个电池包的工作状态以及监控每个电池单元的系统来确保电池的高性能，使得车辆具备稳定的动力性能和优良的安全性能，具有快速充电技术，将充电时间缩短到合理的水平，在电动车领域突破了技术上的瓶颈，取得了成功，实现了从实验室转向批量生产，对汽车行业有着重大突破意义。 电池组均衡管理概述 我国《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施，其中电动汽车的开发研究已经被纳入重大项目。 目前，电池组在多次充/放电循环后各单体电池出现电压或者电
收稿日期：２００７－０５－２０ 作者简介：毕道治（１９２６－），男，河北省人，教授级高工。 Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＢＩＤａｏ－ｚｈｉ（１９２６－），ｍａｌｅ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ． 大容量高功率锂离子电池研究进展 毕道治 （天津电源研究所，天津３００３８１） 摘要：发展电动车是解决能源危机和环境污染的有效手段之一。大容量高功率锂离子蓄电池是电动车的理想储能电源，因为它具有单体电压高、循环及使用寿命长、比能量高和良好的功率输出性能等优点。介绍了国内外大容量高功率锂离子蓄电池的研究进展，包括关键材料、技术性能和安全问题，并以作者的观点提出了大容量高功率锂离子蓄电池的发展前景和近期研究内容。关键词：锂离子蓄电池；电极活性材料；电解液；电动车；混合电动车中图分类号：ＴＭ９１２．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８－７９２３（２００８）０２－０１１４－０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒ Ｌｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ ＢＩＤａｏ－ｚｈｉ （ＴｉａｎｊｉｎＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｎｓｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓ．ＨｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬｉ－ｉｏｎｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｙｉｓａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｐｏｗｅｒｓｏｕｒｃｅｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｃｅｌｌｖｏｌｔａｇｅ，ｌｏｎｇｅｒｃｙｃｌｅｌｉｆｅ，ｈｉｇｈｅｒｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬｉ－ｉｏｎｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｉｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｋｅｙｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓａｆｅｔｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｓｓｕｅｓａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓａｒｅｆｉｎａｌｌｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｗｒｉｔｅｒ＇ｓｐｏｉｎｔｏｆｖｉｅｗ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉ－ｉｏｎｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ；ＥＶ；ＨＥＶ 环境污染和能源危机是目前人类面临的两大课题，而燃油汽车的大量普及则是造成上述问题的主要原因之一。发展电动车是有效解决上述问题的重要手段，因为电动车具有能源多样化、污染排放少和能源利用效率高的优点。发展电动车的技术瓶颈问题是迄今为止还没有哪种电池使电动车的性价比能与燃油汽车相比。通过比较各类动力电池的典型性 能，可以看出锂离子电池具有单体电压高、比能量大和自放电小的优点，但也存在安全性差、 成本高和长期循环和贮存后性能下降的问题。为了充分利用并发挥锂离子电池的优势，克服其存在的缺点，世界各主要国家的政府、汽车制造商和相关科技人员都对大容量、高功率动力用锂离子蓄电池的研究非常重视。纷纷制定发展计划、投入大量人力、物力、财力积极进行研制。文章对大容量、高功率锂离子蓄电池的关键材料、性能水平和安全性等方面的研究进展进行综合评述，并探讨了今后的研发方向。
纯电动汽车及动力电池发展现状调研 一、纯电动汽车发展现状 所谓纯电动汽车,是指完全由可充电电池作为动力源、以驱动电机及其控制系统驱动行驶的汽车。纯电动汽车（BatterｙEleｃtric Ｖehiｃle，BEＶ)与混合动力汽车（HｙbriｄEｌｅcｔric Ｖehicｌｅ，HEV）和燃料电池汽车（Fuel ＣelｌElｅctric Ｖeｈiｃle,ＦＥV）是目前主要的新能源汽车类型。 １.1 发展纯电动汽车的必要性 (１）促进节能减排。与传统汽车相比，纯电动汽车具有更高的能源利用效率，同时也具有二氧化碳减排的潜力。机动车污染排放是城市空气污染的主要来源之一,20１３年春季北京出现多次大面积雾霾天气,机动车尾气是主要原因之一。在上海,中心城区的主要大气污染物可吸入颗粒物、氮氧化物、挥发性有机物分别有6６%、９0%和26%来自机动车尾气。大力推广纯电动汽车是交通领域实现低碳的最佳方案,纯电动汽车行驶过程中不产生二氧化碳，即使考虑到中国目前电力生产过程中的二氧化碳排放,纯电动汽车仍然具有13%~68%的减排能力。随着我国能源结构和电力生产方式的转变,纯电动汽车必将在未来发挥更大的减排作用。 图１.１传统汽车与纯电动汽车综合能量效率比较(单位:%) (２）降低石油对外依存度。汽车保有量的迅速增加为我国能源安全带来严峻挑战。我国汽车保有量与原油对外依存度变化趋势见图1.２。最新数据显示,截止到２01２年底,中国汽车保有量已达２.4亿辆，与此相对应的是20１2年中国原油对外依存度达到56.4%，创下历史新高。如果不采取措施，“十二五”中将原油依存度控制在61%的计划将很难实现。在此背景下，如何满足未来汽车的能源需求，是关系到我国能源安全的关键问题。电动汽车由于其电力来源多样化，不仅更加适合中国以煤炭为主的资源禀赋,而且能够与中国大力发展可再生能源
首先看我们国家的发展现状。我们的判断第一个是基本掌握了车用动力电池的关键技术，我们国家动力电池的开发，和整车基本同步，十五期间开展了镍氢电池，、锰酸锂氧化物锂离子电池、燃料电池的研发，"十一五"期间加大了磷酸铁锂电池研发与产业化，"十二五"期间推进三元材料电池的研发与产业化。目前是处于这样一个阶段。 从技术上来讲，我们国家开发了镍氢电池，锂离子燃料电池，关键技术指标达到了国外同类产品的一个先进水平，目前我们锂电池可以做到系统的比能量800-1000瓦时，比功率可以做到500-100瓦时，循环寿命也能做到突破一千次，使用寿命大概是可以达到五年，成本大概是说可以低于每瓦时三块钱。 第二个从产品层面来看，磷酸铁锂电池已经趋于成熟了，过往来看，我们国家供应电池支撑了产业的发展，目前在大规模示范这一块用的电池基本上都是国产。根据目前工信部发布的新能源汽车推广目录，我们国家车用电池，绝大多数是磷酸铁锂电池，也就是说近两年来，三元材料的动力电池开始在电动汽车上进行示范应用。大家比较清楚的比亚迪的汽车用的是盐酸铁力电池，像上汽，北汽这些电池系统都是磷酸铁锂。一汽奔腾目前是示范车，他用的电池是168，采用了三元材料。 第三个来说是我们国家建立了比较完善的产业体系，昨天我们听到了2014年我们国家电动汽车的销量大概是8.4万辆左右，如果按照每辆车在20-30，大概应该说我们电池达到了20亿千瓦时以上，销售收入应该超过了50亿元，2015年会超过100亿瓦时。我们国家现在推进动力电池产能建设，估计2015年会超过一百亿千瓦时。第二个我们国家建立了比较完整的产业体系，关键材料、单体电池、电池系统和电池装备、检测仪器等都有一定的生产能力，像北大先行、天津巴莫、北京当省，这是正极材料，负极材料像贝特瑞，杉杉等在国际上还是有一定的竞争力。 从发展趋势上来看，我们全世界的情况来看，第一个是锂离子电池已经成为动力电池的主要方向。目前大家都很清楚，目前日本，美国、欧洲、韩国商业化的电池主要是采用燃料电池。目前混动这一块也是在推动力锂电池的应用。韩国、日本、中国在全球锂电池占主导地位，排序是韩国第一、日本第二，中国第三。 最近三星、LG和SK先后宣布在中国设立合资公司，我们国家主流的车厂也准备在他的自主品牌汽车中采用韩国生产的电池。 第二个特点是我国政府大力支持新一代动力电池的研发，2012年日本实施蓄电战略，提出2020年蓄电池市场要占到世界份额的50%，就是重新夺回世界第一的位置。根据2013年NEDO发布的技术路线图，他的技术路线在2020之前大概还是以先进的锂离子电池为主，达到实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤成本达到1.5元以下，2030年叫做革新电池，能量达到500瓦每公斤，成本达到八毛钱以下。 美国在2013年提出来EV蓝图，提出目标是2022年生产的插电式混合动力的电动汽车使用的电力成本与传统汽车相当，根据2013年发布的技术路线图是2022年下一代电池实现实用化，系统的比能量达到250瓦每公斤，成本降到八毛以下，2013年以后锂离子电池实现实用化。 从新一代锂离子电池来讲主要是在我们国家大概一般的叫做新一代动力电池的研发主要围绕新一代锂离子动力电池和新体系电池。新一代锂离子电池和目前现有的体系不一样，正极材料，负极材料，电极都要发生发生变化，电池比能量可以达到三百瓦每公斤，成本可以达到一块钱以下。这个表里面列了两件事，一个是最近日立公司宣布采用镍系的正极和负极单电池的比能量作330每公斤，寿命有50次，另外是福利蒙基，作为正极，归制作为负极，寿命可以达到100。但是目前这一电池体系的成本和安全有待进一步的验证。
锂电池行业发展现状及未来发展前景预测 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
2017年中国锂离子电池行业发展现状分析及未来发展前景预测 核心提示：全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下， 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下， 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争策略上关注技术领先。韩国更偏重于消费型锂离子电池的发展。中国锂离子电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年上升的态势。 2010-2020 年中国及全球锂电产值 数据来源：公开资料整理国内锂离子电池市场的发展处于行业的高速增长期。 2010 年至2016 年我国锂离子电池下游应用占比呈现消费型电池占比逐年下降、动力类占比逐年提升的格局。 2016 年受消费电子产品增速趋缓以及电动汽车迅猛发展影响，我国锂离子电池行业发展呈现出“一快一慢”新常态。 2016 年，我国电动汽车产量达到 51.7 万辆，带动我国动力电池产量达到 33.0GWh，同比增长 65.83%。随着储能电站建设步伐加快，锂
离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广， 2016 年储能型锂离子电池的应用占比达到 4.94%。 2010-2016 年我国锂离子电池下游应用占比 数据来源：公开资料整理业务发展方向契合政策，发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势，在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言，在低端负极产品和涂布机领域，门槛低，竞争充分，利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜，产品技术含量高，在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高，附加价值较高，优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。 全球负极材料产业集中度极高，江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本，两国总量占全球负极材料产销量 90%以上。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局。2015 年前五强贝特瑞、日立化成、江西紫宸、上海杉杉、三菱化学的全球市场份额分别是20%、18%、13%、10%、7%，全球前五大企业市场份额合计占比为 68%。江西紫宸 2016 年全球份额提升至 10.5%，国内份额提升至 14.8%，预计 2017 年份额维持提升趋势。江西紫宸国内排名前三，行业集中度有望进一步提高。目前国内锂电池负极材料生产企业中：贝特瑞、杉杉科技、江西紫宸为行业前三名，处于行业领先地位。
当代化工研究Modern Chemical R esearch 5 2019?10行业动态 新矣旨源汽车动力电池研究进展与展望 *姚乐靖 （艾青中学浙江321000） 摘耍：伴随着社会的进步，为保护环境、减少污染、开发清洁能源，发展来源丰富、环保节能的新能源汽车引起了各国的重视与研究.而开发环境友好、性能优越的动力电池是有效发展新能源汽车、提升其应用价值与前景的核心问题.本文通过对新能源汽车进行简单介绍，简要分析新能源汽车动力电池餉发展过程及各类动力电池的工作原理，并从电池性能、循环使用寿命、材料与成本等方面对各类动力电池特点与发展前景进行简要总结，对不同类型电池优势及目前存在的问题进行评述，对未来新能源汽车动力电池的发展提出前景展望与建议. 关键词：新能源汽车；动力电池；锂离子电池；应用 中图分类号：T文献标识码：A Research Progress and Prospect of Power Batteries of New Energy Vehicle Yao Lejing (Aiqing High School,Zhejiang,321000) Abstracts Along with the progress of society,in order to protect the environment,reduce pollution,develop clean energy,develop new energy vehicles with abundant sources,environmental protection and energy saving has attracted the attention and research of various countries. The development of p ower batteries with environmental production and superior performance is the core issue to effectively develop new energy vehicles and enhance their application value and prospects.This paper briefly introduces new energy vehicles,briefly analyses the development process of p ower batteries of n ew energy vehicle and the working principle of v arious power batteries,and briefly summarizes the characteristics and development p rospects of v arious power batteries f rom the aspects of b attery performance,cycle life,material and cost.This paper reviews the advantages and existing p roblems of d ifferent types of b atteries,and p uts f orward p rospects and suggestions f or the f uture development of n ew energy automotive p ower batteries. Key words i new energy vehicle^po^ver battery^lithium ion battery；application 1.前言 近年来由于环境污染和能源短缺问题的加剧，发展和利用不同类型的新型清洁能源，以替代不可再生的化石燃料及缓解环境污染问题引起了人们的广泛关注和研究。在各国政策的鼓励下，新能源汽车凭借其高能源利用率、低排放等优势迅速发展起来。按照中华人民共和国国家发展与改革委员会公告定义，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车切。而动力电池作为新能源汽车的重要组成部分，对新能源汽车的发展和应用起着至关重要的作用。如何开发和研究具有更高性能、更低成本的动力电池是推动新能源汽车实现更广泛市场化的重点问题之一。从材料易得的铅酸蓄电池，到容量较高的银氢电池，再到高性能的锂离子电池和燃料电池，动力电池的制备技术与性能提升方法不断地被研究升级，但是由于材料和技术等方面的不足，新能源汽车动力电池在性能的发挥和实用上还无法完全取代化石燃料。本文通过对不同类型的新能源汽车动力电池的介绍，从电池类型与结构、电池性能、循环使用寿命、材料与成本等角度分析其特点与优劣势，为设计与发展更高性能的动力电池提供建议。 2.新能源汽车的发展现状 新能源汽车主要分成纯电动汽车、混合动力汽车两大类。近几年我国在新能源汽车发展的方面已经有了很大的进步，诸多技术等已经有了巨大的突破，但在新能源汽车不断发展的过程中，一些问题不断的暴露出来，具体有以下几点：（1）新能源汽车产业发展战略不明确。（2）新能源汽车核心技术水平仍然不高。（3）政策依赖明显，用车环境有待提升孔 纯电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆⑷。蓄电池是其唯一动力来源。纯电动汽车由于完全摆脱了对化石能源的依赖，对环境的污染较小，而且噪音小、结构简单、维修方便。但是纯电动汽车在高能量、低成本、长寿命以及安全性等方面具有较高的要求且存在需要改进提高的地方。混合动力汽车是指使用一种或多种动力源的车辆闻。混合动力汽车一般都是由内燃机和电动机组成，电力与化石燃料的结合即对环境有了一定的保护，又不影响汽车的使用，使其相对于纯电动汽车来说经济性和适应性更加强。我国现在更加注重混合动力汽车的发展，在不久的将来混合动力汽车会成为主流。 3.新能源汽车动力电池研究现状 根据汽车所用动力来源的不同，新能源汽车动力电池主要可以分为两大类，即蓄电池和燃料电池。应用在电动汽车上的储能技术主要是电化学储能技术，即铅酸、银氢、锂离子电池等储能技术。燃料电池主要利用氢能源的热值高、无副产物、环保等优势。近几年这些不同类型动力电池技术随着研究力度的增大都有了较大的提高，我们主要从电池原理技术、能量密度等电池性能、循环稳定性、成本和市场化等角度进行分析。 ⑴蓄电池 ① 铅酸蓄电池 铅酸蓄电池是目前新能源汽车中使用较为广泛的动力电
安全管理编号：LX-FS-A95831 新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述 In the daily work environment, plan the important work to be done in the future, and require the personnel to jointly abide by the corresponding procedures and code of conduct, so that the overall behavior or activity reaches the specified standard 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
新能源车辆的动力电池组均衡管理系统的发展现状概述 使用说明：本安全管理资料适用于日常工作环境中对安全相关工作进行具有统筹性，导向性的规划，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 新能源车辆的开发和研究已经是时代的主流，其中电动汽车受到了市场越来越多的关注，在电动汽车中，电池系统是重要组成部分，特别是锂电池在交通领域的应用，对于减少温室气体的排放、降低大气污染以及新能源的应用有着重要的意义。目前，电动汽车存在安全性低、寿命段、充电时间长和使用成本高的问题，而电池管理系统作为电池保护和管理的核心部件，作为电池和车辆管理系统以及驾驶者沟通的桥梁，电池管理系统对于电动汽车性能起着越来越关键的作用。本文介绍了电池组均衡管理的技术发展历
浅析动力电池系统国内外发展趋势 常见的动力电池目前在车用动力源方面，主要有四种技术路线：锂离子电池、氢燃料电池、超级电容和铝空气电池。其中锂离子电池、超级电容和氢燃料电池得到广泛的应用，而铝空气电池尚处于实验室研究阶段。能源补给方面，锂离子电池、超级电容适用于纯电动汽车，但是需要外部充电，而氢燃料电池汽车则需要外部氢气加注，铝空气电池则需要补充铝板和电解液。就目前来看，锂离子电池在未来相当长的一段时间内还是要占据主要发展空间的。 国外动力电池产业发展现状当前，日本在锂离子电池领域居技术领先地位，已制订至2030年发展规划，系统地安排研发课题，以维持长期的领先地位，松下、NEC、索尼等著名公司都建有大规模锂离子电池生产线。韩国LG化学供应的锂电池已驱动超过30万辆电动汽车上路，三星SDI也已成为全球主要的动力电池供应商，提供电池给宝马、菲亚特、法拉利等。 几年前奥巴马政府曾通过经济刺激方案，将20亿美元专门用于支持美国车用锂离子电池产业的发展，特斯拉汽车与松下联手正在内华达州兴建投资20亿美元的超级锂离子电池工厂。 美国制定了动力蓄电池研发路线，包括由金属锂、硅合金等材料作为负极，高电压材料、空气、硫作为正极的新体系结构动力电池，以及非锂体系动力电池等。 随着中国新能源汽车产业的快速发展，越来越多的国外动力电池企业在中国投资建厂。三星SDI、LG化学已经分别在中国西安和南京合资建厂投产，松下大连工厂正在建设中，博世和SK也筹划在中国建设动力电池工厂。 国内动力电池产业发展现状我国的锂离子电池研究项目一直是“863”的重点项目，经过二十多年的持续支持，大部分材料实现了国产化，由追赶期开始向同步发展期过渡，本土总产能居世界第一，支撑了我国新能源汽车的示范推广。
Sustainable Energy 可持续能源, 2016, 6(6), 122-129 Published Online December 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/d85200604.html,/journal/se https://www.doczj.com/doc/d85200604.html,/10.12677/se.2016.66013 文章引用: 郭江荣, 吴峰. 锂离子动力电池冷却技术研究进展[J]. 可持续能源, 2016, 6(6): 122-129. Research on Cooling Technology of Lithium-Ion Power Battery Jiangrong Guo, Feng Wu Maritime College of Ningbo University, Ningbo Zhejiang Received: Dec. 9th , 2016; accepted: Dec. 27th , 2016; published: Dec. 30th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/d85200604.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Lithium-ion power battery can be safe and efficient in 25?C to 40?C , which needs to be equipped with an efficient thermal management system to ensure its safe operation. Aiming at the heat dis-sipation characteristics of lithium-ion power battery, a comparative analysis including the advan-tages, disadvantages and applicable conditions of cooling by air, liquid and phase change material of lithium-ion battery was proposed. At last, the cooling technology of lithium-ion battery in the future was prospected. Keywords Lithium-Ion Power Battery, Cooling, Phase Change 锂离子动力电池冷却技术研究进展 郭江荣，吴 峰 宁波大学海运学院，浙江 宁波 收稿日期：2016年12月9日；录用日期：2016年12月27日；发布日期：2016年12月30日 摘 要 锂离子动力电池在25℃~40℃内可高效安全运行，这需要配备高效的热管理系统保证锂离子动力电池组Open Access
2017年中国锂离子电池行业发展现状分析及未来发展前景预测 核心提示：全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下，2016年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争 全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下，2016年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争策略上关注技术领先。韩国更偏重于消费型锂离子电池的发展。中国锂离子电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年上升的态势。 2010-2020年中国及全球锂电产值 数据来源：公开资料整理 国内锂离子电池市场的发展处于行业的高速增长期。2010年至2016年我国锂离子电池下游应用占比呈现消费型电池占比逐年下降、动力类占比逐年提升的格局。2016年受消费电子产品增速趋缓以及电动汽车迅猛发展影响，我国锂离子电池行业发展呈现出“一快一慢”新常态。2016年，我国电动汽车产量达到51.7万辆，带动我国动力电池产量达到33.0GWh，同比增长65.83%。随着储能电站建设步伐加快，锂离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广，2016年储能型锂离子电池的应用占比达到4.94%。 2010-2016年我国锂离子电池下游应用占比 数据来源：公开资料整理 业务发展方向契合政策，发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势，在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言，在低端负极产品和涂布机领域，门槛低，竞争充分，利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜，产品技术含量高，在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高，附加价值较高，优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。 全球负极材料产业集中度极高，江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本，两国总量占全球负极材料产销量90%以上。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局。2015年前五强贝特瑞、日立化成、江西紫宸、上海杉杉、三菱化学的全球市场份额分别是20%、18%、13%、10%、7%，全球前五大企业市场份额合计占比为68%。江西紫宸2016年全球份额提升至10.5%，国内份额提升至14.8%，预计2017年
2010年第7期广东化工 第37卷总第207期https://www.doczj.com/doc/d85200604.html, · 59 · 动力电池用正极材料磷酸铁锂的研究进展 侯贤华，胡社军，彭薇 (华南师范大学物理与电信工程学院，广东广州 510006) [摘要]文章综述了锂离子动力电池关键正极材料磷酸铁锂的产业化制备方法，市场状况分析和近年来国内外对该正极材料的研究进展情况。结果表明：产业化制备方法目前主要是固相反应法和水热合成，市场需求大于市场供给，具有很好的市场前景，高倍率磷酸铁锂将成为未来的一个重要研究方向。 [关键词]磷酸铁锂；正极材料；倍率性能 [中图分类号]TM912 [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)07-0059-02 Research Progress of LiFePO4 Cathode Materials for Power Lithium-ion Battery Hou Xianhua, Hu Shejun, Peng Wei (School of Physics and Telecommunication Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510006, China) Abstract: The research progress in LiFePO4 Cathode materials for lithium ion battery was reviewed. The emphasis was expressed preparation method of industrialization, market analysis and cathode materials progress for the past few years. The result suggested that the industrialized method have solid state reaction and hydrothermal synthesis, market requirement is more than supply, this product has excellent market prospects, high rate property will become one of the research fields in the future. Keywords: LiFePO4；cathode material；rate property 锂离子电池因具有电压高、比能量高、工作温度范围广、 环境友好等优点，而被广泛应用于各种便携式电子产品[1-2]， 如手机、数码相机、笔记本电脑和电动工具等，并有望成为未 来混合动力汽车和纯动力汽车的能源供给之一[3]。正极材料是 决定锂离子电池综合性能优劣的关键因素之一，目前商业化正 极材料主要是LiCoO2，因钴为战略资源，由此导致电池的成 本较高(目前在整个电池成本中，正极材料成本占35 %)，且 LiCoO2安全性较差，因而限制了其使用范围。LiFePO4具有稳 定的橄榄石结构，理论容量约为170 mAh/g，原材料价格低廉 丰富，工作电压适中、电容量大、高放电功率、可快速充电且 循环寿命长、稳定性高，是一种理想的动力电池用正极材料。 1 磷铁铁锂晶体结构 LiFePO4晶体是有序的橄榄石型结构，属于正交晶系，空间群为Pnma，晶胞参数a = 1.0329 nm，b = 0.60072 nm，c= 0. 46905 nm。在LiFePO4晶体中氧原子呈微变形的六方密堆积，磷原子占据四面体空隙，锂原子和铁原子占据八面体空隙。八面体结构的FeO6在晶体的bc面上相互连接，在b轴方向上八面体结构的LiO6相互连接成链状结构。1个FeO6与2个LiO6共边，1个PO4和FeO6共用一条边，与LiO6共用两条边。 充放电反应是在LiFePO4和FePO4两相之间进行，如图1所示。在充电过程中，LiFePO4逐渐脱出锂离子形成FePO4，在放电过程中锂离子插入FePO4形成LiFePO4。在锂离子反复嵌入与脱出的过程中，当晶格结构由LiFePO4转变为Li1-x FePO4时，磷酸根离子(FePO4-)可稳定整个材料的晶格结构。由于在这2种物相互变过程中铁氧配位关系变化很小，故此电极材料虽然存在物相的变化，但是没有影响电化学效应的体积效应产生。当磷酸铁锂进行充电时，材料本身的体积约减少6.5 %，这也是材料具有良好循环性能的主要原因。LiFePO4的电化学曲线非常平坦，具有较高的理论容量，约为170 mAh/g。 2 磷酸铁锂产业化制备方法 目前产业化制备LiFePO4材料最常用的方法是固相法，此法工艺简单，制备条件容易控制和规模化，缺点是球磨的均匀程度以及强度同样制约了产物的性能，产物颗粒不均匀，晶形无规则，粒径分布范围广，实验周期长。S.A.Anna等测试了LiFePO4在不同温度下的充放电性能，发现即使在85 ℃下，它仍然能稳定工作，而且经过20次循环以后，60 ℃下测试的样品比23 ℃下测试的样品中的Fe3+含量低了14 % ，说明在较低温度下，锂离子的嵌入比较困难。 图１ 充放电前后LiFePO4和FePO4两相图 Fig.1 The structural modes of LiFePO4 and FePO4 before and after charge/discharge 水热法也是制备磷酸铁锂的另一种常见方法，具有操作简单、物相均匀、粒径小的优点。在密闭体系中，以水为溶剂，在一定温度下，在水的自生压强下，溶液内部的金属盐具有较高的活性，在溶液中进行结晶反应。S.Yang等对水热法合成LiFePO4晶体进行了大量研究。他们发现pH值对实验结果的影响不大，而且水热法比高温固相法合成的晶体颗粒要小，Fe2+含量高。A.K.Padhi等发现用水热法在还原性条件下可得LiFePO4晶体，在氧化性条件下则得LiFePO4(OH) 晶体。当锂盐的量很少时，则会有多孔的FePO4·2H2O生成，它在高温时失水生成电化学非活性的FePO4。在用水热法合成LiFePO4晶体时要保证锂盐的量，以防止电化学非活性的FePO4晶体的生成。 除了固相法和水热法两种产业化方法外，在研究过程中还有各种各样的合成方法涌现出来，包括共沉淀法，乳化干燥法，机械化学激活法，微波炉加热法等。 3 磷酸铁锂的市场状况 采用磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料的电池被称为磷酸铁锂电池(简称铁电池)，由于铁电池的众多优点被广泛使用于各个领域。其中主要应用领域有： (1)储能设备：风力发电系统的储能设备，太阳能电池的储能设备，如太阳能LED路灯(比亚迪已经生产出该类电池)； (2)电动工具：高功率电动工具、电钻、除草机等；(3)电动车辆：电动摩托车、电动自行车、电动婴儿车、电动轮椅和电动 [收稿日期] 2010-4-19 [基金项目] 国家自然科学基金资助项目(50771046) [作者简介] 侯贤华(1977-)，男，湖北恩施人，博士后，主要研究方向为清洁能源材料。LiFePO4 FePO4 充电 放电