锂电产业发展分析及相关锂电池相关介绍
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2024年锂电pack市场分析现状前言锂电池是一种重要的电池技术,已经广泛应用于各个领域。
锂电pack作为一种将多节锂电池组装在一起的电池组,具有高能量密度、长寿命和快速充电等优点,被广泛用于电动汽车、移动设备和储能系统等领域。
本文将对锂电pack市场的现状进行分析,以便为相关产业提供参考。
锂电pack市场规模锂电pack市场从2010年以来呈现了高速增长的趋势。
根据市场研究公司的数据显示,2010年全球锂电pack市场规模为100亿美元,2019年已增长到500亿美元。
预计到2025年,市场规模将达到1000亿美元。
由此可见,锂电pack市场具有广阔的发展前景。
锂电pack应用领域1. 电动汽车电动汽车是锂电pack市场的主要驱动因素之一。
随着环保意识的提高和电动汽车技术的不断进步,电动汽车的销量大幅增长。
锂电pack作为电动汽车的主要能源存储装置,其市场需求也随之增加。
目前,锂电pack在电动汽车领域占据着主导地位,并有望在未来进一步扩大市场份额。
2. 移动设备随着智能手机和平板电脑的普及,对于移动设备的电池寿命和充电速度提出了更高的要求。
锂电pack作为一种高能量密度的电池组,能够满足移动设备长时间使用和快速充电的需求,在移动设备市场中得到了广泛应用。
3. 储能系统随着可再生能源的快速发展,储能系统作为一种能够解决能源波动性和可再生能源不稳定性的解决方案,受到了广泛关注。
锂电pack作为一种高效的储能装置,具有快速响应和长周期寿命的优势,被广泛应用于家庭和工业储能系统中。
锂电pack市场竞争态势锂电pack市场竞争激烈,主要厂商包括宁德时代、比亚迪、LG化学等。
这些厂商通过不断创新和提高生产效率,来降低锂电pack的成本,并提高产品性能,以争夺市场份额。
此外,新兴国家在锂电pack领域也有不断崛起的厂商,如国内的贵州银河、国外的CATL等。
锂电pack市场发展趋势1. 技术改进锂电pack市场未来的发展趋势之一是技术改进。
锂电产业未来发展趋势锂电产业未来发展趋势随着互联网、智能手机、电动汽车等新兴产业的快速发展,锂电产业作为重要的能源技术支撑之一,也得到了广泛的关注和发展。
锂电池具有高能量密度、长寿命、环保等诸多优势,因此被广泛应用于电动汽车、消费电子等领域。
本文将重点探讨锂电产业未来的发展趋势。
一、锂电池技术的进一步创新和突破1. 高能量密度目前锂电池的能量密度已经相对较高,但是随着电动汽车市场的快速增长,对于更高能量密度需求的提出,未来锂电池技术还将继续进行进一步的创新和突破。
比如,研发更加高能量密度的锂离子电池,更加轻薄的锂聚合物电池等。
这将使得电池的续航里程更长,使用起来更加便捷。
2. 快速充电技术锂电池的充电速度是限制其应用领域的一个重要因素。
目前锂电池的充电速度相对较慢,而特别是电动汽车的充电速度更是比较长。
因此,未来的发展趋势之一是快速充电技术的研发与应用。
比如,研发更加快速充电的锂离子电池、探索新型电解液材料、设计高效充电设备等。
3. 磷酸铁锂电池的发展相对于锂离子电池,磷酸铁锂电池具有更长的寿命、更高的安全性能等优点,同时缺点是能量密度相对较低。
然而,随着磷酸铁锂电池技术的不断发展,其能量密度也在逐渐提高。
因此,未来磷酸铁锂电池将成为一个重要的发展方向,特别是在电动汽车市场的应用上有着巨大潜力。
4. 可穿戴设备、物联网等新兴领域的发展随着智能手表、智能眼镜、智能家居等可穿戴设备的快速发展,锂电池作为其重要的能源来源,也将会得到更广泛的应用。
同时,随着物联网的兴起,对于低功耗、长寿命的电池需求也在不断增长,对锂电池技术的提出了更高的要求。
二、锂电产业的市场扩大和国际化趋势1. 电动汽车市场的快速发展电动汽车作为锂电产业中最重要的应用市场之一,将是未来的重点发展方向之一。
随着环境保护意识的提升和油价的不断上涨,电动汽车市场将迎来快速的发展。
根据国际能源署(IEA)的数据,到2030年,电动汽车占全球汽车市场的比例有望达到30%。
锂电池技术发展趋势分析锂电池技术已经成为当前电池领域发展的重要方向,其能够在便携式设备、轨道交通、电动汽车等领域广泛应用。
在锂电池技术的应用过程中,其性能和安全性一直是研究和关注的重要问题。
本文将从材料、电池性能和安全等方面,详细分析锂电池技术的发展趋势。
一、材料趋势1、阳极材料目前,石墨是主流的锂电池阳极材料,但由于其储存量有限、自然结构不支持增量、再生困难等问题,导致难以满足高能量密度、长寿命等应用要求。
因此,新型碳材料如硅基复合材料、多孔碳材料等被普遍关注。
此外,氧化硅、硅纳米线、硅纳米孔等作为锂电池阳极材料前景广阔。
2、阳极添加剂锂电池阳极中添加少量的元素或材料,可以改善其性能。
当前主流添加剂为碳纳米管、硅氧化物纳米片等,但其制备工艺复杂,成本较高。
未来导电聚合物、石墨烯等添加剂将被广泛应用。
3、电解液电解质是一个关键的部分,它主要是指液态电解质和固态电解质。
当前,液态电解质、聚合物电解质和固态电解质三种电解质同步发展。
固态电解质具有不挥发、不燃,高安全性等优点。
聚合物电解质则可以避免液态电解质熔点低、发生热失控等缺点。
因此,未来固态电解质材料将会更广泛应用。
4、阴极材料在阴极材料方面,目前三元材料(如LiCoO2、LiMn2O4等)和钴酸锂是主流材料,但其成本高、比容量低、耐腐蚀性差等问题制约其在电池领域的应用。
因此,未来锰基材料、钴酸钠、杂化材料等将成为发展方向。
二、电池性能1、高能量密度高能量密度是电池性能的重要指标。
未来,随着减轻电池重量、提高电池储存能力等需求的增加,高能量密度将成为锂电池技术的趋势。
电池高能量密度可以通过材料改良、电极设计、电解液优化等方式实现。
2、长寿命长寿命也是锂电池的重要指标,其可以通过提高电池的循环次数、抗极化、减少自放电和温度影响等方式实现。
在未来,随着锂电池的广泛应用,长寿命将成为锂电池技术的重要发展方向。
3、快充技术快充技术也是锂电池的一大发展趋势。
锂电池行业发展前景和趋势锂电池被认为是未来新能源领域的主要发展趋势之一,由于其高能量密度、长寿命和环保等特点,越来越受到广泛应用。
如今,随着清洁能源产业的迅猛发展,锂电池行业也迎来了前所未有的发展机遇。
锂电池行业的发展现状目前,全球锂电池市场规模巨大,主要集中在亚洲地区,特别是中国、韩国和日本等国家。
中国作为全球最大的锂离子电池生产国,拥有完整的产业链和独特的优势,已成为全球锂电池产业的重要一环。
与此同时,全球电动汽车市场的迅速增长也推动了锂电池的需求。
众多汽车制造商纷纷加大研发投入,争相推出更为环保的电动汽车产品,从而进一步拉动了锂电池行业的发展。
锂电池市场需求和机会未来,随着清洁能源政策的不断推进和全球碳排放目标的提出,锂电池市场的需求将进一步增长。
除了电动汽车行业之外,可再生能源领域、移动设备和储能系统等领域也将成为锂电池行业的新增长点。
与此同时,随着科技和材料的不断进步,锂电池的性能也将得到进一步提升,包括能量密度的提高、充放电速度的加快以及安全性的增强等,这为锂电池行业带来了更大的发展机遇。
锂电池行业的挑战和趋势尽管锂电池行业有着广阔的发展前景,但也面临一些挑战。
其中,首当其冲的是原材料供应链的不稳定性,锂、镍、钴等原材料的价格波动以及供应短缺都对行业造成了一定影响。
另外,锂电池在使用过程中可能存在的安全隐患也是制约其发展的重要因素。
加强安全监管、提高产品质量以及改进生产工艺将成为未来锂电池行业发展的重要趋势。
此外,环保和可持续发展也将成为未来锂电池行业的重要主题。
在产业发展过程中,减少能源消耗、降低排放、提高循环利用率是必须要解决的问题,同时在产品设计和研发中注重生态环保和可持续发展也将是行业的发展方向。
总的来说,锂电池行业处于一个快速发展的时期,市场需求不断增长,技术不断创新,行业格局也在不断调整。
只有不断适应市场变化,积极应对挑战,把握行业趋势,锂电池行业才能迎来更加美好的未来。
引言概述锂电池作为目前应用广泛的新能源电池之一,其广泛应用于电动车、电子产品以及新能源储能等领域,对于未来的能源发展具有重要意义。
本文将继续探讨锂电池行业的发展现状和趋势,并深入分析锂电池行业的市场规模、竞争格局、技术创新以及未来发展趋势,以期为相关企业和投资者提供参考。
正文内容一、市场规模分析1.锂电池市场整体规模及增长趋势:根据统计数据,近年来,全球锂电池市场持续增长,市场规模逐年扩大。
同时,随着电动汽车和新能源储能市场的快速发展,锂电池市场将继续保持高速增长。
2.锂电池市场细分行业分析:锂电池市场可细分为电动车、储能、消费电子等细分市场。
本文将重点分析这些细分市场的市场规模、增长趋势以及主要参与者。
二、竞争格局分析1.主要企业竞争格局剖析:通过对全球锂电池市场的主要企业进行分析,了解其在市场中的地位以及竞争优势。
主要针对国内外企业进行比较,并分析其市场份额、产品技术以及市场定位。
2.行业竞争带来的机遇与挑战:锂电池市场竞争激烈,企业面临的挑战与机遇并存。
本文将深入分析市场竞争对企业的影响,并提出未来应对竞争的建议。
三、技术创新分析1.锂电池技术发展趋势:随着科技的不断进步,锂电池技术也在不断创新。
本文将分析锂电池技术的发展趋势,包括新材料的应用、电池容量的提升以及充电速度的提高等方面。
2.技术创新对市场的影响:技术创新对于锂电池市场的发展具有重要意义。
本文将分析技术创新对市场格局的影响,以及对企业和消费者的影响。
四、未来发展趋势分析1.电动车市场的发展趋势:随着全球对环保和节能的追求,电动车市场前景广阔。
本文将分析电动车市场的发展趋势,包括政策支持、技术进步以及市场需求等方面。
2.储能市场的发展前景:新能源储能市场是锂电池行业的重要应用领域之一。
本文将分析储能市场的发展前景,包括市场规模、应用场景以及技术要求等方面。
五、总结通过本文对锂电池行业的分析报告,可以看出,锂电池市场的发展前景广阔,但同时也面临着竞争激烈和技术创新的挑战。
2022年全球及锂离子电池(锂电池)行业现状分析(附产量、产量结构、进出口、应用占比及市场竞争格局)2022年全球及锂离子电池(锂电池)行业现状分析(附产量、产量结构、进出口、应用占比及市场竞争格局)一、锂电池综述锂离子电池是一类依靠锂离子在正极与负极之间移动来达到充放电目的的一种可充电电池,主要由正极(含锂化合物),负极(碳素材料),电解液,隔膜四个部分组成。
根据正极材料的不同,锂离子电池可分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池等。
根据不同的使用领域,锂电池又分为消费类电池、动力电池和储能型电池。
其中,消费类电池主要应用于笔记本电脑、智能手机、移动电源等传统领域,或者是电子烟、ETC、无人机、VR等新兴领域。
动力类电池主要应用于新能源汽车领域。
储能型电池主要是指电能的存储,能够有效降低新能源发电机的随机、波动性程度、从而使风电、光伏等新能源发电平滑接入常规电网。
锂离子电池特性及优缺点二、锂电池行业现状分析1、全球从全球锂电池出货量情况来看,据EVTank数据显示,2022年全球锂电池行业出货量达到957.7GWh,同比增长70.3%,离TWh仅一步之遥。
2016-2022年全球锂电池行业出货量及增速情况出货结构方面,2022年全球汽车动力电池出货量为684.2GWh,同比增长84.4%;储能电池出货量159.3GWh,同比增长140.3%;小型电池出货量114.2GWh,同比下滑8.8%。
2022年全球锂电池行业出货量结构占比情况2、中国就国内市场来看,国内锂电池产量持续快速增长,产业规模不断扩大。
据工信部及国家统计局数据,2022中国锂电池出货量达到750GWh,同比增长超过130%,其中储能型锂电产量突破100GWh;产量方面,2022年中国锂电池产量为239.3亿只,同比增长2.88%。
2016-2022年中国锂电池行业出货量及产量情况锂离子电池直接使用的一阶材料包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。
锂电池产业发展现状与未来趋势分析近年来,随着电动汽车、可再生能源等领域的迅猛发展,锂电池作为一种高能量密度、环保、长寿命的能源储存装置,正处于全球范围内的高速增长期。
本文将对锂电池产业的现状和未来发展趋势进行分析。
首先,我们来看一下目前全球锂电池产业的现状。
中国在锂电池产业上具有举足轻重的地位,拥有完整的产业链布局,从锂矿开采到电池制造都形成了完善的生态系统。
中国的锂矿储量居全球首位,锂矿生产能力也居于世界前列。
此外,中国的锂电池材料、电池芯、组装生产能力也十分强大,几乎涵盖了整个锂电池产业链。
在产业链各个环节中,锂电池材料的发展至关重要。
目前,锂电池材料主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜材料等。
近年来,锂离子电池正极材料的研究经历了从LCO、NMC、LFP到硅负极等一系列演进过程,以降低成本、提高能量密度和抑制电池热失控等问题。
此外,电解液和隔膜材料的稳定性和安全性也是锂电池产业发展的重要因素。
未来,随着科技的进步,我们有望看到更加高效的锂电池材料出现。
除了材料方面的创新,锂电池的生产工艺和装备也在不断改进。
例如,用于锂电池生产的涂布技术和离子选择性膜技术的引入,使得电池生产更加高效、智能化。
同时,自动化生产线的应用也提高了生产效率和产品质量。
这些技术的不断革新将有助于锂电池产业实现更好的发展。
然而,锂电池产业也面临着一些挑战。
首先,成本问题是一个关键因素。
目前,锂电池的成本主要来自于材料成本和制造工艺成本。
这限制了锂电池在某些领域的应用,如储能系统和大规模电动交通工具。
其次,锂电池的安全性也是一个潜在风险。
由于锂电池在高温、大电流和短路等条件下容易发生热失控,因此必须加强安全性能的研究和设计。
最后,锂资源的稀缺性是另一个问题。
由于锂资源主要分布在澳大利亚、阿根廷、智利等地,并且生产过程比较复杂,加上环境保护限制,这导致锂资源供应面临一定的限制。
未来,锂电池产业有望迎来更广阔的发展前景。
中国锂电池行业分析报告中国锂电池行业分析报告一、引言锂电池作为一种先进的电池技术,具有容量大、重量轻、续航能力强、使用寿命长等特点,广泛应用于移动电子产品、电动汽车等领域。
在过去的几年中,中国锂电池行业快速发展,并成为全球最大的锂电池生产国和消费国,对全球锂电池市场具有重要影响力。
本报告将对中国锂电池行业进行深入分析,并展望未来发展趋势。
二、中国锂电池行业的发展历程1.早期发展阶段(2000年-2008年)中国锂电池行业起步较晚,2000年前后开始逐渐兴起。
这一时期,国内的锂电池企业主要从事小型锂电池的生产,主要应用于移动通信设备等领域。
由于技术和市场的限制,中国锂电池行业在国际市场上的表现较为一般。
2.快速增长阶段(2009年-2014年)2009年以后,中国政府将锂电池产业列为国家战略性新兴产业,加大对该行业的支持力度。
各级政府纷纷推出政策扶持,鼓励企业加大研发投入,提高产品质量和性能。
同时,国内需求的大幅增长也成为推动行业发展的重要动力。
中国锂电池企业开始在国内市场打开局面,部分企业的产品也逐渐进入国际市场。
3.迅猛发展阶段(2015年-至今)随着新能源汽车的崛起和国家对环境保护的高度重视,中国锂电池行业进入了一个高速发展阶段。
新能源汽车市场的快速发展带动了锂电池需求的大幅增长,中国锂电池企业加大了生产规模和技术研发的投入。
同时,国内市场竞争激烈,企业之间展开了激烈的价格战,降低了锂电池价格。
这也进一步促进了锂电池的应用推广。
三、中国锂电池行业的现状1.总体情况中国锂电池行业目前已形成以宁德时代、比亚迪、德赛西威、磷酸铁锂代表的一批大型锂电池企业,同时还有不少中小型企业存在。
这些企业在技术研发、生产规模和市场份额上处于行业领先地位。
2.技术水平中国锂电池企业在技术研发方面取得了一系列重要突破,主要表现在高能量密度、长循环寿命和快速充电等方面。
国内技术进步推动了锂电池性能的提升,加速了锂电池应用领域的拓展。
锂离子电池行业分析报告一、定义锂离子电池是一种以锂离子为电荷载体,通过电解质中的离子移动来储存和释放电荷的装置。
由于其性能优良,安全性高,容量大,使用寿命长等优点,成为电子产品、交通工具、能源储存等领域中必不可少的能源供应装置。
二、分类特点1. 分类:依据其正极材料分为锰酸锂、钴酸锂、三元材料、铁锂、钛酸锂等多种类型的锂离子电池。
2. 特点:锂离子电池具有容量大、重量轻、使用寿命长、能量密度高、自放电率低、无记忆效应、充电快、环保等特点,是目前电池行业最有潜力的产品。
三、产业链锂离子电池产业链主要包括:1. 原料供应商: 锂矿石、钴、铜、铝等材料之供应商。
2. 中间加工商: 锂盐厂、钴盐厂、白云石矿山等。
3. 做成处理商: 电池包壳、铝塑膜、PE塑料等。
4. 电芯制造商:制造大体积电池芯片的厂家。
5. 电池模块制造商: 将电芯组装成多个单元电池组的企业。
6. 电池包装商: 电池模组、电路板、电极片等材料包装成可供使用的电池产品的企业。
7. 电池应用商:最终将电池用于各类设备,如手机、笔记本电脑、汽车、航空航天等。
四、发展历程锂离子电池行业始于1992年,当时索尼公司在市场上推出了锂离子电池,其特点是与常用的镉镍电池相比,充电时间更短,使用寿命更长,同时也更轻便。
随着科技的不断创新,锂离子电池逐渐以更高的能量密度、更长的使用寿命、更高的安全性和稳定性等优势占据了市场的主要份额。
特别是近年来随着新能源汽车等领域的迅速发展,锂离子电池市场需求量快速增长,锂离子电池产业的竞争也更加激烈。
五、行业政策文件及其主要内容1. 《锂离子电池工业投资政策》,这是国家发改委制定的相关文件,其中重点关注的则是对锂离子电池产业链各个环节的细节支持,力求增强国内企业的核心技术研发和产品创新能力。
2. 《新能源汽车产业发展规划》:目前,国家政府确立了大力扶持新能源汽车产业发展的方针,推动产业结构调整和转型升级。
3. 《电池回收处理管理办法》:国家为电池回收和水处理管理制定了相关文件,强调淘汰旧电池可能释放的有害物质对环境污染的严重性,注重电池消费后催生的“二次污染”问题。
锂电产业发展分析及相关锂电池相关介绍
目前及未来较长时间内,锂离子电池(以下简称锂电池)是全球汽车动力以及储能电池应用的主流。
由于正极材料对锂电池的性能、寿命、价格等有决定性影响,因此一般用正极材料对锂电池进行分类。
国内外锂电池正极材料主要有磷酸铁锂和三元材料(具体又包括NCM镍钴锰、NCA镍钴铝)。
磷酸铁锂电池安全性好、成本低、循环寿命长、成组效率高,成为公交车的不二选择,在货车领域市场份额也逐步扩大。
目前磷酸铁锂电池电池单体能量密度已超过160Wh/kg,系统能量密度达到150Wh/kg,循环寿命5000-10000次,可以确保车辆行驶8年40万公里以上,即使在碰撞、过充等滥用条件下,仍可以保持很好的安全性能。
随着技术进步,磷酸铁锂电池还有提升空间,有望在2020年能量密度超过180Wh/kg、循环寿命达到15年。
随着补贴的退坡和退出,磷酸铁锂在中低端乘用车上也将展现出很好的竞争力。
与此同时,随着磷酸铁锂电池成本的不断降低,其在储能领域的商业应用正在逐步逼近市场所能够接受的门槛,预计单体电池成本在两年内可以达到与铅酸电池竞争的水平,加上其能量密度与长寿命优势,可以预见随后几年,储能产业将步入快速发展的轨迹。
三元电池最大优势是能量密度高,适用于对重量、体积、
续驶里程敏感的中高端乘用车。
目前量产的方形硬壳三元电池能量密度已达到240Wh/Kg(对应软包电池约270 Wh/Kg),系统能量密度超过170Wh/kg,配套的乘用车工况续航里程超过400公里。
三元电池能量密度还有很大提升空间,主要技术路径:一是提高NCM正极材料中的Ni含量(已从Ni30进化到Ni50、Ni60,下一步是Ni80、Ni90),二是负极材料由石墨向硅Si转化,三是提高电池单体和系统的设计与制造工艺。
未来三五年,三元电池单体能量密度可以达到300-350Wh/kg,系统能量密度可达220Wh/kg,可确保电动车续航能够达到500-600公里以上,可以媲美燃油车,满足消费者的出行需要,彻底解决里程焦虑。
为了进一步提高能量密度,目前学术界和产业界正在开发很多新技术、新体系电池,其中最具代表性的一些新体系是以金属锂作为负极的高能可充二次电池,如锂三元锂金属电池,锂硫电池以及锂空气电池等(如图1)。
图1 动力电池能量密度路线图
全固态电池。
顾名思义,不含液态电解液成分的所有二次电池均可称为全固态电池,全固态电池安全性好、能量密度更高。
基于对固态电池的深入理解,我们将固态电池按照研究体系分为三代(如图2所示)。
图2 全固态电池分类
第一代是正负极保持不变,仅将传统锂离子电池中的液态电解液换成固态电解质,因此能量密度的优势和传统锂离子电池相比并不明显(能量密度≤250Wh/kg)。
第二代是优化负极,采用金属锂代替石墨作负极,可显著提高能量密度(≥350Wh/kg)。
第三代是优化正极,采用新型高压高容量正极材料,能量密度将会进一步提高到500Wh/kg。
目前行业宣传的所谓即将产业化的基本上是第一代固态电池,最具代表性的是日本丰田公司,其开发的第一代全固态锂离子电池样品能量密度为≤200Wh/kg,远小于传统液态锂离子电池。
性价比无任何优势。
第二代和第三代全固态锂金属电池开发难度大,存在许多科学(固态电解质室温电导率低)和
工程技术上(固态电池界面问题)的世界级挑战。
图3 全固态电池研究机构全球分布情况
我们对全球做固态电池的企业和研究机构做了深入的调研,从图3中可以看到做固态电池的企业主要是一些初创企业,也有较多的国际化大公司,主要研究活动集中在亚洲和北美地区,目前丰田、大众、宝马、现代、三菱、苹果、松下、三星、戴森、宁德时代、清陶发展、赣锋锂业、北京卫蓝等诸多国内外企业已将固态电池作为下一代的重点技术开发方向。
表1汇总了各主要公司及研究机构的全固态电池技术路线,从表中可以看出研究的方向主要集中在三种固态电解质领域:一是聚合物固态电解质,另外一个是氧化物固态电解质,再有就是硫化物固态电解质体系。
作为下一代要重点发展的先进电池技术,全固态电池无疑是学术界和产业界在积极开发推进的重点,其中选取合适的电解质材料是重中之重。
电解质材料的性能很大程度上决定了电池的功率密度、循环稳定性、安全性能、高低温性能以及使用寿命。
常见的固态电解质可分为聚合物类电解质和无机物电解质
两大类。
对于电解质性能的评判, 一般有以下几个指标:
a. 离子电导率,一般是要求达到10-3 S/cm 以上。
b. 锂离子迁移数,迁移数是指通过电解质的电流中锂离子贡献的比例, 理想状态下, 迁移数为1,迁移数过低时阴离子会在电极表面富集,
c. 电化学窗口,一般要求高于4.3V,太低会在电池充放电过程中发生分解。
d. 高安全/热稳定性。
锂离子电池产品现已具备完整的产业链,验证充分,技术相对成熟,随着技术发展,性能还有很大提升空间,成本也有望在2025年左右大幅下降支撑新能源汽车和传统汽车基本实现平价竞争。
下一代新技术新体系如固态锂金属电池,当前尚处于基础和应用研究阶段,距离技术成熟和商业化推广还有较长距离,预计至少在2025年以后才会逐步小批量示范应用。
2030年以前,锂离子电池仍将是汽车动力电池应用的主流。
图5 全产业链发展技术布局图
锂电池简要介绍:
锂电池(Lithium battery)是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。
锂金属电池通常是不可充电的,且内含金属态的锂。
锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。
产品分类-锂电池通常分两大类:
(1)锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
(2)锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
虽然锂金属电池的能量密度高,理论上能达到3860瓦/公斤。
但是由于其性质不够稳定而且不能充电,所以无法作为反复使用的动力电池。
而锂离子电池由于具有反复充电的能力,被作为主要的动力电池发展。
但因为其配合不同的元素,组成的正极材料在各方面性能差异很大,导致业内对正极材料路线的纷争加大。
通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池(三元镍钴锰)。
锂电池材料-锂电池负极材料大体分为以下几种:
第一种是碳负极材料:目前已经实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料,如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。
第二种是锡基负极材料:锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。
氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。
目前没有商业化产品。
第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料,目前也没有商业化产品。
第四种是合金类负极材料:包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金,目前也没有商业化产品。
第五种是纳米级负极材料:纳米碳管、纳米合金材料。
第六种纳米材料是纳米氧化物材料:目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向,诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨,锡氧化物,纳米碳管里面,极大的提高锂电池的充放电量和充放电次数。
锂电池外壳特性
锂,原子序数3,原子量6.941,是最轻的碱金属元素。
为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。
这些材料的分子结构,形成了纳米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。
这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。
锂离子电池的这种原理,使得人们在获得它高容量密度的同时,也达到安全的目的。
锂离子电池充电时,正极的锂原子会丧失电子,氧化为锂离子。
锂离子经由电解液游到负极去,进入负极的储存格,并获得一个电子,还原为锂原子。
放电时,整个程序倒过来。
为了防止电池的正负极直接碰触而短路,电池内会再加上一种拥有众多细孔的隔膜纸,来防止短路。
好的隔膜纸还可以在电池温度过高时,自动关闭细孔,让锂离子无法穿越,以自废武功,防止危险发生。
锂电池的结构
锂电池通常有两种外型:圆柱型和方型。
电池内部采用螺旋绕制结构,用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。
正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极。
负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。
电
池内充有有机电解质溶液。
另外还装有安全阀和PTC元件(部分圆柱式使用),以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。
单节锂电池的电压为3.7V(磷酸亚铁锂正极的为3.2V),电池容量也不可能无限大,因此,常常将单节锂电池进行串、并联处理,以满足不同场合的要求。