鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀

夏春苗

摘 要：本文介紹了鋰離子電池的分類(lèi)和定義，鋰離子電池的工作原理，介紹了目前離子鋰電池的發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)的趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：鋰離子電池；動(dòng)力電池；儲(chǔ)能技術(shù)

1 概述

1.1 鋰離子電池的定義

“鋰電池”，是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。分為鋰金屬電池和鋰離子電池。現(xiàn)在鋰離子電池已經(jīng)成為主流。鋰離子電池是指Li+ 嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。通常炭材料為負(fù)極，以含鋰的化合物作正極。

1.2 鋰電池的種類(lèi)

因正極材料不同，鋰離子電池主要分為：磷酸鐵鋰（LFP），鎳酸鋰（LNO），錳酸鋰（LMO），鈷酸鋰（LCO），以及鎳鈷錳酸三元鋰（NCM）、鎳鈷鋁酸三元鋰（NCA），負(fù)極材料主要采用石墨碳材料。1996年P(guān)adhi和Goodenough發(fā)現(xiàn)具有橄欖石結(jié)構(gòu)的磷酸鹽，如磷酸鋰鐵（LiFePO4），在全充電狀態(tài)下具有良好的熱穩(wěn)定性、較小的吸濕性和優(yōu)良的充放電循環(huán)性能，比傳統(tǒng)的正極材料更具優(yōu)越性，因此已成為當(dāng)前主流的正極材料。

2 鋰離子電池的發(fā)展概況

2.1 產(chǎn)業(yè)規(guī)模穩(wěn)步增長(zhǎng)，市場(chǎng)繼續(xù)擴(kuò)大

自1991年全球第一只商業(yè)化鋰離子電池由日本索尼推向市場(chǎng)以來(lái)，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速。作為一種新型儲(chǔ)能電池。由于具有高能量、長(zhǎng)壽命、低消耗、無(wú)公害、無(wú)記憶 效應(yīng)以及自放電小、內(nèi)阻小、性?xún)r(jià)比高、污染少等優(yōu)點(diǎn)，鋰離子 電池在逐步應(yīng)用中已顯示出巨大的優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電動(dòng)汽車(chē)、儲(chǔ)能、航天等各領(lǐng)域。從1990年至2012年間，全球鋰離子電池產(chǎn)量從0.5萬(wàn)kWh快速發(fā)展到3233.47萬(wàn)kWh，年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)49%，僅次于鉛酸電池的3.26億kWh。2000年之前10年的鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模的年均復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)70.8%，之后10年為年均27.1%。

在國(guó)家各種支持政策的刺激下，我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)量快速增長(zhǎng)，對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的需求量將超過(guò)140億瓦時(shí)左右，再加上電動(dòng)自行車(chē)對(duì)鋰離子電池的需求，2015年動(dòng)力電池市場(chǎng)規(guī)模超過(guò)了250億元，IT用鋰離子電池市場(chǎng)約為640億元，儲(chǔ)能用鋰離子電池市場(chǎng)為30億元，2015年我國(guó)鋰離子電池產(chǎn)品銷(xiāo)售收入約920億元，同比2014年增長(zhǎng)28%以上。

2.2 中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

鋰電池需求重心正處于由消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品的小電池市場(chǎng)向電動(dòng)交通工具的動(dòng)力電 池市場(chǎng)轉(zhuǎn)移的發(fā)展階段。未來(lái)5年電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)對(duì)鋰電池需求爆發(fā)。在國(guó)家財(cái)政補(bǔ)貼的強(qiáng)力推動(dòng)下，2018年我國(guó)新能源汽車(chē)市場(chǎng)有望擴(kuò)大至65萬(wàn)輛，同比增長(zhǎng)25%，鋰離子電池電動(dòng)自行車(chē)的市場(chǎng)有望到達(dá)500萬(wàn)輛，加上動(dòng)力工具等領(lǐng)域，2018年動(dòng)力型鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模有望超過(guò)30GWh。據(jù)專(zhuān)家預(yù)測(cè)， 電動(dòng)汽車(chē)2020年將以31.4%的市場(chǎng)份額超越整個(gè)消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)，屆時(shí)需求總量將超過(guò)6200萬(wàn)kWh，CAGR約32%。

移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)由3G向4G甚至5G方向發(fā)展，要求在人口密集地區(qū)高密度建設(shè)大量小微型移動(dòng)通信基站，鋰電池成為此類(lèi)基站電源的最佳選擇，未來(lái)幾年鋰電池在基站電源市場(chǎng)的應(yīng)用有望高速發(fā)展。

3 中國(guó)鋰電池產(chǎn)業(yè)未來(lái)趨勢(shì)分析

在儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展和商業(yè)化趨勢(shì)推動(dòng)下，動(dòng)力鋰電池作為新能源行業(yè)的主角之一也將迎來(lái)發(fā)展的新機(jī)遇。儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展將會(huì)促進(jìn)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈延伸與整合，儲(chǔ)能規(guī)模化發(fā)展將會(huì)促進(jìn)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈延伸與整合，促使動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)上中下游與資本對(duì)接，與市場(chǎng)同步，實(shí)現(xiàn)合作共贏。

新技術(shù)加速應(yīng)用，顛覆性產(chǎn)品可期。隨著鋰離子電池在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，尤其是在電動(dòng)汽車(chē)、新能源、軍事等領(lǐng)域逐步推廣，各國(guó)以及各大企業(yè)紛紛加大研發(fā)支持力度。與此同時(shí)，石墨烯、納米材料等先進(jìn)材料制備技術(shù)不斷完善，與鋰離子電池研發(fā)加速融合，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新速度加快。隨著各類(lèi)新技術(shù)持續(xù)進(jìn)步，包括硅碳復(fù)合材料、固態(tài)電解質(zhì)等在內(nèi)的新型材料有望在鋰離子電池上面廣泛應(yīng)用，在可穿戴設(shè)備、特殊環(huán)境等特定應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒂锌赡艹霈F(xiàn)新的顛覆性鋰離子電池產(chǎn)品。

4 總結(jié)

鋰電池在中國(guó)的發(fā)展有美好的未來(lái)，但是我們也需要看到鋰硫電池、鋰空氣電池、鋁-石墨雙離子電池、鋰陶瓷電池、新型鋰氧電池等新型電池技術(shù)大多處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，按照技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，要大規(guī)模應(yīng)用推廣至少需要10年以上時(shí)間。

同時(shí)隨著市場(chǎng)需求的強(qiáng)勁增長(zhǎng)，以及大量社會(huì)資本的涌入，鋰離子動(dòng)力電池的產(chǎn)能也在急劇擴(kuò)張，競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈。在新技術(shù)突破尚需時(shí)日的情況下，

繼續(xù)提升鋰電池的品質(zhì)及安全性能，促進(jìn)行業(yè)向更加健康有序的方向發(fā)展。盡管，鋰電池未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)總體向上。目前也出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的產(chǎn)能過(guò)剩，尤其是國(guó)產(chǎn)低端鋰電池廝殺激烈，另一方面高品質(zhì)技術(shù)含量高的鋰電池則供不應(yīng)求，對(duì)鋰電池廠商來(lái)說(shuō)，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展長(zhǎng)續(xù)航動(dòng)力鋰電池技術(shù)，提升電池的能量密度，安全性并降低成本，是鋰電池健康發(fā)展的必由之路。

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