国产在线观看911_久久国产福利免费_人妻无码精品免费在线_国产操B视频在线观看

 1、 鋰電池的概述

(一)鋰電池的基本結(jié)構(gòu)及原理

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。

鋰電池的一般由五部分組成：正極材料、負(fù)極材料、隔膜、電解質(zhì)、電池殼體等，圓形鋰電池的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

(二)鋰電池的主要形態(tài)

鋰電池根據(jù)封裝形態(tài)的不同主要分為兩種，金屬外殼封裝及軟包封裝。兩者的差別除了外殼材料不同，其封裝方式也不同。軟包電芯用鋁塑包裝膜作為封裝材料，主要采用熱封裝方式，而金屬外殼電芯一般使用鋼殼或者鋁殼，采用焊接(激光焊)這一封裝方式。鋁塑包裝膜示意圖如下：

金屬外殼封裝主要包括圓形鋰電池、方形鋰電池兩種，圓形鋰電池根據(jù)具體型號的不同，可以分為18650和21700兩種主流型號。

18650電池：18650是鋰離子電池的鼻祖--日本SONY公司當(dāng)年為了節(jié)省成本而定下的一種標(biāo)準(zhǔn)性的鋰離子電池型號，其中18表示直徑為18mm，65表示長度為65mm，0表示為圓柱形電池。

21700電池：為特斯拉與松下聯(lián)合研發(fā)，21表示表示直徑為21mm，70表示長度為70mm，0表示為圓柱形電池。

(三)鋰電池的成本組成

目前鋰電池企業(yè)的成本大約為1.2元/Wh。在車用動力電池成本結(jié)構(gòu)中，材料成本占比接近75%，人工成本、制造成本(除人工成本之外的與電池制造直接相關(guān)的成本，如廠房、設(shè)備、能源等)、其他成本(主要包括資金使用成本、環(huán)保成本等)在內(nèi)總共占比約25%，鋰電成本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

在鋰電池的材料成本構(gòu)成中，正極材料約占據(jù)了43%的成本, 正極材料的性能和價(jià)格直接決定了鋰電池的性能和價(jià)格。

從材料角度來看，1kWh動力電池大約需要用到2.3～2.5kg正極材料，正極材料的成本主要由碳酸鋰和各種對應(yīng)的前驅(qū)體材料構(gòu)成;1kWh動力電池大約需要用到1.3～1.4kg負(fù)極材料;電解液的用量根據(jù)所使用正極材料的不同而有較大差異，1kWh動力電池中，有1.2kg的(如Leaf用的錳酸鋰電池)，也有1.6kg的(如Volt用的錳酸鋰+NCM三元電池)，也有2.16kg的(如秦PHEV用的磷酸鐵鋰電池);不同動力電池產(chǎn)品對隔膜材料的用量同樣也有較大差異，以代表性企業(yè)為例，1kWh動力電池中，AESC的錳酸鋰電池大約要用12.5平米的隔膜，LG化學(xué)的“錳酸鋰+三元”電池接近19平米，而比亞迪的磷酸鐵鋰電池則需要23.5平米。

2、 鋰電池正極材料的技術(shù)路線

目前來說，主流的商業(yè)化鋰電池正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元材料(鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰)等，主要的性能對比如下：

(一)、鈷酸鋰

從鋰離子電池商業(yè)化以來，鈷酸鋰一直作為正極材料的主流被應(yīng)用，其主要技術(shù)發(fā)展發(fā)生在 2000年前后的高密度化合成工藝，通過提高燒結(jié)溫度和增加燒結(jié)次數(shù)，合成出十幾微米以上的單晶一次晶粒，將鈷酸鋰電極的壓實(shí)密度提高到 4.0g/m3以上。鈷酸鋰在高電壓下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)性，因此其工作電壓較低，鈷酸鋰大的缺點(diǎn)體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、過充安全性差。鈷酸鋰主要運(yùn)用在小電池，如手機(jī)、電腦電池等。

(二)、錳酸鋰

錳酸鋰作為鋰離子電池正極材料的集中研發(fā)是在20世紀(jì)90年代初，其在高溫下與電解液相容性差，致使結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，導(dǎo)致容量衰減過快。高溫循環(huán)差的缺點(diǎn)一直限制著該材料在實(shí)際鋰離子電池中的使用。90年代中后期，眾多學(xué)者發(fā)現(xiàn)采用元素?fù)诫s可有效地改善錳酸鋰的高溫循環(huán)，尤其鋁(Al)的摻雜對錳酸鋰高溫電化學(xué)性能的改善為有效，由此也推動了錳酸鋰產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。目前已有少量企業(yè)國內(nèi)可以制備出可供鋰離子動力電池使用的具有良好高溫循環(huán)與儲存性能的摻雜型錳酸鋰材料，并應(yīng)用到動力型鋰電池上。

(三)、磷酸鐵鋰

20世紀(jì)90年代，由于被認(rèn)為是電子絕緣體以及脫嵌鋰過程中的兩相反應(yīng)導(dǎo)致鋰離子擴(kuò)散速度等原因而沒有受到重視，但從21世紀(jì)初，部分學(xué)者利用碳包覆技術(shù)改善了它的電化學(xué)性能后，該材料成為鋰離子電池正極材料研發(fā)的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。磷酸鐵鋰具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高、常溫循環(huán)性能優(yōu)異等特點(diǎn)，并且存在鐵(Fe)和磷(P)的資源豐富、對環(huán)境友好等優(yōu)勢，是近幾年國內(nèi)普遍選擇磷酸鐵鋰作為鋰離子動力電池的發(fā)展方向。

(四)、三元材料

受錳酸鋰等單質(zhì)材料摻雜技術(shù)的啟發(fā)，多元金屬復(fù)合氧化物(即三元材料NCM、NCM等)的研發(fā)、應(yīng)用及生產(chǎn)推廣開始很快興起，由于三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優(yōu)點(diǎn),形成了LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2三相的共熔體系, 故存在明顯的三元協(xié)同效應(yīng)，使其綜合性能優(yōu)于單組合化合物，因此，近兩年來成為國內(nèi)鋰電池正極材料的研究重點(diǎn)，并隨著生產(chǎn)技術(shù)工藝的進(jìn)步，開始大量推向市場，并在動力型鋰電池市場占據(jù)了重要的位臵，也在消費(fèi)型鋰電池市場開始慢慢取代鈷酸鋰。

(五)技術(shù)路線優(yōu)缺點(diǎn)

各技術(shù)路線的優(yōu)缺點(diǎn)及主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：

3、 鋰電池正極材料的未來趨勢

(一)相關(guān)市場數(shù)據(jù)

2016 年，我國鋰電池正極材料產(chǎn)量為16.16 萬噸，同比增長43.14%;2010 年至2016 年，年復(fù)合增長率高達(dá)36.48%。行業(yè)產(chǎn)值則從2010 年的57 億元增長到2016 年的208 億元，年復(fù)合增長率高達(dá)24.08%。

我國鋰離子電池正極材料產(chǎn)量及增速

我國鋰離子電池正極材料產(chǎn)值及增速