鋰電池產業概況及其在儲能中的應用

摘要：近年來鋰電池的利用率越來越高，因此，研究鋰電池產業具有重要的意義。本文從鋰電池的工作原理出發，分析了目前鋰電池產業的概述，并探討了鋰電池在儲能中的應用。

關鍵詞：鋰電池 電動汽車 儲能 正極

一、前言

目前，隨著電動車市場的不斷擴大，鋰電池利用率也越來越高。電動汽車市場傾向于使用鋰電池作為動力，因為鋰電池有諸多優點，并且成本低。所以電動車市場的發展帶動了鋰電池產業的快速發展。因此，研究鋰電池產業，并分析其在儲能中的應用有非常重要的意義。

二、鋰電池工作原理

鋰電池的組成主要包括以下幾部分：正極、負極、電解質、正負極引線、隔膜、安全閥、中心端子、絕緣材料、電池殼等等。其中正極、負極、電解質和隔膜是最重要的組成部分，可以有效的決定性能和價格。其工作原理如圖：

鋰電池用作儲能的優點主要包括以下幾點：儲能的密度非常高，比能量達到120Wh/kg次；鋰電池的自放電率較少；電壓的平臺非常高，達到3.6V；無記憶效應。另外，鋰電池技術越來越成熟，正負極材料成本逐漸降低，所以鋰電池的成本將進一步降低。

鋰電池的關鍵技術主要包括以下幾個方面：電池設計方面，正極次啊了理性性能及一致性方面，隔膜材料供應方面，高性能電解液合成技術，單體電池制造技術方面，電池組管理與保護技術方面。

三、鋰電池產業概述

中國、日本和韓國是世界三大鋰電池生產的國家，其產量占到全世界產量的90%以上。我國主要是四大鋰電池企業，包括天津力神、比亞迪、比克、ATL等。這四個鋰電池企業只有比亞迪涉及相關材料的研發生產，其它的主要以電芯和pack為主。可以從以下幾個方面進行分析：

（一）鋰礦概述

從現在已經探明的儲量來看，鋰資源集中在中國、阿根廷、智利以及維多利亞。最為豐富的是維多利亞。而我國鋰礦產業方面，生產工藝需要進一步成熟，才能有效的保障生產。

（二）正極材料

分析碳酸鐵鋰產能，其主要生產廠商來自于美國的Valence、天津斯特蘭以及A123。國內碳酸鐵鋰正極材料產能規模逐漸擴大，市場份額也逐年增多。目前，我國中信國安主要生產鋰電池正極材料鈷酸鋰和錳酸鋰。

（三）負極材料

鋰離子電池的負極材料現在主要還是以碳材料為主，包括天然石墨、中間相碳微球以及人工石墨等等。目前，我國生產負極材料的企業包括上海杉杉、長沙海容、深圳斯諾、深圳貝特瑞等等。

（四）電解液

聚合物電解質是未來發展方向，分為全固態電解質和凝膠電解質。凝膠聚合物電解質的研究主要集中在PEO基、PVDF基、PAN基等領域，通過溶解對應的聚合物冷卻后得到，在室溫下變成彈性凝膠，離子電導率與液態電解液在同一水平。

四、鋰電池在儲能中的應用

（一）鋰電池應用及市場前景

鋰電池的應用范圍非常廣，其應用前景被普遍看好。其應用前景主要可以從以下幾個方面進行分析：第一，鋰電池的使用可以有效的滿足新能源并網的需求。采用鋰電池可以有效的改善電能的質量，做到消峰填谷，保障新能源連續發電。第二，鋰電池分布式儲能，應用于工廠，樓宇中，其主要目的是可以有效的消峰填谷。第三，目前電動車的應用越來越廣泛，尤其是現在環保放在重要的位置上，電動車安全環保，大有替代柴油汽油車的趨勢。而電動車需要充電，這就需要鋰電池應用于電動車充電站內，同時鋰電池用于電動汽車的儲能電池。第四，偏遠地區供電困難，可以采用鋰電池。第五，可以用于電網側，比如變電站儲能，以此來有效的減小電網擴容投資。

另外，鋰電池儲能市場前景也被普遍看好，每年的使用率也逐漸的增多。根據中金公司的研究，2020年底我國儲能電池總容量達到1260萬千瓦。

（二）鋰電池在儲能應用中的發展方向

高比容量、低成本、高壽命方向是下一代鋰電池的發展方向。目前來看，鋰電池性能指標能夠滿足市場需要，但在未來要在安全性，使用壽命，經濟方面多下功夫。同時技術方面需要解決以下幾個問題：第一，一致性制造技術；第二，高比能力鋰電池正極材料的進一步研究；第三，安全性及使用壽命；第四，熱量管理技術；第五，系統狀態監控及均衡技術方面等等。

五、結語

總之，目前鋰電池儲能行業在技術上，應用上，市場前景上都處于上升階段，如何有效的保障鋰電池的技術更新，更加有效的滿足市場需要是需要進一步改進的地方。在未來隨著技術水平的提升，成本的逐漸下降，鋰電池在儲能應用上將得到更大的空間，市場前景非常好。

參考文獻：

[1]楊琳.基于CAN總線的鋰電池充電器控制系統研究[D].哈爾濱理工大學，2013.

[2]周豪慎，何平，王永剛，李德.后鋰電池時代新型電池的開發與展望[J].物理，2012，（02）.

[3]趙晏強，李金坡.基于中國專利的鋰電池發展趨勢分析[J].情報雜志，2012，（01）.

[4]蘇適，王增新.磷酸鐵鋰電池儲能系統的應用研究[J].云南電力技術，2012，（01）.

[5]史敏.深度剖析動力鋰電池產業鏈推動鋰電池產業健康發展[J].企業技術開發，2012，（Z2）.

[6]趙文杰.日本研發出鋰電池新材料教授稱潛力令人驚訝[J].電子元件與材料，2012，（04）.

（作者簡介：陳強，本科學歷，中國著名新能源，新材料專家，致力于鋰材料，鋰電池及其相關產品的研究、開發，已經獲得幾十項國內外專利，是中國鋰電池研發領域的代表人物。單位：天津中能鋰業有限公司。）