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)狀及未來的趨勢。

關(guān)鍵詞：鋰離子電池；動力電池；儲能技術(shù)

1 概述

1.1 鋰離子電池的定義

“鋰電池”，是一類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

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，市場繼續(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以來，鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常迅速。作為一種新型儲能電池。由于具有高能量、長壽命、低消耗、無公害、無記憶 效應(yīng)以及自放電小、內(nèi)阻小、性價比高、污染少等優(yōu)點，鋰離子 電池在逐步應(yīng)用中已顯示出巨大的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于移動電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、電動汽車、儲能、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kWh快速發(fā)展到3233.47萬kWh，年均復(fù)合增長率高達(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規(guī)模的年均復(fù)合增長率高達(dá)70.8%，之后10年為年均27.1%。

在國家各種支持政策的刺激下，我國新能源汽車產(chǎn)量快速增長，對動力鋰離子電池的需求量將超過140億瓦時左右，再加上電動自行車對鋰離子電池的需求，2015年動力電池市場規(guī)模超過了250億元，IT用鋰離子電池市場約為640億元，儲能用鋰離子電池市場為30億元，2015年我國鋰離子電池產(chǎn)品銷售收入約920億元，同比2014年增長28%以上。

2.2 中國鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

鋰電池需求重心正處于由消費類電子產(chǎn)品的小電池市場向電動交通工具的動力電 池市場轉(zhuǎn)移的發(fā)展階段。未來5年電動汽車市場對鋰電池需求爆發(fā)。在國家財政補(bǔ)貼的強(qiáng)力推動下，2018年我國新能源汽車市場有望擴(kuò)大至65萬輛，同比增長25%，鋰離子電池電動自行車的市場有望到達(dá)500萬輛，加上動力工具等領(lǐng)域，2018年動力型鋰離子電池市場規(guī)模有望超過30GWh。據(jù)專家預(yù)測， 電動汽車2020年將以31.4%的市場份額超越整個消費類電子產(chǎn)品市場，屆時需求總量將超過6200萬kWh，CAGR約32%。

移動通信網(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)大量小微型移動通信基站，鋰電池成為此類基站電源的最佳選擇，未來幾年鋰電池在基站電源市場的應(yīng)用有望高速發(fā)展。

3 中國鋰電池產(chǎn)業(yè)未來趨勢分析

在儲能技術(shù)發(fā)展和商業(yè)化趨勢推動下，動力鋰電池作為新能源行業(yè)的主角之一也將迎來發(fā)展的新機(jī)遇。儲能規(guī)模化發(fā)展將會促進(jìn)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈延伸與整合，儲能規(guī)模化發(fā)展將會促進(jìn)鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈延伸與整合，促使動力鋰電池產(chǎn)業(yè)上中下游與資本對接，與市場同步，實現(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，尤其是在電動汽車、新能源、軍事等領(lǐng)域逐步推廣，各國以及各大企業(yè)紛紛加大研發(fā)支持力度。與此同時，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)

鋰電池在中國的發(fā)展有美好的未來，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)大多處于實驗室研究階段，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年以上時間。

同時隨著市場需求的強(qiáng)勁增長，以及大量社會資本的涌入，鋰離子動力電池的產(chǎn)能也在急劇擴(kuò)張，競爭愈發(fā)激烈。在新技術(shù)突破尚需時日的情況下，

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，鋰電池未來發(fā)展趨勢總體向上。目前也出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性的產(chǎn)能過剩，尤其是國產(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，對鋰電池廠商來說，不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)展長續(xù)航動力鋰電池技術(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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