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锂电池产业上中下游全解:材料/电解液篇

导读: 锂电池上游是锂电池材料所需的矿产资源,中游为锂电池生产厂商,包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、导电剂和粘合剂的生产等,下游主要是锂电配套应用领域,目前已广泛用于消费类电子产品、电动汽车、工业储能。

  锂电池产业链

  ·锂电池上游是锂电池材料所需的矿产资源,中游为锂电池生产厂商,包括正极材料、负极材料、电解液、隔膜、导电剂和粘合剂的生产等,下游主要是锂电配套应用领域,目前已广泛用于消费类电子产品、电动汽车、工业储能。

  锂电池通过锂离子在正极和负极之间移动来完成充放电工作。在充电过程时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,此时正极处于贫锂态,负极处于富锂态;放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电池的电极。在锂离子移动过程中,两极材料结构变化很小,因此循环性能良好,以磷酸铁锂为正极材料时为例:

  充电时

  正极反应:LiFePO4→Li1-xFePO4+xLi++xe-,

  负极反应:xLi++xe-+6C→LixC6,

  放电时

  正极反应:Li1-xFePO4+xLi++xe-→LiFePO4,

  负极反应:LixC6→xLi++xe-+6C。

  未来十年锂电池成为电动车用电池主流

  ·纵观发展历程,动力电池分别经历了铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池、燃料电池的时代。铅酸电池目前占据二次电池80%以上的市场份额,主要应用于电动车市场和储能市场,镍镉电池主要应用于电动工具,但是铅酸电池和镍镉电池均含有重金属元素容易造成污染,因此推广程度有限。镍氢电池主要应用于混合电动车(HEV),但性能不能满足目前大力发展的纯电动汽车(EV)和插电式混合动力汽车(PHEV),此类电动车需200公里以上的行驶里程,是镍氢电池提供的纯电动里程的10倍。虽然燃料电池的性能很好,但是技术难度大。

  ·锂电池以其优越的性能和成熟的技术成为未来十年电动车用电池首选。1)具有更高的能量质量比、能量体积比。目前能达到100-125Wh/kg和240-300Wh/L,是镍镉电池的2倍,是镍氢电池的1.5倍;2)电压高。单节锂电池电压为3.6V-3.9V,相当于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压;3)自放电小,可长时间存放。充满电的锂电池储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于镍镉电池的25-30%,镍氢电池的30-35%,这是锂电池最突出的优越性;4)无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应,所以锂电池充电前无需放电;5)寿命长。正常工作条件下,锂电池可达到500次以上的充放电循环次数;6)可以快速充电。通常可以采用0.5-1倍容量的电流充电,使充电时间缩短至1-2小时;7)可以并联使用;8)由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素,对环境无污染,是当代最先进的绿色电池。

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