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新能源产业之锂离子电池概述

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

一、锂电池概述

电芯种类示意图
电芯种类示意图

锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质电池

锂离子电池是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

锂电池基本原理
锂电池基本原理

锂电池的产业链示意图:

锂电池的产业链示意图
锂电池的产业链示意图

二、锂电池的制造工艺

锂离子电池有两种制造工艺,分别为:卷绕工艺和叠片工艺。这两种工艺的主要区别和工艺名称的来源是锂电池极片装配方式的区别。下面分别是两种工艺主要工序的流程图。

锂电池叠片工艺
锂电池叠片工艺
锂电池卷绕工艺
锂电池卷绕工艺

卷绕电池与叠片电池的放电平台有差距。电池工艺的不同,会影响锂离子电池的放电——能量密度。

能量密度(Wh/L)=电池容量(mAh)×3.7(V)/厚度(cm)/宽度(cm)/长度(cm)

通过锂电池的下游市场我们可以了解到,锂电池是从消费类电子市场转移到电动交通工具市场和工业&储能市场的,由此我们可以知道下游市场对锂电池的要求越来越高,虽然叠片工艺比卷绕工艺工序流程复杂,但是在现阶段,叠片工艺可以有效提高电芯的能量密度来达到下游对锂电池的需求,所以很多电芯的工艺流程转化为叠片工艺。

三、锂离子电池种类

锂离子电池按外形分为:方形锂电池(如常用的手机电池电芯)、柱形锂电池(如18650、18500等)和扣式锂电池;

按外包材料分为:铝壳锂电池、钢壳锂电池、软包电池;

按正极材料分为:钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、锂聚合物。

如松下主要研究方形电池,特斯拉主要研究圆柱电池(高性能圆柱电芯“21700单体电芯”由特斯拉与松下联合设计制造)

电芯种类示意图
电芯种类示意图

四、锂离子电池按照应用领域来划分:3C领域、动力领域和储能领域

锂电世界将智能手机、平板电脑、笔记本电脑、数码相机、MP3/4等以及为此充电的便携式移动电源归为消费类电子产品市场——3C领域。

将电动汽车、低速电动汽车、电动三轮车、电动自行车、电动轮椅、电动滑板、电动独轮车、电动铲车/叉车/物流车等归类为电动交通工具市场——动力领域。

将移动通讯基站、家庭储能、电网储能以及其他UPS电源市场归类为工业&储能市场——储能领域。

如果按照锂电世界把锂电池下游市场划分为消费类电子产品、电动交通工具、工业&储能这三大板块,现阶段锂离子电池的需求中心正处于由消费类电子产品市场向电动交通工具和工业&储能的动力电池市场转移的发展阶段,发展先后顺序是:消费类电子市场→电动交通工具市场→工业&储能市场。

具体如下图所示:

2011-2020年全球锂离子电池市场结构变化
2011-2020年全球锂离子电池市场结构变化
稿件来源:锂电世界  
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