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锂离子电池发展的趋势

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动力锂离子电池是以锂离子电池为材料的一种高能量密度电池的一种,是专门为机动车提供动力的锂电池,也常用于电动工具、电动玩具等领域。具有零污染、零排放、能量密度高、体积小和循环使用寿命长等优点,是国内外动力电池发展和应用的趋势。
锂电池产业链下游包括低端的手机、笔记本电脑、数码相机、电动工具、矿灯市场,中端的风电和太阳能储能市场,以及高端的电动自行车、电动摩托车、电动代步车、电动轮椅、电动轿车及电动客车市场,在军事航天领域也有很大用武之地,包括坦克、潜艇、火箭、月球车等。动力锂电池产业链下游主要是电动自行车、电动摩托车、电动轿车、电动客车等需要大功率的应用领域。
产业研究院发布的《2015-2020年中国动力锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》认为,两大因素利好锂电池行业发展:(1)随着我国锂电池下游需求行业的快速发展,尤其是消费类电子产品,如手机、电脑、以及其它数码产品的快速增长,未来锂电池的需求将保持快速发展;(2)国家锂电池产业政策支持锂电池行业发展。并且从行业发展情况来看,呈现以下趋势:
1、聚合物锂电池市场份额逐渐扩大。
目前,手机网络和终端产品的应用存在差距,手机普遍存在着互联互通和电池能量不够的问题。在传统液态锂离子电池基础上发展而来的聚合物锂电池,正好能在性能上弥补传统液态锂离子电池的缺憾。首先,由于采用铝塑复合膜软包装,相对于采用铝壳等硬壳包装的传统锂电池而言,不容易爆炸,具有更高的安全性。其次,聚合物锂电池更轻、更薄、容量更大。由于具有上述优势,聚合物锂离子电池的市场份额近年来不断扩大,并且在今后几年还将占据更大的市场份额。
2、电动车是锂电池的未来重点需求领域。
纵观国内和国际各大厂商对新能源的投资动态分析,许多的汽车生产厂商和传统电池生产商已经将目光转向了锂电池的研发和生产。随着国内国际锂电池生产技术和工艺的进一步完善,锂电池在协调好了产品质量和价格这两方面因素之后,必将以轻便、安全、使用寿命长等优点进一步扩大其在市场上的使用率。
产业研究院统计数据显示,全年新能源汽车产量7.85万辆,销售7.48万辆,比上年分别增长3.5倍和3.2倍,其中纯电动汽车产销比上年分别增长2.4倍和2.1倍;插电式混合动力汽车产销比上年分别增长8.1倍和8.8倍。按照锂离子电池展动力电池20%的渗透率来计算,锂离子电池市场规模约为1.50万组,按照每组动力锂离子电池均价为5万元,市场总额约为7.48亿元。
3、行业将从沿海地区逐步向内地转移。
随着竞争的加剧,我国锂电池行业的转移和融合的趋势渐趋明显。劳动密集型环节梯度转移趋势加剧,上游锂矿环节中西部地区资源优势明显。珠三角地区汇聚了大量的锂电池制造企业,随着内地劳动力成本的逐步降低,电芯组装等劳动密集型环节将逐步由沿海向内地转移。而从产业链上游来看,锂电池的重要原材料碳酸锂主要来自于矿石和卤水。中国锂矿石主要分布在四川、江西、湖南和河南等地,卤水主要集中在青海和西藏。江西宜春、江西新余、四川阿坝、青海和西藏等占据资源优势的中西部城市开始加大锂电池行业的投资力度。
产业研究院综合未来行业下游发展情况,国家相关产业政策的影响,结合锂电池市场规模的历史数据,采用多项式拟合预测2015-2020年中国锂电池的市场规模。到2017年锂电池行业市场将达到2300亿元左右,2020年行业市场规模达到6000亿元左右。
“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由gilbertn.lewis提出并研究。20世纪70年代时,m.s.whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。
锂金属电池:
锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
锂电池基本原理。
锂电池基本原理。
放电反应:li+mno2=limno2。
锂离子电池:
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。
充电正极上发生的反应为。
licoo2==li(1-x)coo2+xli++xe-(电子)。
充电负极上发生的反应为。
6c+xli++xe-=lixc6。
充电电池总反应:licoo2+6c=li(1-x)coo2+lixc6。
正极。
正极材料:可选的正极材料很多,主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照:
licoo2。
3.7v
140mah/g
li2mn2o4。
4.0v
100mah/g
lifepo4。
3.3v
100mah/g
li2fepo4f
3.6v
115mah/g
正极反应:放电时锂离子嵌入,充电时锂离子脱嵌。充电时:lifepo4→li1-xfepo4+xli++xe-放电时:li1-xfepo4+xli++xe-→lifepo4。
负极。
负极材料:多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。
负极反应:放电时锂离子脱嵌,充电时锂离子嵌入。
充电时:xli++xe-+6c→lixc6。
放电时:lixc6→xli++xe-+6c
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