电子制造展|新能源领域的“宠儿”——锂电池

电子制造展浅谈锂电池和锂离子电池的区别

“锂电池”和“锂离子电池”的区别，这里有必要先为大家讲述下。“锂电池”（Li）是一类有锂金属或锂合金为负极材料，锂二氧化锰或亚硫酸氯为正极，使用非水电解质溶液的电池，其比能量极高，电池组成后便有电压，不需要充电，即使给这种电池充电，其循环性能也不好，容易在充放电循环使用中，出现锂枝晶，造成电池内部短路，产生安全隐患，因此该电池一般情况也是禁止充电的。

“锂离子电池”（Li+）是以锂离子为反应活性物质的可充式电池，这也才是我们日常应用广泛，谈论较多的锂电池，只是生活中称呼上将两者混淆一起。我们本文讲述锂电池都是针对的“锂电子电池”，由于日常称呼已经习以为常，我们仍称为锂电池。

锂电池，被称为“蓄电池”或“二次电池”，是一种充电电池，主要依靠含锂元素的正极、含碳元素的负极、介于正负极之间的电解液和隔膜四部分组成。其工作原理是通过锂离子（Li+）在正负极之间来回移动实现充放电的功能。在充电过程中，正极材料产生锂离子，生成的锂离子通过电解液和隔膜移动到负极，作为负极的碳材料呈层状结构，有很多微孔，达到负极的锂电子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。在放电过程，嵌在负极碳层的锂离子脱出，又运动回到正极，回到正极的锂离子越多，放电容量越高。锂离子电池的工作原理也被描述为一种“摇椅理论”，即电池充放电过程中，锂离子在正负极之间像在摇椅上一样来回移动，实现能量的存储和释放。锂离子电池的本质实际上是利用锂离子的浓度差进行储能和放电，电池中不存在金属锂，其安全性要比锂电池好很多，但是锂离子电池的比能量要低于锂电池的比能量。

锂电池的分类方法有很多种，根据锂电池的正极材料不同，可以分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂和等。钴酸锂电池的特点应用广泛，振实密度高、比能量高、电压平台稳，但是原材料昂贵、安全性差、对环境有污染，主要用于中小型号电芯，广泛用于笔记本电脑、手机等小型电子设备中。锰酸锂电池采用三维隧道结构，锂离子可以可逆地从尖晶石晶格中脱嵌，不会引起结构的塌陷，因而有优异的倍率性能和稳定性，锰资源丰富，价格便宜，但容量较低，使用寿命偏短。磷酸铁锂电池具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、安全性能好、自放电率小、无记忆效应的优点。

根据电解质状态的不同，可以分为液态锂离子电池、聚合物锂离子电池和全固态锂离子电池。其工作原理基本相同，不同的是前者的电解液以液态存在，而后者以固态或胶态聚合物来充当电解液。根据使用温度不同，可以分为高温和常温。高温锂离子电池主要应用于军工、航天等领域，常温锂离子电池一般只能在-20~45℃范围内工作，而且效能也会随着温度不同而改变。根据使用领域不同还可以分为储能、动力、消费电子锂离子电池。

电子制造展浅谈锂电池的产业链

锂电池行业的产业链上游为制造锂电池提供原材料的供应商，中游为不同类别的锂电池生产制造厂商，下游为锂电池的应用领域。

上游行业为制造锂电池所需原材料的供应商，包括正极材料、负极材料、电解液材料和隔膜材料等其他辅助材料。正极材料的材质是影响锂离子电池的能量密度和安全性的主要因素，而且正极材料的购买成本也决定着锂电池的总成本，正极材料主要由镍、钴、锰、锂有价金属组成，其成本占总成本的30%以上。根据目前使用情况来看，主流的正极材料有有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等，其中三元材料凭借高能量密度的优势，被大部分新能源汽车厂商作为首选。锂电池的负极材料主要分为碳系材料和非碳系材料。碳系材料中，使用较多的为天然石墨和人造石墨。非碳系材料主要由钛酸锂和硅基组成。钛酸锂具有安全性和热稳定性高、循环寿命长、快充性能强等优势，但钛酸锂市场份额小，远不及石墨碳类材料。我国隔膜仍需进口，受制于技术水平，国内隔膜市场呈现低端化，不能满足日益增长的生产需求。

中游行业为制造锂离子电池的生产厂商，包括电芯的制作与封装、模组和电池包等制造。电芯是锂电池的重要组成部分，由正极、负极、电解液和隔膜组成，是电池能量的来源，通过搅拌、涂布、冷压、分切、卷绕、烘焙、注液等工序将以上四种材料制造成电芯。电芯还需要配备保护电路和加装外盒后方可使用。电池包是专为动力电池设计，主要应用于电动客车、物流车和乘用车，是新能源汽车的核心部件，为整车提供动力输出。电池包有电池模组系统、热管理系统、电池管理系统、电气系统以及外壳等组成。

下游行业为锂电池的应用领域，包括储能领域、动力领域和消费领域。储能是电池重要的应用领域，包括风光电储能、家庭储能、基站的后备储能等。动力电池在应用市场占有份额居于首位，得益于新能源汽车的发展迅速，刺激了锂离子动力电池的需求和发展。消费领域的电池主要是笔记本电脑、手机、数码相机等电子设备。电子制造展小编觉得，锂电池应用于储能领域的比例在不断升高，未来前景较大。

文章来源：静思山谷