2015年国务院发布的《中国制造2025》中对动力电池有什么要求?
明确提出到2020年,我国动力电池要达到能量密度300wh/kg,2025年达到400wh/kg,到2030年达到500wh/kg。
目前,国内企业和机构都在研究如何提高动力电池的能量密度,着力研发可以延长电动汽车行驶里程、降低电动汽车造价的新型池技术,以增加新能源汽车的续航里程。国产动力锂电池进入高比能时代。
国家新能源汽车重点研发专项总体专家组成员肖成伟认为,动力电池技术变化趋势正向着高比能量方向发展,这与国家发展纯电动的战略取向密切相关。在2015年国务院发布的《中国制造2025》中,明确提出到2020年,我国动力电池要达到能量密度300wh/kg,2025年达到400wh/kg,到2030年达到500wh/kg。
中国工程院原副院长、国家制造业创新中心专家组组长干勇此前表示,根据目前产业技术攻关趋势,到2020年我国动力电池行业的动力电池系统能量比有望达到350wh/kg。这意味着在电池体积大幅缩小的情况下,纯电动汽车的续航里程将普遍增加至400到500公里水平,而成本也将大大下降。
目前,国能电池已与包括福田汽车、安凯客车、南京金龙、长安汽车、郑州日产、珠海银隆新能源、百路佳等国内80%以上的客车企业进行配套和批量供货,并入驻上海机动车检测中心。在2017年公布的293、295等多批工信部新产品公告中,国能电池的装配数量排名第二。
最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生。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。现在广泛使用的聚合物锂电池是日本索尼公司在1995年发明的(采用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质),1999年开始商品化。
1970年,埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯,负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电。锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。这种电池也可以充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中容易形成锂结晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。
1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。
1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。
1989年,A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。
1992年日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。此类以钴酸锂作为正极材料的电池,至今仍是便携电子器件的主要电源。
1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸铁锂(LiFePO4),比传统的正极材料更具安全性,尤其耐高温,耐过充电性能远超过传统锂离子电池材料。因此已成为当前主流的大电流放电的动力锂电池的正极材料。
纵观电池发展的历史,可以看出当前世界电池工业发展的三个特点,一是绿色环保电池迅猛发展,包括锂离子蓄电池、氢镍电池等;二是一次电池向蓄电池转化,这符合可持续发展战略;三是电池进一步向小、轻、薄方向发展。在商品化的可充电池中,锂离子电池的比能量最高,特别是聚合物锂离子电池,可以实现可充电池的薄形化。正因为锂离子电池的体积比能量和质量比能量高,可充且无污染,具备当前电池工业发展的三大特点,因此在发达国家中有较快的增长。电信、信息市场的发展,特别是移动电话和笔记本电脑的大量使用,给锂离子电池带来了市场机遇。而锂离子电池中的聚合物锂离子电池以其在安全性的独特优势,将逐步取代液体电解质锂离子电池,而成为锂离子电池的主流。聚合物锂离子电池被誉为 “21世纪的电池”,将开辟蓄电池的新时代,发展前景十分乐观。
2015年3月,日本夏普与京都大学的田中功教授联手成功研发出了使用寿命可达70年之久的锂离子电池。此次试制出的长寿锂离子电池,体积为8立方厘米,充放电次数可达2.5万次。并且夏普方面表示,此长寿锂离子电池实际充放电1万次之后,其性能依旧稳定。
2、对锂离子电池充电要求(GB/T18287 2000规范):首先恒流充电,即电流一定,而电池电压随着充电过程逐步升高,当电池端电压达到4.2V(4.1V),改恒流充电为恒压充电,即电压一定,电流根据电芯的饱和程度,随着充电过程的继续逐步减小,当减小到0.01C时,认为充电终止。(C是以电池标称容量对照电流的一种表示方法,如电池是1000mAh的容量,1C就是充电电流1000mA,注意是mA而不是mAh,0.01C就是10mA。)当然,规范的表示方式是0.01C5A,我这里简化了。
3、为什么认为0.01C为充电结束:这是国家标准GB/T18287-2000所规定的,也是讨论得出的。以前大家普遍以20mA为结束,邮电部行业标准YD/T998-1999也是这样规定的,即不管电池容量多大,停止电流都是20mA。国标规定的0.01C有助于充电更饱满,对厂家一方通过鉴定有利。另外,国标规定了充电时间不超过8小时,就是说即使还没有达到0.01C,8小时到了,也认为充电结束。(质量没问题的电池,都应在8小时内达到0.01C,质量不好的电池,等下去也无意义)
4、怎样区别电池是4.1V还是4.2V:消费者是无法区分的,这要看电芯生产厂家的产品规格书。有些牌子的电芯是4.1V和4.2V通用的,比如A&TB(东芝),国内厂家基本是4.2V,但也有例外,比如天津力神是4.1V(但目前也是按4.2V了)。
5、把4.1V的电芯充电到4.2V会怎么样:会使电池容量提高,感觉很好用,待机时间增加,但会减短电池的使用寿命。比如原来500次,减少到300次。同样道理,把4.2V的电芯过充,也会减短寿命。锂离子电芯是很娇嫩的。
6、既然电池内有保护板,我们是否就可以放心了呢:不是,因为保护板的截止参数是4.35V(这还是好的,差的要4.4到4.5V),保护板是应付万一的,假如每次都过充,电池也会很快衰减的。
7、多大的充电电流算是合适的:理论上越小对电池越有好处。但你总不能为了一块电池充电等3天吧。国标规定的低倍率充电是0.2C(仲裁充电制式),还以上面的1000mAh容量的电池为例,就是200mA,那么我们可以估计出这只电池5个多小时可以充饱。(容量mAh=电流mA×时间h)
国家技术监督部门鉴定锂电容量,是以1C的高倍率充电,以0.2C的低倍率放电,以时间计算出容量值,试验次数5次,有1次容量达到试验结束。(就是有5次机会,如果第一次试验就合格了,后面的4次不做)检测之前允许有一次预循环,就是以1C恒流充电至4.2V即停止,而没有后面的恒压到0.01C的过程,更没有14小时。
8、锂离子电池能承受多大的充电电流:厂家试验时可以很高,但国标高倍率规定为1C,还以上面的电池为例,1个多小时即可充满。这么大的充电电流,电池能承受吗?对于目前的锂离子电芯,是小意思而已。目前没有对充电器的国家标准,所执行的是邮电部行业标准YD/T998 1999/2,里面规定了充电器的电流不得大于1C。
9、寿命是怎样规定的:简单说是指电池经过N次1C充、1C放电后,容量下降到70%,此时的N就是寿命。并不是说300次还可以用,301次就不能用了。国标规定寿命不得小于300次。我们平时使用的条件没有检测时这么严酷,寿命会更长。
鼓起来就是过充的表现,不过像这种电子产品,是应该具备过充保护功能;过放保护功能;短路保护功能;过流保护功能的。
简短点的:
技术参数: 过充门限4.25V±50mV、 过充延时75mS、 过充释放4.05V、 过放门限2.9V±50mV 、过放延时10mS、 静态功耗<5uA、工作电流2A、过流保护值3A;短路延时时间4~12ms;
1990年2月14日宣布开发成功了LIB电池。1个半月后首批LIB(18650)出厂。
LIB在尺寸打破了常规,直径为18mm、长度为65mm,介于5号干电池(直径为14.5mm,长度为50.5mm)与2号干电池(直径为26.2mm,长度为50.0mm)之间。而且,长度比1号电池的61.5mm还要长。
为什么要采用这种从未有过的尺寸?答案是为了满足第一个用户——索尼摄像机的容量需要。采用5号电池尺寸的话容量太小,而如果采用2号电池尺寸,容量虽然足够大,但对摄像机而言体积又太大。权衡再三,只能选择这样的尺寸。虽说是无奈之举,但这个尺寸如今已经成为LIB单元的一个事实标准。我们称之为“18650”尺寸,现在不只是索尼,各公司都在使用这个称呼。
18650是锂离子电池的鼻祖--日本SONY公司定下的一种标准性的锂离子电池型号,其中18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。
18650型锂电是电子产品中比较常用的锂电池,常在笔记本电脑的电池中作为电芯使用。
锂离子电池由日本索尼公司于1990年最先开发成功。它是把锂离子嵌入碳(石油焦炭和石墨)中形成负极(传统锂电池用锂或锂合金作负极)。正极材料常用LixCoO2 ,也用 LixNiO2 ,和LixMnO4 ,电解液用LiPF6+二乙烯碳酸酯(EC)+二甲基碳酸酯(DMC)。
石油焦炭和石墨作负极材料无毒,且资源充足,锂离子嵌入碳中,克服了锂的高活性,解决了传统锂电池存在的安全问题,正极LixCoO2在充、放电性能和寿命上均能达到较高水平,使成本降低,总之锂离子电池的综合性能提高了。预计21世纪锂离子电池将会占有很大的市场。
锂离子二次电池充、放电时的反应式为LiCoO2+C=Li1-xCoO2+LixC[1]
2019年,还在依然在坚挺,且处于增长的两个行业:锂电,光伏这两大行业。
锂电池的产生是日本索尼率先攻克难关,打造了应用于 汽车 行业的18650电池。(18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。)
真正发扬光大的是日本松下,松下为当前电动 汽车 最燥热的品牌特斯拉提供的就是18650圆柱电池模组。只是而今逐步换成21700。
未来10年,锂电池是不可争议的移动设备动力源。10年并不遥远。
为什么需要锂电池?
电池本身的发展经历了很长一段时间。电池的类型有很多种,我们经常接触的干电池,纽扣电池,手机电池的,电动自行车都是电池。 电池分为几类?粗略电池分为:7大类。
铅酸电池就是我们目前电动自行车主要采用的电池。笨重且能量密度低。但优点是技术成熟且安全。正常情况下,只要不是在充电时候,因为接触不当形成短路,铅酸电池即使使用变形都不会出现爆炸等安全问题。这主要原因在于铅酸电池的结构,主要由铅网板隔板及电解液填充物。有拆解过早年的随身听移动充电器的应该有了解其结构。(私自拆解有风险,不建议儿童操作)
铅酸电池的最大特点就是:能量密度低,且伴随着温度的变化,放电情况不稳定。有尝试过载寒风中,骑电动的朋友,应该有体会,冬天的电池很快就没电了。
所以东北的天,电动车基本是用来在地下室睡觉的。
是能量密度选择了锂电池,也是能量密度限制者锂电池
从铅酸电池发展至今,锂电池是能量密度最高的电池。并且经过多年努力价格已经较低。
当前的锂电池能量密度,可以满足电动 汽车 ,500~750km续航。目前做的最好也就是特斯拉。那还是在整个 汽车 底盘都是 汽车 电池的情况下。
这密密麻麻的圆柱电池底盘就是一个一个的圆柱电池,经过PACK(分包后组装在一起的)
因此,如果需要更高的需要能力,达到续航1000km,甚至2000km,就需要让锂电池提高能量密度。因此在锂电细分中,三元电池逐步替代成熟且稳定的磷酸铁锂电池。成为新一代的首选。
都是哪些地方使用锂电池:电动 汽车 ,储能电站,电子产品,光伏电站,通讯设备及基站
锂电池的应用场景非常的广泛,在我们手机中,笔记本电脑,新型电动自订车,电动 汽车 (目前用量最大,且最具有潜力的市场),储能电站。以及各类通讯基站都需要锂电池。
(1)动力电池市场:
动力电池在 汽车 行业的装机量。中国作为全球主力推动新能源电动车发展的国家,电动 汽车 是中国下一步争取产业转型的筹码。《详见文章:微利的中国 汽车 业路在何方?新能源 汽车 或将颠覆 汽车 产业链格局》
2、通讯基站领域储能电池的应用,中国将新建640万座5G宏基站。
3、储能电站:
据中关村储能联盟(CNESA)的不完全统计,从2000年至2018年底全球电化学储能的累计投运规模为6.5GW,同比增长121 %。其中2018年一年新增电化学储能的投运规模为3.5GW,同比增长288%。2000年至2018年底中国电化学储能的累计投运规模为1.01GW,同比增长159%。2018年一年国内新增电化学储能的投运规模为0.6GW,同比增长414%。其中电网侧储能应用爆发是最主要原因,全年累计投运储能规模为1.02GW/2.91GWh(规模/容量,不仅限于电化学),是2017年累计投运规模的2.6倍。
当前全球储能市场,主要采用的是蓄水储能。蓄水储能,本身对地理条件就有极高的要求。因此电化学储能,既刻意移动且装配方便。
中国是全球锂电产业最全的国家
在新一代能源市场中,中国唯一抓住且占据较强议价能力的就是锂电池。国内锂电池产业较为全面。尽管在一些加工设备方面需要外部设备进行加工,但主要正负极材料国内极为丰富。
整个锂电的正负极材料,生产设备,以及生产企业,在中国市场都是最大的。
对于这么一个优势的行业,你说国内是否会作为主要发展方向?
中国最具代表性的企业,宁德时代,比亚迪都是锂电行业的巨头。
2018年,统计数据显示,宁德时代在全球电动 汽车 市场,占据第一位,超过松下。同时中国电池厂商,比亚迪,国轩高科,孚能电池,力神,比克电池均位列前十。
有需求就会有发展。需求越大,发展前景越有潜力,尤其对于新能源有关的产品,比如说动力电池。锂电池未来几年的发展前景如何? 2015年动力型锂电池市场占比达47%,到了2016年达到了52%。而消费型的锂离子电池市场占比持续下滑,在2016年大约是42%。储能型锂电池在光伏分布式应用和移动通信基站储能电池领域的应用不断扩大。2016年占比达到6%。 通过这些数据可以看得出来。锂电池,它的应用领域和占比都是在不断变化的。未来的前景重点应用应该集中在电动工具,新能源 汽车 ,轻型电动车和能源存储系统等等。这些领域内的产业规模,在未来几年应该会保持成倍的增长趋势。 一、锂电池的优势导致它不断增长 新能源 汽车 的大力发展,也带动了锂电池行业的深度发展,动力锂电池在电池比例中不断升高。因为锂电池和传统电池相比优势比较大,他们在相同体积下锂电池容量更大,生产使用回收过程都更加的绿色环保。 二、新能源 汽车 数量的增加,导致锂电池供不应求。 在2017年,中国的电动 汽车 产量达到65万辆。到2018年,这个数据仍然在持续上涨。这一结果直接导致锂电池需求猛增。尤其是动力锂电池,市场潜力巨大。 三、新技术的整合利用,提升利用率。 随着新技术的开发与研究。石墨烯纳米材料等一些先进的材料设备不断完善和锂离子电池的研发加速融合。它的应用领域,也越来越广泛。
2019年全球锂离子电池产业规模达到450亿美元,同比增长9%,增速仅为2018年的一半,增速呈现加速回落态势。全球锂离子电池产业主要集中在中、日、韩三国,从2015年开始,在中国大力发展新能源 汽车 的带动下,中国锂离子电池产业规模开始迅猛增长,2015年已经超过韩国、日本跃居至全球首位。
锂离子电池以其能量密度高、输出电压高、输出功率大、自放电小、工作温度宽、无记忆效应和环境友好等优点,自20世纪90年代实现产业化以来,被成功应用于多种便携式电子设备,迅速发展成为了3C产品领域重要的电源产品。
锂电池是一种采用含有锂元素的材料作为电极的充电电池,其包括正极、隔膜、负极、电解液、电池外壳五部分组成。本项目产品为锂电池电解液用有机溶剂,市场需求直接取决于锂电池的产业发展。锂电池市场按应用领域划分,可分为小型锂电池、动力型锂电池和储能用锂电池三大类。
锂离子电池产业规模增速加速回落
2019年,受中美电动 汽车 市场发展放缓影响,全球电动 汽车 产量仅增长6%至220万辆,动力电池需求增幅收窄,全球锂离子电池产业发展速度进一步放缓。2019年全球锂离子电池产业规模达到450亿美元,同比增长9%,增速仅为2018年的一半,增速呈现加速回落态势。
按容量计算,2019年全球锂离子电池市场规模达到225GWh,同比增长近15%。容量增速高于产值增速,主要在于锂离子电池产品价格不断下滑。
由于全球电动 汽车 增长有限,动力电池市场增速明显放缓,而主要品牌的智能手机、便携式电脑产品携带的锂离子电池容量继续保持了小幅增长,2019年全球锂离子电池市场结构基本与上年保持一致。按容量计算,2019年消费类锂离子电池(含手机、便携式电脑0和其他消费电子产品)占比40.0%,较2018年下降了0.7个百分点
电动 汽车 用锂离子电池占比达到46.7%,仅比2018年提高了0.2个百分点,继续保持对消费类锂离子电池的优势储能用锂离子电池古比为5.1%,与2018年持平
其他用途(电动工具、电动自行车等)的锂离子电池占比为8.2%,较2018年提高了0.5个百分点。尽管电动 汽车 9用锂离子电池仍然是拉动全球锂离子电池产业增长的主要动力,但其对2019年全球锂离子电池产业增长的贡献率仅为48.9%,这一数值较2018年下降了23.6个百分点。
全球锂离子电池产业主要集中在中、日、韩三国,从2015年开始,在中国大力发展新能源 汽车 的带动下,中国锂离子电池产业规模开始迅猛增长,2015年已经超过韩国、日本跃居至全球首位。
2019年,全球动力电池市场需求增长乏力,全球锂离子电池市场格局基本保持不变,中国仍然保持领先地位,韩国在乏力追赶,日本趋于落后。
日本锂离子电池规模稳中有降
尽管特斯拉电动 汽车 产量快速增长,带动松下动力电池业务持续发展,但在消费电子产品日本企业的溃败造成消费类锂离子电池市场需求不断萎缩,整体来看日本锂离子电池产业呈现稳中有降的发展态势。根据日本经济产业省的数据显示,2019年日本国内锂离子电池产量为9.3亿只,较2018年大幅下降27.9%容量为34.8亿Ah,同比下降23.0%实现收入4043亿日元,同比下降6.5%。
其中,动力型锂离子电池产量5.7亿只,容量为25.1亿Ah,收入2898亿日元,分别较上年下降了33.1%、26.8%和7.0%其他类型锂离子电池产量3.6亿只,容量9.7亿Ah,收入1145亿日元,分别同比下降16.9%、11.1%和5.4%。
动力型锂离子电池下滑态势更为明显,其在产量、容量以及收入方面的占比分别为61.2%、72.2%和71.8%,较2018年分别下降了5.0、3.7和0.2个百分点。
在经历过去两年的高速增长后,2019年韩国锂离子电池产业增速出现了较为明显的回落。2019年韩国锂离子电池产业规模约为146亿美元,同比增长14%,增速较2018年下降了42个百分点,主要原因在于:全球动力电池市场需求增长有限,SDI、LG Chem、SK Inovation等韩系企业锂离子电池业务收入增长明显放缓,其中SDI锂离子电池业务收入2019年仅增长6%,在一定程度上拖了后腿。
需要指出的是,尽管SDI、LG Chem、SKInovation等企业2019年营业收入不同程度增长,但净利润出现了明显下降,LG Chem和SK Inovation甚至出现了大幅亏损。
—— 更多数据及分析请参考前瞻产业研究院 《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。
石油是不可再造,越用越少,用了也就没有了,所以人类必须要想办法寻找可替代的东西,新能源锂电池,可循环使用而且环保还可再造!是人类智慧得结晶,我觉得我们应该相信它,使用它,专研它!让它更好的再为人类服务!
题主你好,我觉得 锂电池未来的发展前景非常广阔 ,锂电池的技术革新在未来将会继续改变我们的生活。
科幻式应用
下面,我来介绍几个锂电技术未来的新应用,将来可能会大规模走进我们的生活中。
压电材料在受到机械应力时会产生电荷。基本上,如果您挤压,挤压或挤压它,则机械能会转换为电能。
1.步进动力
研究人员已经开发出一种由硬币大小的锂离子电池制成的小型设备,它可以嵌入到跑步鞋鞋底中,每次脚踩到地面时,都会在设备上施加少量力,从而压缩中间的压电膜,它会产生电荷,使锂离子从阴极移动到阳极,就像在将普通锂离子电池插入外部电源进行充电时所发生的充电过程一样。
这项技术的关键是发展压电电荷产生,它无法提供足够的电量来运行您的手机,但对于GPS跟踪设备而言可能就足够了。
2.声音驱动
氧化锌是压电材料,当它的微小纳米棒暴露于声波时,它们会弯曲,从而产生物理应力并产生电流。将纳米棒放置在金属片之间的电触点上,连接微型锂电池,可以吸收由弯曲的纳米棒产生的电流。
运用该技术首次制造了声能电池,将其置于除日常噪音中,可以产生5伏特电压。
3.穿戴式电池
体积小,重量轻且灵活,能够从携带它的人的机械能中汲取动力。放置在背包或衣服中的发电机将行走或跑步时所经历的机械能转化为电能。然后,这些电能用于为基于织物的柔性锂电池充电。使用导电织物在所有不同组件之间建立连接,可以设计出“灵活”的新可穿戴技术。
充分储存可再生能源(例如:太阳能和风能)产生的能量被视为“未来的动力”,将其与锂电技术相结合,用来存储太阳能或风能是很好的选择。
随着大型锂离子电池的价格越来越便宜,未来可以作为家用电池,在屋顶安装太阳能电池板,白天便能源源不断的储存太阳能,转化成电能存储于锂电池中,晚上用来家庭供电。
前沿锂电技术
下面,我来介绍几种正在研究中的锂电前沿新技术,未来必定能够带来技术革新。
1.石墨烯覆盖硅阳极技术
硅(Si)用作阳极材料时,其储能能力大大提高。与传统的石墨电极相比,硅的容量理论上提高了十倍。但是,其晶格结构包含锂离子会导致体积显着增加超过300%。当电池放电时,锂离子从硅阳极释放,硅收缩。随着时间的流逝,这种反复的膨胀和收缩使硅阳极破裂并破裂,电池的使用寿命非常短。
解决这一问题的途径是使用石墨烯覆盖硅,因为石墨烯片可以彼此“滑动”,并补偿硅的膨胀和收缩,这几乎使电池的能量密度增加了一倍。
2.石墨烯阳极
石墨烯也可以代替石墨作为锂离子电池的负极。石墨烯由碳原子连接在一起形成单原子厚的片材制成。将锂离子快速插入到石墨中,这对于大功率或快速充电应用是必不可少的,也会导致阳极击穿。石墨烯片材可用于高功率应用,锂离子不需要隧穿石墨晶体到达其插入位置。在世界范围内,这种新材料目前有许多科学家正在研究,试图将其开发成新的电池电极材料。
3.锂空气
锂空气电池可以通过使用周围大气中的氧气作为阴极材料,从稀薄的空气中抽出能量,这将使电池极轻,使其能量密度比标准锂离子电池高10倍,而能量密度可与汽油竞争。
然而,锂空气电池有一些挑战,在其纯金属形式下,锂具有极强的反应性,难以保持由锂制成的阳极的稳定性。寻找能够保持阳极稳定并防止其与空气中的氧气反应的电解质材料是一项挑战。
目前有两种尝试:一是,用固体电解质(例如玻璃或陶瓷)覆盖电极来防止与空气发生反应。二是,使用高度多孔的石墨烯作为阴极,并向电解液混合物中添加了碘化锂(LiI)和水(H2O)。
总结
锂电池未来发展前景将会非常光明,各种新技术的突破与应用,一定会让我们的生活更加美好,让我们拭目以待。
从信息面来看,锂电池未来还是有发展空间的:
最近彭博新能源 财经 (BloombergNEF)将锂离子电池年需求量预测较之前提高了1/3。
彭博预计,到2030年,锂离子电池年需求量将超过2.7太瓦时,较去年预测值上调了35%。乘用车销售量从去年300万辆增至2025年的1400万辆,占总市场的比例将达到72%。
中国将继续其在电池供应链特别是加工和冶炼中的优势地位。今年,中国新投产氢氧化锂项目几乎占全球的一半,占世界硫酸镍市场的55%,占硫酸钴市场的80%。
中国的硫酸锰产量占世界的95%,以及几乎全部阳极用石墨材料。尽管在供应链占统治地位,但欧洲电动车市场将快速发展,到2025年德国销售量将占到全球的40%,而中国为25%。
彭博认为, 汽车 制造商因为担心原材料成本上升而将转向磷酸铁锂(LFP)电池,其价格对于制造商来说更便宜,不过代价是里程短。这将使电动交通有增无减,“磷酸铁锂在固定储能市场的份额将从以前预测的23%增至53%”。
再从行业的周期起伏逻辑来看:
10年新能源 汽车 起点发端为第一个高峰,15年新能源 汽车 补贴政策是第二个,20年是新能源 汽车 推广普及和储能行业发端逐渐形成第三个上升趋势。
下游需求增长推动锂电产能扩张,刺激了上游设备需求,继而又加大了上游材料需求,很良性的市场逻辑。考虑到材料企业的扩产周期以及市场的敏感反应,可能需要两年左右的爬坡时间。下游企业为了供应链 健康 稳定,也会选择多家供应商,避免一家独大,这就能带动细分领域第二梯队的厂家发展起来。
但正是由于产能扩张有建设周期的爬坡阶段,很可能导致下游需求不能得到上游产能及时补充,上游产能扩张也不能立刻反应到下游需求和价格中,进而导致周期跌宕。由此造成的产能过剩、恶意低价、龙头企业亏损、产能扩张放缓甚至停滞等情况都会不利于行业 健康 发展。
以下内容,为个人见解:
中国锂电池的行业发展概况:
锂电池:锂电池是一类由锂金属或者锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的电池。
锂电池在传统领域主要应用于数码产品,在新兴领域主要用于动力电池,储能领域。近年来,我国锂电池的产量逐年增长。
需求方面:2019年起受益于国家政策,新能源 汽车 的发展以及对动力电池的需求量增加,我国的锂电池出货量也在逐年上升,2019年达到131.6GWh,产业规模超过1700亿元人民币。目前消费锂电池领域需求已经较为饱和。未来,随着全球系能源产业的发展,电动车逐渐成为锂电池的大需求产业,因此动力锂电池成为锂电池产业需求增长的集中领域。
锂电池的未来的发展绝对是大好。
锂电已经在能源战略方面显现了其必要性;
相对于市场而言,规模效应已经为其建立了壁垒;
对于消费者而言,人们已经享受到了锂电的好处,传统的石油观正在加速改变,锂电观正在形成。
三个层面的共同作用,使得除了氢能之外的化学体系基本没有能力冲击锂电的核心位置。
反过来说,没有任何一种化学体系能在短期内在这三个方面全面超过锂电。
锂离子电池未来发展前景
综合目前情况来说,下一个厮杀的点或将在储能战场。
储能,相当于一个巨型充电宝。 风电、光伏发电会收到天气制约,每天发电量不稳定。要接入实时平衡的电网,需要将电先储存至充电宝中,再持续输出。这类充电宝也能在停电、限电时输出电力。
从2020年起,在双碳、海外需求扩容下,储能的商业模式开始清晰。
而储能对应着中国双碳国运,具有强政策环境的因素。去年年底,工信部发布了《锂离子电池行业规范条件(2021年本)》,对不同类型锂离子电池的能量密度作出要求,进一步引导锂离子电池行业技术进步与规范发展。
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有需求就会有发展。需求越大,发展前景越有潜力,尤其对于新能源有关的产品,比如说动力电池。锂电池未来几年的发展前景如何? 2015年动力型锂电池市场占比达47%,到了2016年达到了52%。而消费型的锂离子电池市场占比持续下滑,在2016年大约是42%。储能型锂电池在光伏分布式应用和移动通信基站储能电池领域的应用不断扩大。2016年占比达到6%。
通过这些数据可以看得出来。锂电池,它的应用领域和占比都是在不断变化的。未来的前景重点应用应该集中在电动工具,新能源 汽车 ,轻型电动车和能源存储系统等等。这些领域内的产业规模,在未来几年应该会保持成倍的增长趋势。
一、锂电池的优势导致它不断增长 新能源 汽车 的大力发展,也带动了锂电池行业的深度发展,动力锂电池在电池比例中不断升高。因为锂电池和传统电池相比优势比较大,他们在相同体积下锂电池容量更大,生产使用回收过程都更加的绿色环保。
二、新能源 汽车 数量的增加,导致锂电池供不应求。 在2017年,中国的电动 汽车 产量达到65万辆。到2018年,这个数据仍然在持续上涨。这一结果直接导致锂电池需求猛增。尤其是动力锂电池,市场潜力巨大。 三、新技术的整合利用,提升利用率。 随着新技术的开发与研究。石墨烯纳米材料等一些先进的材料设备不断完善和锂离子电池的研发加速融合。它的应用领域,也越来越广泛。
随着当今科技的发展,电车也越来越多,但是对于电车来说电池的处理是一件非常难办的事情。但是随着时间的推移我国也有了一些时间久远的电动车面临着报废淘汰,而对于电车点吃的处理也迎来了高峰。最近在湖南长沙的汽车东站就存放这一批纯电动电动车。距相关了解这批电动车是2013年长沙市采购的首批纯电动公交车,它们的预期报废周期是五年至八年,将在明年年底退役。对于全国而言,各个地区大规模采用纯电动公交车是在2015年开始,因此,预计在2020至2023年会有大规模的纯电动公交车进行退役电池,会进入一个电动公交车报废的高峰期。
距资料显示目前我国已经有了不少动力电池回收的相关企业。并且今年前7月还有41家相关企业进行注册。就湖南省本身而言共有69家,共占全国208家的33%。不仅如此据相关预测显示,2020年纯电动电池的退役量将超过20万吨,而且资金将达到175亿元。
对于电动电池的回收,其实我国国内企业还没有健全的回收机制和措施,但是好在如今回收数量并不是特别庞大。为解决问题我国也在2017、2018年出台了相关规范,并且进一步探索旧电池处理制度。而关于电池中的材料主要为磷铁酸锂、三元锂,并且还有着少量钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂电池。
不仅如此这些废旧电池中含有大量的锰、钴、镍等重金属元素,同时在电解液中也存在着六氟磷酸锂等高毒性物质及挥发物,如果处理不当会对环境造成严重破坏。并且其中的钴、镍、锰等元素都是国内稀缺原材料,如果能够有效的回收利用,一定能够减少大量的成本,更能有助于我国的发展。
动力锂电池投资热潮席卷神州 行业重新洗牌预期约至
近日,工信部组织召开《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》编制工作启动会,再次搅动锂电池行业一池春水。尽管产能过剩的呼声不断,但在资本拥趸之下的锂电投资欲望仍没有得到完全释放。一股投资热潮正在神州大地席卷而来。
投资冲动之下,行业重新洗牌的预期也如影随形。如何避免“一哄而上”投资窠臼再次引发行业关注。
“投资过热”到“产能过剩”
“资本的嗅觉永远灵敏,但‘投资过剩’的表述却不一定准确。市场环境下,资本的大规模涌入在任何‘朝阳产业’的早期阶段都无可避免。从长远来看,资本的涌入也将推动产业的向好发展。虽然投资不会‘过剩’,但它会出现‘过热’的表现。”艾瑞咨询行业分析师王乾在表示。
“事实上,与新能源汽车最为相关的锂电池产业相关领域为动力电池产业,而动力电池也早已不是发展矩阵中的婴孩。”王乾指出,据工信部数据显示,2018年我国新能源汽车行业动力电池装机量为56.89Gwh,相比较2012年不足1Gwh的装机量实现了飞跃式增长,中国已发展成为全球最大的新能源汽车市场。
目前看来,以宁德时代、比亚迪等为代表的动力电池企业已具备了一定国际竞争力。不可否认的是,出货量远大于装机量的“产能过剩”却一直存在。以刚刚过去的2018年为例,我国动力电池行业出货量达到65Gwh以上,去库存化存在压力。王乾补充道。
另外,从产能利用率来看,也是导致“产能过剩”的重要原因。据前瞻产业研究院发布的《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》统计数据显示,2017年,我国汽车动力锂电池产能达到142.00GWh,同比增长119.0%自2015年开始,汽车动力锂电池行业的产能利用率持续下降,2017年行业的产能利用率仅为31.3%2018年一季度,汽车动力锂电池行业的产能利用率继续下降至19.0%,行业整体存在产能过剩问题。截止至2018年我国汽车动力锂电池产能达到约182GWh,产能利用率约为29.5%,行业产能过剩问题突出。
2014-2018年我国汽车动力锂电池产能及利用率统计情况
数据来源:前瞻产业研究院整理
据数据显示,到2020年,宁德时代、比亚迪、国轩高科等15家大中型动力电池生产企业动力电池产能将接近300Gwh,是2020年新能源汽车动力电池需求量的三倍之多。
2020年15家主流动力电池生产企业动力电池产能规划情况
数据来源:公开资料、前瞻产业研究院整理
分析指出:“一方面,政府干预,准入门槛提高,巨额补贴吸引大量投资。锂电池产业受政策影响较大,2016年11月工信部发布《汽车动力电池行业规范条件(2017)》(征求意见稿),要求锂离子动力电池单体企业年产能力不低于8GWh,迫使大部分锂电池企业扩大产能。另一方面,新能源汽车产业作为国家战略性新兴产业,从中央到地方都有一系列补贴和优惠,吸引了大量资金进入新能源汽车配套领域,动力电池作为新能源汽车产业的核心自然也不例外。”
“此外,竞争加剧,扩产以追求规模效益。”江望月表示,我国动力电池行业竞争激烈。一方面,我国逐步放开合资车企股比限制,加剧市场竞争另一方面,随着政策补贴的逐渐退坡,动力电池市场正在从“政策导向”向“市场导向”转变。
动力电池企业要在众多竞争者中突出,其中一个重要途径是扩产。必要的产能规模能够让电池企业降低生产成本,提高对整车企业的议价能力,获得更大的利润空间,扩产也是企业抢占市场份额的快捷途径。江望月称。
王乾指出,导致“产能过剩”的直接原因是各类资本对汽车与出行行业“电动化”趋势的信心,资本方的投入从上游引发了“产能过剩”的结果与“投资过热”的现象。尽管新能源汽车的份额在不断扩大,现阶段新能源汽车本身的局限依然使其难以在短期内与内燃机汽车“正面对抗”,且其有限的市场规模难以消化大量的动力电池产能。
“而政策利好也对资本产生了极大的吸引力。”王乾表示,多因素的叠加使得各方资本在动力电池行业持续加码。
锂电池产业“产能过剩”影响几何?
锂电池产业“产能过剩”会对未来行业的发展造成一定的影响。
1、会延缓技术创新,增加行业负担
江望月指出,锂电池属于资金技术密集型产业,在技术创新上离不开资金、研发、人才三大要素的支持。目前,我国锂电池行业产能过剩严重,整体呈现“多、散、乱”的局面,龙头企业在产品技术水平、成本管控、生产管理体系上较少能达到国际领先水平,中小企业陷在规模的困境中,盲目扩张导致的产能过剩,造成了资本浪费、研发积累不足、人才缺失,不利于锂电池技术创新。
2、加速企业淘汰
江望月指出,由于行业内低端产能过剩,大多数中小企业同质化严重,无法满足高端需求,动力电池订单骤减,市场被挤压严重,企业经济效益不断下降。尤其是随着2018-2020年锂电池产能的陆续投放,产能利用率的分化将不断加剧,伴随而来的是锂电池企业盈利能力的全面分化,盈利较差甚至亏损的中小厂商将加速出局。
“必须重申的是,投资行为增多对整个行业而言并不是坏结果。”王乾表示,优胜劣汰是整个产业走向成熟的必经之路,“投资过热”可能引发的负面影响包括盲目跟风的投融资行为和部分为“补贴”而进行生产的动力电池厂商涌现,但这些影响也将在短期内成为过去时。目前,动力电池领域的市场份额正持续向头部企业集中,行业整合、规范化发展和从生产到回收的动力电池产业链条完善都将在资本和政策的双重支持下完成。
扭转“产能过剩”通病 促进行业健康发展
如何扭转投资“一窝蜂”进而导致“产能过剩”的通病,促进行业健康发展。
1、应加强产能预警,强化安全监管
江望月指出,有效、真实的产能信息有助于投资者和企业合理决策,可建立产能发布和预警机制,由政府部门机构或第三方非营利性组织进行信息的核查与及时发布,杜绝“烂尾”工程和“占坑”行为,重点关注产能利用率和产能变化。从保护消费者利益出发,加强违规电池产品的监管力度,对出现电池质量安全问题的企业进行跟踪调查,并实施有效的惩罚措施。
2、鼓励市场化兼并重组
江望月表示,在淘汰低端产能中,市场将起到关键作用,技术落后、规模过小、形式分散的企业缺乏竞争力,在市场的优胜劣汰机制下自然会被淘汰。随着市场机制的发挥,企业间的兼并重组将加快步调,企业的集中度和竞争力进一步提高,要继续发挥龙头企业的引领和示范作用。
3、发展重心由扩产转向提质降本和技术突破
当前动力电池主流企业的发展战略重点不再是产能扩张,而应是如何优化产能、通过核心技术创新和智能化水平提升实现产品的提质降本,从根本上提升竞争力。目前新能源整车企业对动力锂电池的能量密度、循环寿命、安全性提出了更高的要求,动力电池性能的提升亟待技术突破。因此,企业应加大支持基础研究,加速研究成果的转化,重视人才的培养,加强产学研的协同发展,利用技术创新向高端领域集中,创造竞争优势。
4、提升智能制造水平,对于动力电池的提质降本、产能优化具有关键作用
”江望月指出,一是我国动力电池产业整体还是以“量”取胜,生产规模大但品质不如日韩,尤其是一致性还存在较大差距二是动力电池行业属于制造业范畴,智能制造能有助于品质的精准控制,并降低生产成本。提升智能化、信息化、自动化水平是一个系统的工程,仍然需要企业和政府持续的大力投入。
总之,“要促进产业的健康发展就必须依赖‘市场化’,但不能忽视政策的积极作用。”王乾分析称,对行业标准的规范、对补贴获取的高标准要求和对投资方向的正确引导,依然是动力电池产业高速成长期不可或缺的。尤其是要继续支持一批技术先进、链条完善、产品质量过关的动力电池企业,同时对这些企业的“反哺能力”提出要求,以保证我国作为全球最大的新能源汽车市场在动力电池领域和新能源汽车领域的领先地位。