鋰離子電池的發(fā)展始于消費(fèi)領(lǐng)域，目前在電力和儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展迅速。本文將介紹動(dòng)力鋰電池和儲(chǔ)能鋰電池中的關(guān)鍵鋰電池技術(shù)。

鋰電池技術(shù)路線

鋰離子電池是指以鋰為能量載體的二次電池。充電時(shí)，鋰離子從陰極出來(lái)，穿過電解質(zhì)和隔膜，嵌入陽(yáng)極。放電時(shí)會(huì)出現(xiàn)相反的過程。根據(jù)正極材料的不同，鋰離子電池分為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池。

在鋰電池技術(shù)中，磷酸鐵鋰材料生產(chǎn)資源豐富，其成本、循環(huán)壽命和熱穩(wěn)定性均優(yōu)于三元材料。適用于商用車、低端乘用車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。三元鋰電池的理論比容量（能量密度）比磷酸鐵鋰高60%，充電率更高，低溫性能好，適合中高端乘用車領(lǐng)域。

在鋰電池技術(shù)中，根據(jù)包裝工藝的不同，鋰離子電池分為方形電池、軟包電池和圓柱形電池。方形電池的優(yōu)點(diǎn)是封裝可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、單體能量密度高、系統(tǒng)群效率高、穩(wěn)定性相對(duì)較好。缺點(diǎn)是模型多，過程難以統(tǒng)一，單體差異很大，這使得系統(tǒng)的壽命低于單體。

 

 

軟包電池采用鋁塑膜包裝，具有能量密度高、電池組體積小、循環(huán)壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是高端鋁塑膜依賴進(jìn)口，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)量低。在鋰電池技術(shù)中，圓柱形電池硬殼封裝可靠性高，其優(yōu)點(diǎn)是電池一致性高、技術(shù)成熟、成本低、電池成品率好、散熱性能好。但缺點(diǎn)是分組后散熱設(shè)計(jì)困難，系統(tǒng)能量密度低。

 

動(dòng)力鋰電池技術(shù)路線

磷酸鐵鋰動(dòng)力電池重新占據(jù)主導(dǎo)地位。近三年來(lái)，隨著政策補(bǔ)貼的減少，磷酸鐵鋰在成本和安全方面的優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，市場(chǎng)裝機(jī)容量快速上升，市場(chǎng)份額逐年提升。2021年，三元電池裝機(jī)容量被趕超，2023年上半年動(dòng)力電池的份額將增至65%。我國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)容量保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，到2025年復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到49%。在中國(guó)新能源汽車快速增長(zhǎng)的推動(dòng)下，從整個(gè)2023年上半年的動(dòng)力電池產(chǎn)量來(lái)看，三元電池累計(jì)產(chǎn)量99.6GWh，占總產(chǎn)量33.9%，累計(jì)同比增長(zhǎng)12.6%；磷酸鐵鋰電池累計(jì)產(chǎn)量193.5GWh，占總產(chǎn)量65.9%，累計(jì)同比增長(zhǎng)53.8%。

在動(dòng)力鋰電池技術(shù)路線上，在高比能方面，單個(gè)三元袋狀電池的能量密度可達(dá)300Wh/kg。目前，三元方殼電池的比能量接近300Wh/kg，系統(tǒng)的能量密度已達(dá)到255Wh/kg。磷酸鐵鋰葉片（方形）電池的能量密度接近170Wh/kg，系統(tǒng)能量密度超過140Wh/kg。三元袋式電池的比能量達(dá)到了300Wh/kg，系統(tǒng)的能量密度達(dá)到了近220Wh/kg。

在高安全性方面，現(xiàn)階段，電池的安全性能主要通過使用三種方法來(lái)提高：車身安全、工藝安全和消防安全。電池的安全性主要取決于對(duì)不可燃和不可燃電解質(zhì)、高熔點(diǎn)隔膜和陰極材料進(jìn)行改性和涂層，以提高電池本身的安全性。

 

 

在長(zhǎng)壽命方面，磷酸鐵鋰電池的使用壽命普遍高于三元電池。磷酸鐵鋰刀片電池的使用壽命超過5000次，其次是使用壽命超過3000次的三元軟包電池、使用壽命超過2000次的方形電池和使用壽命略低的圓柱形電池，約為1000次。

在快充性能方面，三元電池倍率正在從目前的2C倍率發(fā)展到5C倍率，充電時(shí)間縮短60%。許多公司正在提高三元電池的充電速度，并通過提高充電電壓和電池的高電流耐受性來(lái)提高電池的快速充電性能。

 

儲(chǔ)能鋰電池技術(shù)路線

在儲(chǔ)能鋰電池技術(shù)路線中，大規(guī)模儲(chǔ)能是主要應(yīng)用場(chǎng)景。中國(guó)儲(chǔ)能電池出貨量保持高速增長(zhǎng)趨勢(shì)，未來(lái)三年年均增長(zhǎng)率超過50%。2023年上半年全球儲(chǔ)能電池產(chǎn)量98GWh，同比增長(zhǎng)104%，出貨量102GWh，同比增長(zhǎng)118%。據(jù)ICC統(tǒng)計(jì)，2023年上半年全球儲(chǔ)能電池產(chǎn)量98GWh，同比增長(zhǎng)104%，出貨量102GWh，同比增長(zhǎng)118%。

中國(guó)的儲(chǔ)能電池主要用于大規(guī)模儲(chǔ)能（電力系統(tǒng)儲(chǔ)能）、通信系統(tǒng)儲(chǔ)能、家用儲(chǔ)能和便攜式電站。大規(guī)模儲(chǔ)能是儲(chǔ)能電池的主要應(yīng)用場(chǎng)景，主要用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的儲(chǔ)能集裝箱化系統(tǒng)，占總出貨量的61%。

二是通信系統(tǒng)儲(chǔ)能，主要用于通信基站的備用電源，占比25%。家用儲(chǔ)能產(chǎn)品主要出口國(guó)外，便攜式儲(chǔ)能占比最少，僅為3%。許多公司已經(jīng)憑借儲(chǔ)能電池進(jìn)入儲(chǔ)能電池市場(chǎng)。儲(chǔ)能電池正處于快速發(fā)展階段，市場(chǎng)結(jié)構(gòu)不確定。

CATL憑借強(qiáng)大的成本控制能力和規(guī)模優(yōu)勢(shì)后來(lái)居上。在儲(chǔ)能鋰電池技術(shù)路線上，儲(chǔ)能電池產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、電池規(guī)?；⑷ツK化。許多公司正在進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，并試圖做大做強(qiáng)。

 

 

3年后，將出現(xiàn)強(qiáng)者恒強(qiáng)的局面，不具備規(guī)模優(yōu)勢(shì)和開發(fā)設(shè)計(jì)高性能電池能力的中小玩家將被加速淘汰。磷酸鐵鋰電池已成為我國(guó)儲(chǔ)能電池的主流路線。鋰電池的性能要求包括能量密度、功率密度、成本、壽命和安全性。儲(chǔ)能應(yīng)用已經(jīng)放寬了對(duì)電池的能量密度和功率密度的要求，并且更加強(qiáng)調(diào)降低電力的分配和存儲(chǔ)成本。儲(chǔ)能電池必須具有低成本、長(zhǎng)壽命，并確保電池應(yīng)用的安全性。

三元鋰電池具有高能量密度和功率密度，但價(jià)格昂貴且安全性相對(duì)較弱。中國(guó)有關(guān)文件提出，中大型電化學(xué)儲(chǔ)能電站不得使用三元鋰電池和鈉硫電池，不得使用梯級(jí)利用動(dòng)力電池。在鋰電池技術(shù)中，磷酸鐵鋰電池安全性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、金屬資源儲(chǔ)量豐富、成本低、環(huán)保，已成為儲(chǔ)能電池的主要選擇。