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【技术洞察】2023年中国锂电池技术市场现状及发展趋势分析 锂电池技术路线多元化发展-乐鱼官方网站在线登录入口

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 2023-07-06 16:52:51  来源:前瞻产业研究院 e681g0

本文核心内容:锂电池技术原理;锂电池技术路线;锂电池技术发展痛点;锂电池技术突破;;锂电池技术发展趋势

1、锂电池技术概况

1)锂电池技术原理及类型

(1)锂电池技术原理

锂离子电池是一种充电电池,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:充电池时,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。

(2)锂电池的类型

按照电解质材料、电池外形、外包材料、正极材料、应用领域等不同分类方式,可将锂电池分为以下几类:

2)锂电池技术全景图:四大细分技术领域

从锂电池构成来看,锂电池技术主要包括正极材料、负极材料、电解质和隔膜四个主要细分技术领域。其中,正极材料主要包括磷酸铁锂、三元正极、锰酸锂等;负极材料主要包括碳系材料和非碳系材料;电解质主要包括液态电解质、固液复合电解质和固态电解质;隔膜主要包括干法隔膜和湿法隔膜。

2、锂电池行业主要技术对比情况

根据锂电池正极材料的不同,锂电池可分为磷酸铁锂电池和三元电池。分析磷酸铁锂、三元锂电池的技术特性,可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显,而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势明显。因此,磷酸铁锂电池技术更适合用于中短距离用车(中低端车型)、电动自行车、储能等场景;三元锂电池技术更适用于长距离用车(高端车型)、消费电子、医疗等场景。

按电解质的不同,锂电池可分为液态锂电池和固态锂电池。固态锂电池和传统的锂电池最主要的区别在于固态电池电解质为固态,相当于锂离子迁移的场所转到了固态的电解质中。固态电池的优势主要有能量密度较高、热稳定性较好等。

3、锂电池技术发展痛点及突破分析

1)锂电池技术发展痛点分析

(1)缺乏高能量密度的正负极材料产业化应用

尽管锂离子电池技术和市场快速发展使得电池能量密度已有明显提升,然而缺乏可行的未来正极材料来继续提高锂离子电池的能量密度,给锂离子电池产业持续发展带来了重大挑战。

(2)锂离子电池安全问题亟待解决

另一方面,锂离子电池安全问题也是锂离子电池技术发展的痛点之一。锂离子电池安全问题的根源主要是电池的热失控。主要是由于锂离子电池内部具有很强的燃爆条件,其内部的易燃性材料如低熔点可燃有机脂类化合物、石墨负极材料都会成为相应的“燃料”,在充放电以及运行过程中不当的热管理将成为锂电池安全事故的导火索,最终引发燃爆事故。

 

2)锂电池技术发展突破分析

(1)锂电池结构创新设计:锂电池电芯集成方式革新

锂电池电芯集成方式的革新是锂电池的重要结构创新,例如ctp(cell to pack)即跳过标准化模组环节,直接将电芯集成在电池包上,提高能量密度。

(2)固态电池技术:多方面方面突破锂离子电池的局限

目前,锂离子电池面临着安全性差的问题,固态电池可在安全性、能量密度、温度范围等方面突破锂离子电池的局限。

 

4、锂电池技术发展方向及趋势:短期提高电池能量密度、长期技术路线多元化

短期内,提高锂电池能量密度主要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来实现。其中,锂电池材料体系的迭代升级包括正负极材料、电解液和隔膜的迭代升级;电池结构革新又包括电芯、模组、封装方式等的结构改进和精简。

从长期来看,由于磷酸铁锂电池能量密度上限较低,并且为了应对不同应用场景下的不同需求,锂电池技术路线将朝多元化方向发展。除了酸铁锂电池和三元锂电池之外,固态电池、磷酸锰铁锂电池、富锂锰基电池等新型锂电池技术路线的发展趋势向好。

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