锂电池储能技术的优势及应用领域

锂离子电池是目前世界上最为理想也是技术最高的可充电化学电池，与其他电池相比，具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势。锂电池是20世纪90年代开发成功的新型绿色二次电池，近十几年来发展迅猛，在小型二次电池市场中占据了最大的市场份额，已成为化学电源应用领域中最具竞争力的电池。锂离子电池应用广泛。随着21世纪微电子技术的发展，小型化设备日益增多，对电源提出了很高的要求。化学电源随之进入了大规模应用阶段。目前主要用于手机、便携式计算机、电动工具、电子产品等方面，未来将运用于电动汽车、电动自行车、航天航空、军事移动通信工具和设备等领域，其需求量将越来越大，并有望在电动汽车领域呈现爆发式增长。

锂离子电池的主要组成部分包括外壳、内部。电池外壳一般为不锈钢或镀镍钢壳，有方形和圆柱形等不同的型号；电池的内部为卷式结构或叠片结构，由正极、电解液、隔膜、负极组成。

锰系及三元系是正极材料的首选，锰酸锂研究时间较长，是目前最成熟、最可靠的动力电池正极材料，并且没有专利的制约。从目前世界主流汽车厂商的选择也可以看出，锂离子电池是目前电动汽车的首选，但较大比例的锂离子充电电池，都采用磷酸铁锂LiFePO₄作为正极材料。磷酸铁锂电极材料有不足之处，即电子离子传导率相对较低，在电流较大的充电-放电操作下会影响寿命。磷酸铁锂的难点主要集中在产品一致性、低温性能、高倍率放电、能量密度、电池制作成本等；另外，磷酸铁锂两大核心技术专利包敷碳、碳热还原分别归加拿大、美国公司所有。2011年4月26日，日本电气化学工业株式会社宣布在磷酸铁锂LiFePO₄（Lithium Iron Phosphate）材料基础上开发出新型正极复合材料，该材料具有较高的晶格稳定性，晶格很少受到锂离子的嵌入和脱出的影响，可逆性良好，在100％DOD条件下，可以充放电2000次以上。该材料具有多方面的优势，首先是能量密度较高，理论比容量达到170mA·h／g，实际比容量也可达到140mA·h／g（0.2C，25℃条件下）以上；其次是安全性，磷酸铁锂不含对人体有害的重金属元素，是目前安全性最高的锂离子电池正极材料；第三是无记忆效应，避免像镍电池一样产生结晶；第四是充电速度较快。该复合材料为磷酸铁锂添加乙炔炭黑（Acetylene Black）和碳纳米纤维（Carbon Nanofiber）作为导电改性成分，乙炔炭黑主要由乙炔电石（Acetylene）通过热分解（Pyrolytically Decomposing）方式制成，三种材料混合后固化，导电路径可以根据既定目标设置安排，从而降低了电阻特性，和现有的正极材料相比，新材料的电阻率下降约30％。新磷酸铁锂电极材料的制造工艺由该公司独家开发，对比现有的铁基正极材料，新材料在加工过程中无需进行粉碎处理，此外，处理工序也并未要求增添特殊设备，故此成本涨幅并不明显。

从电导率、热稳定性和耐氧化性等性能来说，六氟磷酸锂是最优秀的电解质材料，六氟磷酸锂毛利率高达60％以上，目前国内有些公司在向六氟磷酸锂进军，六氟磷酸锂国产化有望来临。

其他添加剂关注PVDF、NMP、DOP。目前，工业上普遍采用聚偏氟乙烯（PVDF）作锂离子电池的粘结剂，N-甲基吡咯烷酮（NMP）作分散剂，邻苯二甲酸二辛酯（DOP）作增塑剂。(www.xing528.com)

隔膜材料看起来就像一块普通的白色塑料布，被称为锂电之“芯”，这张薄膜，是锂离子电池中最核心、最关键、最基础的材料，直接决定了电池的容量、循环性能以及安全性能等。目前国内中高档隔膜主要靠进口。新乡一家公司做出了较好的产品。

固态动力型聚合物锂离子电池是继液态、胶态锂电池之后的第三代锂电池产品，具有瞬间高倍放电、体积小、高容量、安全性能好的特点，可广泛应用于通信、公交、电动汽车、电动自行车及储能等领域。河北神州巨电新能源科技有限公司与北京神州远望公司，合作承担了国家科技部863火炬计划动力锂电池产业化项目，他们在引进国外先进技术设备的基础上，多采用国产设备，并进行技术改造与创新，研发出了30A·h至500A·h系列大动力固态锂电池产品，产品应用于北京、石家庄、扬州等地的汽车、电动车、公交汽车。500A·h的锂电池为公交车专用电池，经过与大连一家客车公司合作试验，时速达到60km以上，续航里程达300km，循环寿命可达到2000次，为批量生产奠定了基础。

锂电池作为动力电池是未来的发展方向，但锂电池动力电池的技术含量高，国内锂电池动力电池产业化的进程才刚刚开始，还处于技术和产品实验期间，缺乏市场的考验，大容量锂电池动力电池真正商业化，至少还需要3～5年。