动力储能-动力电池-锂电池课件.doc

动力储能-动力电池-锂电池 一、锂电池概述 锂电池通常分两大类： 锂金属电池：锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。 锂离子电池：锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。 虽然锂金属电池的能量密度高，理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电，所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于具有反复充电的能力，被作为主要的动力电池发展。通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池（三元镍钴锰） 上游 正极材料（钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。 目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钴镍锰酸锂（三元材料）以及磷酸铁锂。 钴酸锂：研究始于1980 年，20 世纪90 年代开始进入市场。它属于α-NaFeO2型层状岩盐结构，结构比较稳定，是一种非常成熟的正极材料产品，目前占据锂电池正极材料市场的主导地位。但由于其高昂的价格和较差的抗过充电性，使其使用寿命较短，而且钴有放射性，不利于环保，因此发展受到限制。 镍酸锂：氧化镍锂的价格较钴酸锂便宜，理论能量密度达276mAh/g，但制作难度大，且安全性和稳定性不佳。技术上采用掺杂Co、Mn、Al、F 等元素来提高其性能。由于提高镍酸锂技术研究需考察诸多参数，工作量大，目前的进展缓慢。 锰酸锂：锰资源丰富、价格便宜，而且安全性较高、易制备，成为锂离子电池较为理想的正极材料。早先较常用的是尖晶石结构的LiMn2O4，工作电压较高，但理论容量不高，与电解质的相容性不佳，材料在电解质中会缓慢溶解。近年新发展起来层状结构的三价锰氧化物LiMn2O4，其理论容量为286mAh/g，实际容量已达200mAh/g 左右，在理论容量和实际容量上都比LiMn2O4 大幅度提高，但仍然存在充放电过程中结构不稳定，以及较高工作温度下的溶解问题。 钴镍锰酸锂：即现在常说的三元材料，它融合了钴酸锂和锰酸锂的优点，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。但该种电池的材料之一——钴是一种贵金属，价格波动大，对钴酸锂的价格影响较大。钴处于价格高位时，三元材料价格较钴酸锂低，具有较强的市场竞争力；但钴处于价格低位时，三元材料相较于钴酸锂的优势就大大减小。随着性能更加优异的磷酸铁锂的技术开发，三元材料大多被认为是磷酸铁锂未大规模生产前的过渡材料。 磷酸铁锂：在所有的正极材料中，LiFePO4 正极材料做成的锂离子电池在理论上是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。此外，它在大电流放电率放电（5～10C 放电）、放电电压平稳性、安全性、寿命长等方面都比其它几类材料好，是最被看好的电流输出动力电池。目前A123 公司已能将磷酸铁锂正极材料制造成均匀的纳米级超小颗粒，使颗粒和总表面积剧增，进一步体高了磷酸铁锂电池的放电功率和稳定性。 生产厂家： 国外生产厂商：日亚化学、户旧工业、清美化学、田中化学、韩国LF、UMICORE、A123 国内生产厂商：当升科技、杉杉股份、湖南瑞祥、余姚金和、湖南大华、巴莫科技、天骄科技、北大先行 厂家简介： 湖南杉杉新材料有限公司从2013年开始湖南杉杉连续三年位居国内正极材料销售量首位，目前产能1.5万吨/年，未来3万吨/年。2015年湖南杉杉上半年实现销售额10.2亿元，实现销售量约8000吨。在销售量的增长中杉杉逐步调整了自身的客户机构，目前的大客户已经涵盖了ATL、比亚迪、力神、LG化学等，加上中小客户的支撑，盈利能力也有所回升。2015年上半年的利润同比增加100%以上，在正极材料行业企业利润率普遍降低的情况下也显示其转型的成功。北大先行科技产业有限公司北大先行由东圣投资和北京大学合作于1999年创建成立，位于北京中关村科技园区昌平园，除了电池正极材料外，公司还涉足了电动汽车及储能电池组的研发、生产、销售和服务。北大先行已经形成了北京基础研究、北京工程技术中心、泰安和西宁正极材料生产基地、北京普莱德动力电池组装的新能源电池材料产业链战略格局。2014年北大先行实现销售额7.5亿元，增长幅度达到44%。2015年销售额约10亿元。截止2014年底，产能1.5万吨/年，产品包括钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂。主要客户包括ATL、CATL、力神、光宇、维科等。湖南瑞翔新材料股份有限公司是一家专门从事锂离子电池正极材料的研究、开发、生产和销售的高新技术企业。公司成立于2001年，注册资本2.1亿元，拥有国家发明专利及实用发明专利共计30余项，是湖南省首批七十余家通过国家四部委按新标准联合评定的高新技术企业之一、国家科技支撑计划重点