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锂电池知识及生产流程

一、锂电池基本知识

锂离子电池的特点

各类蓄电池对比（纵向对比横向）

铅酸

镍镉

镍氢

锂离子

传统液态

聚合物

铅酸

质量能量密度、体积能量密度、工作温度范围、自放电率、可靠性

质量能量密度、体积能量密度、自放电率

质量能量密度、体积能量密度、电压输出、自放电率

质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率

镍镉

更好的可循环性、电压输出、价格

质量能量密度、体积能量密度

质量能量密度、体积能量密度、电压输出、自放电率

质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率

镍氢

更好的可循环型、电压输出、价格

工作温度范围、更好的可循环性、自放电率、可靠性

质量能量密度、体积能量密度、工作温度范围、自放电率、电压输出

质量能量密度、体积能量密度、结构特点、自放电率

锂离子

传统液态

更好的可循环性、安全、价格

工作温度范围、更好的可循环性、价格、安全

价格、安全、自放电率、重复循环

质量能量密度、体积能量密度、结构特点、安全、价格

聚合物

更好的可循环性

工作温度范围、更好的可循环性、价格

体积能量密度、更好的可循环性、价格

工作温度范围、更好的可循环性

绝对优势

更好的可循环性、价格

工作温度范围、价格

体积能量密度

质量能量密度、体积能量密度、自放电率、结构特点

质量能量密度、体积能量密度、自放电率、电压输出、结构特点

资料来源：陈清泉、孙立清，电动汽车的现状及发展趋势，科技导报，2005年4月，第23卷第4期

锂离子电池分类

锂离子电池

聚合物锂离子电池(LIP)

电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用。

在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。

采用导电聚合物作为正极材料，其比能量是现有锂离子电池的3倍，是必威体育精装版一代的锂离子电池。

固体聚合物电解质

凝胶聚合物电解质

聚合物正极材料

液态锂离子电池(LIB)

聚合物锂电vs.液态锂电

聚合物——下一代锂离子电池

优势1：用固体电解质代替了液体电解质

具有可薄形化、任意面积化与任意形状化等优点；

不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的问题，由此用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而提高整个电池的比容量。

优势2：可采用高分子正极材料

其质量比能量将会比目前的液态锂离子电池提高50％以上。

优势3：在工作电压、充放电循环寿命等方面都比锂离子电池有所提高。

劣势：工作温度、循环性能上需要突破

锂离子电池产业链分析

最上游：矿资源

上游：电芯原材料

是锂电产业中最核心的环节。

电芯原材料包括：正极材料、负极材料、隔膜、电解液、导电剂、粘结剂、导电剂、极耳、铝塑复合膜等。

电池成本分布如下：

中游：电芯制造和PACK组装

劳动密集型的产业，国内外涉足企业众多。

产业主要分布在日本、韩国、中国和台湾。

大厂竞争优势明显，例如：索尼、三洋、三星、LG化学、比亚迪、比克、力神、ATL能源这样的锂电巨头。

近两三年来发展迅猛。

下游：电池应用领域

锂电池的应用领域极广，涉及低端、中端、高端三块市场，可以应用于电动工具、UPS电源、矿灯、玩具、电动自行车、电动汽车等领域，这些都是关系民生的消费量，此外在军事和航天领域也是一种最佳的动力电池。

由于台湾厂商在全球NB及手机等市场的极大影响力，带动了国内锂电池产业发展。目前，我国锂电产业以NB及手机为主要应用，并逐步扩张至高功率的电动手工具、电动车等市场。

全球关注焦点——新能源电动/混合动力汽车

电芯原材料之正极材料篇

常见正极材料性能比较

（按目前工艺）

正极材料

钴酸锂*

镍钴锰三元材料

锰酸锂

磷酸铁锂*

材料结构

层状氧化物

层状氧化物

尖晶石

橄榄石

振实密度(g/cm3)

2.8-3.0

2.0-2.3

2.2-2.5

1.0-1.4

比表面积(m2/g）

0.4-0.6

0.2-0.4

0.4-0.8

12-20

克容量(mAh/g）

135-145

155-190

100-120

130-150

电压平台(V)

3.6

3.5-3.6

3.7-3.9

3.2-3.3

循环次数

=300

=800

=500

=2000

过渡金属

贫乏

贫乏

丰富

非常丰富

原料成本(USD/g)

很高(26-50)

高(22-40)

低廉(15-28)

低廉(15-28)

环保

含钴

含镍、钴

无毒

无毒

安全性能

差，稳定性低

较好

良好

优秀

合成困难度

容易

难

难

中等

温度耐受性

尚可，-20~55℃以外会衰退

尚可，-20~55℃以外会衰退

差，高于50℃迅速衰退

极佳（-40~70℃仍正常使用）

适用领域

小电池

小电池/小型动力电池

动力电池

动力电池/超大容量电池

缺点

材料成本高

安全性低

安全性待加强

高温自放电