鋰離子電池的發(fā)展始于消費領(lǐng)域，目前在電力和儲能領(lǐng)域發(fā)展迅速。本文將介紹動力鋰電池和儲能鋰電池中的關(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，鋰離子從陰極出來，穿過電解質(zhì)和隔膜，嵌入陽極。放電時會出現(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)點是封裝可靠性高、結(jié)構(gòu)簡單、單體能量密度高、系統(tǒng)群效率高、穩(wěn)定性相對較好。缺點是模型多，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)壽命長的優(yōu)點。缺點是高端鋁塑膜依賴進口，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。但缺點是分組后散熱設(shè)計困難，系統(tǒng)能量密度低。

 

動力鋰電池技術(shù)路線

磷酸鐵鋰動力電池重新占據(jù)主導(dǎo)地位。近三年來，隨著政策補貼的減少，磷酸鐵鋰在成本和安全方面的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)，市場裝機容量快速上升，市場份額逐年提升。2021年，三元電池裝機容量被趕超，2023年上半年動力電池的份額將增至65%。我國動力電池裝機容量保持高速增長態(tài)勢，到2025年復(fù)合年增長率將達到49%。在中國新能源汽車快速增長的推動下，從整個2023年上半年的動力電池產(chǎn)量來看，三元電池累計產(chǎn)量99.6GWh，占總產(chǎn)量33.9%，累計同比增長12.6%；磷酸鐵鋰電池累計產(chǎn)量193.5GWh，占總產(chǎn)量65.9%，累計同比增長53.8%。

在動力鋰電池技術(shù)路線上，在高比能方面，單個三元袋狀電池的能量密度可達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到了300Wh/kg，系統(tǒng)的能量密度達到了近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不可燃和不可燃電解質(zhì)、高熔點隔膜和陰極材料進行改性和涂層，以提高電池本身的安全性。

 

 

在長壽命方面，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提高電池的快速充電性能。

 

儲能鋰電池技術(shù)路線

在儲能鋰電池技術(shù)路線中，大規(guī)模儲能是主要應(yīng)用場景。中國儲能電池出貨量保持高速增長趨勢，未來三年年均增長率超過50%。2023年上半年全球儲能電池產(chǎn)量98GWh，同比增長104%，出貨量102GWh，同比增長118%。據(jù)ICC統(tǒng)計，2023年上半年全球儲能電池產(chǎn)量98GWh，同比增長104%，出貨量102GWh，同比增長118%。

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

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

CATL憑借強大的成本控制能力和規(guī)模優(yōu)勢后來居上。在儲能鋰電池技術(shù)路線上，儲能電池產(chǎn)品的發(fā)展趨勢是產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、電池規(guī)?；?、去模塊化。許多公司正在進入這個行業(yè)，并試圖做大做強。

 

 

3年后，將出現(xiàn)強者恒強的局面，不具備規(guī)模優(yōu)勢和開發(fā)設(shè)計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儲能電池的主流路線。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。儲能應(yīng)用已經(jīng)放寬了對電池的能量密度和功率密度的要求，并且更加強調(diào)降低電力的分配和存儲成本。儲能電池必須具有低成本、長壽命，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，但價格昂貴且安全性相對較弱。中國有關(guān)文件提出，中大型電化學(xué)儲能電站不得使用三元鋰電池和鈉硫電池，不得使用梯級利用動力電池。在鋰電池技術(shù)中，磷酸鐵鋰電池安全性好、循環(huán)壽命長、金屬資源儲量豐富、成本低、環(huán)保，已成為儲能電池的主要選擇。