本文目录一览:
- 1、磷酸铁锂电池 VS 三元锂电池,谁才是锂电池王者?
- 2、锂电池未来发展前景怎么样?
- 3、刀片电池与锂电池的区别是什么
- 4、燃料电池概念逆势走强,锂电池汽车行业已经前途渺茫了吗?
- 5、快速充放电的利器 详解超级电容技术
- 6、电动工具18650锂电池需求升温 PACK微型自动线迎机遇
磷酸铁锂电池 VS 三元锂电池,谁才是锂电池王者?
在说这个话题之前,先问大家一个问题:
对于新能源 汽车 来说,你觉得最重要的是什么?
对,没错,就是电池。
我们可以做个这样的比喻:
汽车 也有"心脏",燃油车的心脏就是内燃机,而电动车的心脏就是电池。
"心脏"的好坏决定了车辆行驶的长短。
作为电动 汽车 界的领军者-特斯拉,在2020年1月份宣布中国版的Model 3系列将在下半年生产中,搭载中国企业宁德时代生产的磷酸铁锂电池。
看到这个消息,肯定有同学会疑问了:
宁德时代是什么样的公司?它的技术有多厉害,能被特斯拉采用?
今天咱们就来说说这个。
宁德时代是由被称为“中国电池大王”的曾毓群在2011年成立的公司。
成立6年,就晋升为动力电池行业龙头,2017年销量全球第一,2018年更是迅速登陆A股创业板,目前市值大约是4600亿人民币。
到今天为止,中美欧以及日韩地区的主流车企几乎都成了宁德时代的客户,其中包括特斯拉、宝马、大众、丰田、现代、上汽、蔚来等品牌。
能做成这么大的成就,必定有两把刷子的。
宁德时代的"武器"有两把,除了常见的“磷酸铁锂”电池之外,还拥有一个领先全行业的秘密武器—三元锂电池。
那这两种电池有啥区别呢?
首先咱们先来了解锂电池。
锂电池主要分为软包形、圆柱形、方壳形。
虽然它们的形状不一样,但是工作原理都是一样的。
锂离子电池是以碳材料为负极,通常是石墨;以含锂的化合物作正极,没有金属锂存在,只有锂离子,它工作原理主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。
具体来说是这样的:
当对电池进行充电时,电池的正极上有锂离子生成,生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构,它有很多微孔,达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。
同样,当对电池进行放电时,也就是我们使用电池的过程。嵌在负极碳层中的锂离子脱出,又运动回正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。
但是之前我们总看到这样的消息,说某品牌手机锂电池会爆炸。
这是因为什么原因呢?
我们知道电池中的锂金属化学性质十分活跃,是易燃物质。
一旦和空气接触,就会跟空气中的水发生猛烈的化学反应,瞬间产生大量的氢气,并释放出热能,极易引起燃烧和爆炸。
用高中化学的知识就是这样的一个方程式:
2Li+2H2O=2LiOH+H2
而现在锂电池中的锂,经过处理后会降低活性。在锂电池正负极之间,还有一层金属薄膜,可以防止电池内部短路。
再加上我们使用的电池都是密封的,锂离子根本没有机会和空气直接接触,从而有效的保证了电池的安全。
那什么是磷酸铁锂电池,什么又是三元锂电池?
其实它们都只是正极材料不同而已。因为不同类型的锂电池负极都是石墨,正极材料不同。所以用正极材料来区分不同类型的锂电池。
也就是说:
磷酸铁锂电池就是用磷酸铁锂做正极,三元锂电池也叫三元聚合物锂电池,主要是由镍钴铝或者是镍钴锰 做正极。
那么这两种电池有什么区别呢?
简单来说磷酸铁锂电池,它主要的优点是安全性高,循环寿命更长,理论寿命可以达到7到8年。但是缺点就是能量密度低,意味着续航能力差。
反观三元锂电池这边呢,它的主要优点是储能密度更高,意味着续航能力高。但是缺点就是安全性差,寿命差,并且元素是有毒的。
三元锂电池它的三种正极材料都是夹在一起的。
但是由于钴离子的半径比较大,所以它们搭在一起的时候会留出一个固定的空隙,给那些锂离子自由出入,因此钴酸锂相对来说比较稳定。
而镍离子的半径要小过锂离子,所以镍酸锂能量密度会更大,而又由于其太密实了,就容易出现阳离子混排的现象。
所以三元锂电池镍成分不可以太高。
这时就需要添加钴来增加电池的稳定性,但是钴却是比较贵的金属,全球的储备量有限。为了降低成本,就用锰和铝元素来作为支撑材料,同时也就只能降低钴含量。
但是没有钴的话稳定性会比较差。
在2020年又出现了宁德时代的无钴电池,要说明的是这并不是真正的"无钴电池"。它其实就是采用CTP技术设计的磷酸铁锂电池。
CTP技术就是把电芯放入设计好的电池包内,然后按照最佳的排列组合方式,组装成高效的锂电池。
这样优化的结果是,体积利用率可以提高15%-20%,能量密度可以提升10%-15%。零部件数量可以减少40%,生产效率可以提升50%,投入应用后会大幅降低动力电池的制造成本。
作为宁德时代的竞争对手比亚迪公司在2020年3月发布了一款刀片电池。
它的本质还是磷酸铁锂电池,只不过是电池结构设计上有所创新。它其实就是直接把电芯宽度无限拉长,厚度做薄,做成90厘米甚至快1米的超长电芯,也就是又扁又长,像刀片一样。
这样改造的结果就是体积能量密度提升明显,较原有电池系统可提升30%以上。并且节省物料、人工费用等,成本有望降低30%,并且刀片电池更薄,因而散热效果更好。
不管是宁德时代的CTP技术,还是比亚迪的刀片电池,最终都提高了磷酸铁锂电池的能量密度,目的是让其能达到三元锂电池的水平。
同时改造后的磷酸铁锂的电池,都能达到400公里以上的续航里程需求。而整个电池生产的其他材料无需改变,并且生产线变动也不大,也就是很快能量产。
简单来说,这两种技术都是通过提升生产效率来降低电池的成本。
如今新能源 汽车 和充电装置已经被列入了国家的“新基建”计划,毫无疑问,它将会迎来一个巨大、更加富有挑战性的市场。
汽车 产业一直都是世界上最大的产业之一,面对新能源革命。
新能源 汽车 大概率将会在未来成为事关国计民生的重要支柱产业,而动力电池恰恰就是新能源 汽车 的生命源泉所在。
在三元锂电池领域宁德时代已经是老大了。
随着CTP技术的无钴电池的出现,宁德时代将磷酸铁锂电池的成本降低到了600元以内,而三元锂的成本还维持在1000元左右。
正是由于宁德时代磷酸铁锂电池成本的大幅降低,也吸引了迫切想要提升销量的特斯拉,两者一拍即合。为新车装上了磷酸铁锂电池,这样一来,特斯拉的新车的价格有望进一步下降。
最终受益的还是咱们老百姓。
锂电池未来发展前景怎么样?
2019年,还在依然在坚挺,且处于增长的两个行业:锂电,光伏这两大行业。
锂电池的产生是日本索尼率先攻克难关,打造了应用于 汽车 行业的18650电池。(18表示直径为18mm,65表示长度为65mm,0表示为圆柱形电池。)
真正发扬光大的是日本松下,松下为当前电动 汽车 最燥热的品牌特斯拉提供的就是18650圆柱电池模组。只是而今逐步换成21700。
未来10年,锂电池是不可争议的移动设备动力源。10年并不遥远。
为什么需要锂电池?
电池本身的发展经历了很长一段时间。电池的类型有很多种,我们经常接触的干电池,纽扣电池,手机电池的,电动自行车都是电池。 电池分为几类?粗略电池分为:7大类。
铅酸电池就是我们目前电动自行车主要采用的电池。笨重且能量密度低。但优点是技术成熟且安全。正常情况下,只要不是在充电时候,因为接触不当形成短路,铅酸电池即使使用变形都不会出现爆炸等安全问题。这主要原因在于铅酸电池的结构,主要由铅网板隔板及电解液填充物。有拆解过早年的随身听移动充电器的应该有了解其结构。(私自拆解有风险,不建议儿童操作)
铅酸电池的最大特点就是:能量密度低,且伴随着温度的变化,放电情况不稳定。有尝试过载寒风中,骑电动的朋友,应该有体会,冬天的电池很快就没电了。
所以东北的天,电动车基本是用来在地下室睡觉的。
是能量密度选择了锂电池,也是能量密度限制者锂电池
从铅酸电池发展至今,锂电池是能量密度最高的电池。并且经过多年努力价格已经较低。
当前的锂电池能量密度,可以满足电动 汽车 ,500~750km续航。目前做的最好也就是特斯拉。那还是在整个 汽车 底盘都是 汽车 电池的情况下。
这密密麻麻的圆柱电池底盘就是一个一个的圆柱电池,经过PACK(分包后组装在一起的)
因此,如果需要更高的需要能力,达到续航1000km,甚至2000km,就需要让锂电池提高能量密度。因此在锂电细分中,三元电池逐步替代成熟且稳定的磷酸铁锂电池。成为新一代的首选。
都是哪些地方使用锂电池:电动 汽车 ,储能电站,电子产品,光伏电站,通讯设备及基站
锂电池的应用场景非常的广泛,在我们手机中,笔记本电脑,新型电动自订车,电动 汽车 (目前用量最大,且最具有潜力的市场),储能电站。以及各类通讯基站都需要锂电池。
(1)动力电池市场:
动力电池在 汽车 行业的装机量。中国作为全球主力推动新能源电动车发展的国家,电动 汽车 是中国下一步争取产业转型的筹码。《详见文章:微利的中国 汽车 业路在何方?新能源 汽车 或将颠覆 汽车 产业链格局》
2、通讯基站领域储能电池的应用,中国将新建640万座5G宏基站。
3、储能电站:
据中关村储能联盟(CNESA)的不完全统计,从2000年至2018年底全球电化学储能的累计投运规模为6.5GW,同比增长121 %。其中2018年一年新增电化学储能的投运规模为3.5GW,同比增长288%。2000年至2018年底中国电化学储能的累计投运规模为1.01GW,同比增长159%。2018年一年国内新增电化学储能的投运规模为0.6GW,同比增长414%。其中电网侧储能应用爆发是最主要原因,全年累计投运储能规模为1.02GW/2.91GWh(规模/容量,不仅限于电化学),是2017年累计投运规模的2.6倍。
当前全球储能市场,主要采用的是蓄水储能。蓄水储能,本身对地理条件就有极高的要求。因此电化学储能,既刻意移动且装配方便。
中国是全球锂电产业最全的国家
在新一代能源市场中,中国唯一抓住且占据较强议价能力的就是锂电池。国内锂电池产业较为全面。尽管在一些加工设备方面需要外部设备进行加工,但主要正负极材料国内极为丰富。
整个锂电的正负极材料,生产设备,以及生产企业,在中国市场都是最大的。
对于这么一个优势的行业,你说国内是否会作为主要发展方向?
中国最具代表性的企业,宁德时代,比亚迪都是锂电行业的巨头。
2018年,统计数据显示,宁德时代在全球电动 汽车 市场,占据第一位,超过松下。同时中国电池厂商,比亚迪,国轩高科,孚能电池,力神,比克电池均位列前十。
有需求就会有发展。需求越大,发展前景越有潜力,尤其对于新能源有关的产品,比如说动力电池。锂电池未来几年的发展前景如何? 2015年动力型锂电池市场占比达47%,到了2016年达到了52%。而消费型的锂离子电池市场占比持续下滑,在2016年大约是42%。储能型锂电池在光伏分布式应用和移动通信基站储能电池领域的应用不断扩大。2016年占比达到6%。 通过这些数据可以看得出来。锂电池,它的应用领域和占比都是在不断变化的。未来的前景重点应用应该集中在电动工具,新能源 汽车 ,轻型电动车和能源存储系统等等。这些领域内的产业规模,在未来几年应该会保持成倍的增长趋势。 一、锂电池的优势导致它不断增长 新能源 汽车 的大力发展,也带动了锂电池行业的深度发展,动力锂电池在电池比例中不断升高。因为锂电池和传统电池相比优势比较大,他们在相同体积下锂电池容量更大,生产使用回收过程都更加的绿色环保。 二、新能源 汽车 数量的增加,导致锂电池供不应求。 在2017年,中国的电动 汽车 产量达到65万辆。到2018年,这个数据仍然在持续上涨。这一结果直接导致锂电池需求猛增。尤其是动力锂电池,市场潜力巨大。 三、新技术的整合利用,提升利用率。 随着新技术的开发与研究。石墨烯纳米材料等一些先进的材料设备不断完善和锂离子电池的研发加速融合。它的应用领域,也越来越广泛。
2019年全球锂离子电池产业规模达到450亿美元,同比增长9%,增速仅为2018年的一半,增速呈现加速回落态势。全球锂离子电池产业主要集中在中、日、韩三国,从2015年开始,在中国大力发展新能源 汽车 的带动下,中国锂离子电池产业规模开始迅猛增长,2015年已经超过韩国、日本跃居至全球首位。
锂离子电池以其能量密度高、输出电压高、输出功率大、自放电小、工作温度宽、无记忆效应和环境友好等优点,自20世纪90年代实现产业化以来,被成功应用于多种便携式电子设备,迅速发展成为了3C产品领域重要的电源产品。
锂电池是一种采用含有锂元素的材料作为电极的充电电池,其包括正极、隔膜、负极、电解液、电池外壳五部分组成。本项目产品为锂电池电解液用有机溶剂,市场需求直接取决于锂电池的产业发展。锂电池市场按应用领域划分,可分为小型锂电池、动力型锂电池和储能用锂电池三大类。
锂离子电池产业规模增速加速回落
2019年,受中美电动 汽车 市场发展放缓影响,全球电动 汽车 产量仅增长6%至220万辆,动力电池需求增幅收窄,全球锂离子电池产业发展速度进一步放缓。2019年全球锂离子电池产业规模达到450亿美元,同比增长9%,增速仅为2018年的一半,增速呈现加速回落态势。
按容量计算,2019年全球锂离子电池市场规模达到225GWh,同比增长近15%。容量增速高于产值增速,主要在于锂离子电池产品价格不断下滑。
由于全球电动 汽车 增长有限,动力电池市场增速明显放缓,而主要品牌的智能手机、便携式电脑产品携带的锂离子电池容量继续保持了小幅增长,2019年全球锂离子电池市场结构基本与上年保持一致。按容量计算,2019年消费类锂离子电池(含手机、便携式电脑0和其他消费电子产品)占比40.0%,较2018年下降了0.7个百分点;
电动 汽车 用锂离子电池占比达到46.7%,仅比2018年提高了0.2个百分点,继续保持对消费类锂离子电池的优势;储能用锂离子电池古比为5.1%,与2018年持平;
其他用途(电动工具、电动自行车等)的锂离子电池占比为8.2%,较2018年提高了0.5个百分点。尽管电动 汽车 9用锂离子电池仍然是拉动全球锂离子电池产业增长的主要动力,但其对2019年全球锂离子电池产业增长的贡献率仅为48.9%,这一数值较2018年下降了23.6个百分点。
全球锂离子电池产业主要集中在中、日、韩三国,从2015年开始,在中国大力发展新能源 汽车 的带动下,中国锂离子电池产业规模开始迅猛增长,2015年已经超过韩国、日本跃居至全球首位。
2019年,全球动力电池市场需求增长乏力,全球锂离子电池市场格局基本保持不变,中国仍然保持领先地位,韩国在乏力追赶,日本趋于落后。
日本锂离子电池规模稳中有降
尽管特斯拉电动 汽车 产量快速增长,带动松下动力电池业务持续发展,但在消费电子产品日本企业的溃败造成消费类锂离子电池市场需求不断萎缩,整体来看日本锂离子电池产业呈现稳中有降的发展态势。根据日本经济产业省的数据显示,2019年日本国内锂离子电池产量为9.3亿只,较2018年大幅下降27.9%;容量为34.8亿Ah,同比下降23.0%;实现收入4043亿日元,同比下降6.5%。
其中,动力型锂离子电池产量5.7亿只,容量为25.1亿Ah,收入2898亿日元,分别较上年下降了33.1%、26.8%和7.0%;其他类型锂离子电池产量3.6亿只,容量9.7亿Ah,收入1145亿日元,分别同比下降16.9%、11.1%和5.4%。
动力型锂离子电池下滑态势更为明显,其在产量、容量以及收入方面的占比分别为61.2%、72.2%和71.8%,较2018年分别下降了5.0、3.7和0.2个百分点。
在经历过去两年的高速增长后,2019年韩国锂离子电池产业增速出现了较为明显的回落。2019年韩国锂离子电池产业规模约为146亿美元,同比增长14%,增速较2018年下降了42个百分点,主要原因在于:全球动力电池市场需求增长有限,SDI、LG Chem、SK Inovation等韩系企业锂离子电池业务收入增长明显放缓,其中SDI锂离子电池业务收入2019年仅增长6%,在一定程度上拖了后腿。
需要指出的是,尽管SDI、LG Chem、SKInovation等企业2019年营业收入不同程度增长,但净利润出现了明显下降,LG Chem和SK Inovation甚至出现了大幅亏损。
—— 更多数据及分析请参考前瞻产业研究院 《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。
石油是不可再造,越用越少,用了也就没有了,所以人类必须要想办法寻找可替代的东西,新能源锂电池,可循环使用而且环保还可再造!是人类智慧得结晶,我觉得我们应该相信它,使用它,专研它!让它更好的再为人类服务!
题主你好,我觉得 锂电池未来的发展前景非常广阔 ,锂电池的技术革新在未来将会继续改变我们的生活。
科幻式应用
下面,我来介绍几个锂电技术未来的新应用,将来可能会大规模走进我们的生活中。
压电材料在受到机械应力时会产生电荷。基本上,如果您挤压,挤压或挤压它,则机械能会转换为电能。
1.步进动力
研究人员已经开发出一种由硬币大小的锂离子电池制成的小型设备,它可以嵌入到跑步鞋鞋底中,每次脚踩到地面时,都会在设备上施加少量力,从而压缩中间的压电膜,它会产生电荷,使锂离子从阴极移动到阳极,就像在将普通锂离子电池插入外部电源进行充电时所发生的充电过程一样。
这项技术的关键是发展压电电荷产生,它无法提供足够的电量来运行您的手机,但对于GPS跟踪设备而言可能就足够了。
2.声音驱动
氧化锌是压电材料,当它的微小纳米棒暴露于声波时,它们会弯曲,从而产生物理应力并产生电流。将纳米棒放置在金属片之间的电触点上,连接微型锂电池,可以吸收由弯曲的纳米棒产生的电流。
运用该技术首次制造了声能电池,将其置于除日常噪音中,可以产生5伏特电压。
3.穿戴式电池
体积小,重量轻且灵活,能够从携带它的人的机械能中汲取动力。放置在背包或衣服中的发电机将行走或跑步时所经历的机械能转化为电能。然后,这些电能用于为基于织物的柔性锂电池充电。使用导电织物在所有不同组件之间建立连接,可以设计出“灵活”的新可穿戴技术。
充分储存可再生能源(例如:太阳能和风能)产生的能量被视为“未来的动力”,将其与锂电技术相结合,用来存储太阳能或风能是很好的选择。
随着大型锂离子电池的价格越来越便宜,未来可以作为家用电池,在屋顶安装太阳能电池板,白天便能源源不断的储存太阳能,转化成电能存储于锂电池中,晚上用来家庭供电。
前沿锂电技术
下面,我来介绍几种正在研究中的锂电前沿新技术,未来必定能够带来技术革新。
1.石墨烯覆盖硅阳极技术
硅(Si)用作阳极材料时,其储能能力大大提高。与传统的石墨电极相比,硅的容量理论上提高了十倍。但是,其晶格结构包含锂离子会导致体积显着增加超过300%。当电池放电时,锂离子从硅阳极释放,硅收缩。随着时间的流逝,这种反复的膨胀和收缩使硅阳极破裂并破裂,电池的使用寿命非常短。
解决这一问题的途径是使用石墨烯覆盖硅,因为石墨烯片可以彼此“滑动”,并补偿硅的膨胀和收缩,这几乎使电池的能量密度增加了一倍。
2.石墨烯阳极
石墨烯也可以代替石墨作为锂离子电池的负极。石墨烯由碳原子连接在一起形成单原子厚的片材制成。将锂离子快速插入到石墨中,这对于大功率或快速充电应用是必不可少的,也会导致阳极击穿。石墨烯片材可用于高功率应用,锂离子不需要隧穿石墨晶体到达其插入位置。在世界范围内,这种新材料目前有许多科学家正在研究,试图将其开发成新的电池电极材料。
3.锂空气
锂空气电池可以通过使用周围大气中的氧气作为阴极材料,从稀薄的空气中抽出能量,这将使电池极轻,使其能量密度比标准锂离子电池高10倍,而能量密度可与汽油竞争。
然而,锂空气电池有一些挑战,在其纯金属形式下,锂具有极强的反应性,难以保持由锂制成的阳极的稳定性。寻找能够保持阳极稳定并防止其与空气中的氧气反应的电解质材料是一项挑战。
目前有两种尝试:一是,用固体电解质(例如玻璃或陶瓷)覆盖电极来防止与空气发生反应。二是,使用高度多孔的石墨烯作为阴极,并向电解液混合物中添加了碘化锂(LiI)和水(H2O)。
总结
锂电池未来发展前景将会非常光明,各种新技术的突破与应用,一定会让我们的生活更加美好,让我们拭目以待。
从信息面来看,锂电池未来还是有发展空间的:
最近彭博新能源 财经 (BloombergNEF)将锂离子电池年需求量预测较之前提高了1/3。
彭博预计,到2030年,锂离子电池年需求量将超过2.7太瓦时,较去年预测值上调了35%。乘用车销售量从去年300万辆增至2025年的1400万辆,占总市场的比例将达到72%。
中国将继续其在电池供应链特别是加工和冶炼中的优势地位。今年,中国新投产氢氧化锂项目几乎占全球的一半,占世界硫酸镍市场的55%,占硫酸钴市场的80%。
中国的硫酸锰产量占世界的95%,以及几乎全部阳极用石墨材料。尽管在供应链占统治地位,但欧洲电动车市场将快速发展,到2025年德国销售量将占到全球的40%,而中国为25%。
彭博认为, 汽车 制造商因为担心原材料成本上升而将转向磷酸铁锂(LFP)电池,其价格对于制造商来说更便宜,不过代价是里程短。这将使电动交通有增无减,“磷酸铁锂在固定储能市场的份额将从以前预测的23%增至53%”。
再从行业的周期起伏逻辑来看:
10年新能源 汽车 起点发端为第一个高峰,15年新能源 汽车 补贴政策是第二个,20年是新能源 汽车 推广普及和储能行业发端逐渐形成第三个上升趋势。
下游需求增长推动锂电产能扩张,刺激了上游设备需求,继而又加大了上游材料需求,很良性的市场逻辑。考虑到材料企业的扩产周期以及市场的敏感反应,可能需要两年左右的爬坡时间。下游企业为了供应链 健康 稳定,也会选择多家供应商,避免一家独大,这就能带动细分领域第二梯队的厂家发展起来。
但正是由于产能扩张有建设周期的爬坡阶段,很可能导致下游需求不能得到上游产能及时补充,上游产能扩张也不能立刻反应到下游需求和价格中,进而导致周期跌宕。由此造成的产能过剩、恶意低价、龙头企业亏损、产能扩张放缓甚至停滞等情况都会不利于行业 健康 发展。
以下内容,为个人见解:
中国锂电池的行业发展概况:
锂电池:锂电池是一类由锂金属或者锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的电池。
锂电池在传统领域主要应用于数码产品,在新兴领域主要用于动力电池,储能领域。近年来,我国锂电池的产量逐年增长。
需求方面:2019年起受益于国家政策,新能源 汽车 的发展以及对动力电池的需求量增加,我国的锂电池出货量也在逐年上升,2019年达到131.6GWh,产业规模超过1700亿元人民币。目前消费锂电池领域需求已经较为饱和。未来,随着全球系能源产业的发展,电动车逐渐成为锂电池的大需求产业,因此动力锂电池成为锂电池产业需求增长的集中领域。
锂电池的未来的发展绝对是大好。
锂电已经在能源战略方面显现了其必要性;
相对于市场而言,规模效应已经为其建立了壁垒;
对于消费者而言,人们已经享受到了锂电的好处,传统的石油观正在加速改变,锂电观正在形成。
三个层面的共同作用,使得除了氢能之外的化学体系基本没有能力冲击锂电的核心位置。
反过来说,没有任何一种化学体系能在短期内在这三个方面全面超过锂电。
锂离子电池未来发展前景
综合目前情况来说,下一个厮杀的点或将在储能战场。
储能,相当于一个巨型充电宝。 风电、光伏发电会收到天气制约,每天发电量不稳定。要接入实时平衡的电网,需要将电先储存至充电宝中,再持续输出。这类充电宝也能在停电、限电时输出电力。
从2020年起,在双碳、海外需求扩容下,储能的商业模式开始清晰。
而储能对应着中国双碳国运,具有强政策环境的因素。去年年底,工信部发布了《锂离子电池行业规范条件(2021年本)》,对不同类型锂离子电池的能量密度作出要求,进一步引导锂离子电池行业技术进步与规范发展。
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有需求就会有发展。需求越大,发展前景越有潜力,尤其对于新能源有关的产品,比如说动力电池。锂电池未来几年的发展前景如何? 2015年动力型锂电池市场占比达47%,到了2016年达到了52%。而消费型的锂离子电池市场占比持续下滑,在2016年大约是42%。储能型锂电池在光伏分布式应用和移动通信基站储能电池领域的应用不断扩大。2016年占比达到6%。
通过这些数据可以看得出来。锂电池,它的应用领域和占比都是在不断变化的。未来的前景重点应用应该集中在电动工具,新能源 汽车 ,轻型电动车和能源存储系统等等。这些领域内的产业规模,在未来几年应该会保持成倍的增长趋势。
一、锂电池的优势导致它不断增长 新能源 汽车 的大力发展,也带动了锂电池行业的深度发展,动力锂电池在电池比例中不断升高。因为锂电池和传统电池相比优势比较大,他们在相同体积下锂电池容量更大,生产使用回收过程都更加的绿色环保。
二、新能源 汽车 数量的增加,导致锂电池供不应求。 在2017年,中国的电动 汽车 产量达到65万辆。到2018年,这个数据仍然在持续上涨。这一结果直接导致锂电池需求猛增。尤其是动力锂电池,市场潜力巨大。 三、新技术的整合利用,提升利用率。 随着新技术的开发与研究。石墨烯纳米材料等一些先进的材料设备不断完善和锂离子电池的研发加速融合。它的应用领域,也越来越广泛。
刀片电池与锂电池的区别是什么
刀片电池属于磷酸铁锂电池。所以是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池,而三元锂电池正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂,区别也就存在了。
为了检验刀片电池的安全性能,比亚迪进行了业内公认为最严苛的检测手段,针刺穿透测试。在同样测试条件下,三元锂电池在针刺瞬间剧烈燃烧冒烟,表面温度迅速超过500°C,电池表面的鸡蛋被炸飞,而刀片电池在穿刺后表面温度仅为50°C左右,电池表面的鸡蛋仍处于可流动的液体状态,这表明刀片电池新技术具有撼动整个动力电池产业的能力。
近年来电动车自燃事件的频发,安全性已经超过续航里程成为纯电动车消费者购车的第一要素,刀片电池与三元锂电池相比,专家组认为刀片电池的设计使得它在短路时产热少,散热快,彻底终结新能源汽车自燃这一安全痛点,将重新定义新能源汽车的安全标准。
目前新能源汽车动力电池主要分为三元锂电池和磷酸铁锂电池,前者的优势在于充电放电功率高,续航里程长,后者的优势则在于稳定性更好,安全标准更高,为了将这两者的优势融合,比亚迪在磷酸铁锂电池基础上进行设计结构方面的创新,将电池的电芯加长,使单个电芯形状扁平窄小,单体电芯的形状类似刀片,因而取名为刀片电池。简单说刀片电池并不是化学技术的突破,而是物理结构的优化,优秀的表现绝不止有超高安全性。
在电池寿命,能量密度,体积利用率这三个核心指标上,刀片电池中表现出优异性能,尤其是体积利用率提升了50%以上。续航里程已经达到了高能量三元锂电池的同等水平。
(图/文/摄: 问答叫兽) 小鹏汽车P7 Model Y AION V 理想ONE 蔚来EC6 Model X @2019
燃料电池概念逆势走强,锂电池汽车行业已经前途渺茫了吗?
现在的燃料电池概念逆势走强,对于锂电池汽车行业来说,影响是比较大的,前途发展处于渺茫的状态当中。
可以发现现在的电池发展有所改变跟传统的电池有所不同,现在的燃料电池概念有着风景独好的趋势,你不仅能够保护环境,还能够降低成本,更是一种环保的能源。近几年大家都能够看到一些目标的改变,有碳综合和探达峰,导致新能源汽车出现了一路高歌的状况,跟传统的锂电池相比,这样的电池能够为纯电动汽车提供更好的动力,而轻能源汽车存在感也在变高,近日的氢能源汽车也站在了上方口的情况之下。
主要是因为现在的新能源发展受到政策的支持才有了刺激,在国内也会有相关部门要求支持这样的发展潜力,去挖掘更多的市场潜力,也能够支持新能源汽车能够快速的发展。在2021年底的时候,工信部就发出了一些信息,其中就涉及68款不同燃料的电池汽车,而汽车制造商也发出相关的信息,现在的全美汽车销售量比率是比较高的,能够达到50%要求是电动汽车。其中氢燃料电池汽车,还有电动汽车以及插电式混合汽车都会有所变化,而美国政府也希望能够有无排放的汽车,其中就包括氢燃料这样的电池汽车受到市场的欢迎。
现在的促进难题也出现了松动的状况,可以发现有所改变,有一种高密度的固态方式去能够缓解这种问题就能够将储氢材料的相关问题解决掉,在运输环节也会更加方便和安全。当这一系列的问题解决之后,这种新能源在未来发展的趋势会越来越好,而锂电池发展的趋势可能会更渺茫,相关产业必须有所变化,找到革新之处才能够保持发展的动力。
快速充放电的利器 详解超级电容技术
超级电容的基本结构 “超级电容器”听起来是个很棒的家伙。超级电容器作为一种新型的电能存储元件,可以弥补目前锂离子电池功率密度的不足。目前已应用于军事、新能源汽车和各种机电设备,与锂离子电池形成“交叉火力”时,可大幅提升储能组件的技术指标,以满足近乎苛刻复杂的使用环境。
●超级电容器的基本结构
超级电容器也叫双电层电容器。结构上与电解电容器非常相似。简单来说,如果将两个电极插入电解液中并施加电压,那么电解液中的正负离子会在电场的作用下迅速向两极移动,最终在两个电极表面分别形成闭合的电荷层,即双电层。
电容取决于电极的表面积和两个电极之间的距离。传统电容器的电极表面积是导体的平坦面积。为了获得更大的容量,导体材料通常被轧制得很长,有时其表面积会因特殊的组织结构而增加。同时,传统电容器采用绝缘材料将其两个电极隔开,一般为塑料薄膜、纸张等。这些材料也要求尽可能薄。
超级电容器的电极表面积是基于多孔碳材料,由于其多孔结构而具有非常大的表面积。此外,超级电容器电极之间的距离由被吸引到带电电极的电解质离子的大小决定,这比传统电容器膜材料实现的距离小。这种巨大的表面积,加上极小的电极间距,使得超级电容相比传统电容具有惊人的静电存储能力,这也是它被称为“超级”的重要原因。
电容器的基本功能是充放电,但从基本充放电功能延伸出来的许多电路现象使电容器有了更丰富多彩的用途。在一般电子电路中,常用电容来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移和波形变换等。这些功能是充放电功能的演变。根据超级电容器的特性,它们在能源领域的应用更加广泛,通常用作电池。
●超级电容器的优缺点
与铅酸电池、镍镉电池和锂离子电池相比,超级电容器具有节能、寿命长、安全环保、温度范围宽、无需人工维护等优点。由于超级电容器采用物理方法储存能量,因此超级电容器最重要的特点之一就是功率密度高,可以理解为快速充放电和瞬间吸收或释放极高的能量,这是目前没有电池可以做到的。
或许一切都是不完美的,超级电容器也不例外。它相对致命的弱点之一是能量密度低。所谓能量密度,是指在某个空区间或质量物质中储存的能量大小。比如我们经常使用的5号充电电池,如果它的mAh比较大,就意味着它的能量密度比较高。可以说,与锂离子电池相比,超级电容器的能量密度较低,限制了其在许多领域的应用。
超级电容所应用的领域
●超级电容器的应用领域
了解了超级电容器的一些概况后,我们再来看看目前超级电容器的应用领域。首先,任何新技术的出现和发展往往都会首先应用到军事领域。超级电容器的研发初衷我们不太清楚,但超级电容器在复杂的战场环境中确实有着特殊的优势。前面提到的宽温度范围和高功率密度的特点,可以保证坦克、装甲车等大功率军用车辆的顺利启动,尤其是在寒冷的冬季,其高功率密度的特点也可以作为激光武器的脉冲能量。
在民用领域,超级电容器也发挥着巨大的作用。比如可以作为相机闪光灯的电源,可以使闪光灯达到连续使用的性能,从而提高相机的连拍能力。同时,超级电容器也可以用来控制相机快门。此外,随着电子和能源工业的发展,超级电容器在短期不间断电源系统和太阳能供电系统等免维护系统中发挥着不可替代的作用。
由于超级电容器可以大功率充放电,根据这一特性,超级电容器可以应用于一些车辆,存储列车或公交车的制动能量,并在加速时提供峰值功率输出。由于充放电速度快,在车辆停车上下车时,超级电容器能在短时间内瞬间充满电,足以运行到下一站。这样一来,车辆就不需要携带受电弓,也不再需要沿途架设高压线,无疑降低了建设成本。
由于超级电容器的能量密度远低于锂离子电池,因此在乘用车上单独作为储能装置使用比较困难,但可以与传统内燃机组合形成混合动力系统。 丰田 已经将超级电容器技术应用于其勒芒赛车。由于赛车在刹车瞬间的能量非常大,通过超级跑车高功率密度的特点,可以更高效地回收和储存能量。同时,当赛车需要超车等瞬时高功率时,超级跑车也能满足这样的要求。
目前,在主流的电池技术中,锂电池和超级电容器技术各有优缺点。锂离子电池储能密度高,超级电容器储能密度高。大量的研究工作集中在提高锂离子电池的功率密度或提高超级电容器的储能密度,但挑战是巨大的。但是当我们把两者结合起来,电池就变得越来越完美了。
特别是对于大型乘用车,由于制动瞬间会产生比小型车更多的能量,这部分能量可以被超级电容器很好的吸收。当汽车快速启动或加速时,这部分能量可以通过超级电容器快速释放,平时的低功率能量转换可以通过锂离子电池完成。因此,这种“混搭”电池技术突破了目前某型电池的技术瓶颈,堪称完美。
全文摘要:
尽管超级电容器具有各种优点,但其能量密度低的缺点仍然限制了其在新能源汽车领域的应用。从目前的技术发展水平来看,超级电容器和锂离子电池的结合可以取长补短,基本满足了人们对电池高能量密度和高功率密度的需求。个人认为,基于电容的基本物理结构,很难在能量密度上有所突破,但这并不妨碍其与内燃机形成混合动力系统,在其他领域发挥自身的优势和特长。
@2019
电动工具18650锂电池需求升温 PACK微型自动线迎机遇
国产锂电池企业切入国际电动工具品牌供应链的局面,正悄然为国内的小电池PACK自动化线带来一波红利。
当前,国际电动工具市场以充电式产品为主流趋势,并且形成以博世、百得、麦太保、日立、史丹利等五大巨头林立的格局。但是国内市场囿于起步晚、消费习惯等,充电式无绳电动工具普及相对偏慢,市场占比仅约1/3。
在配套锂电池的供应商格局中,国际电动工具品牌中主要应用的是松下、LG、三星等日韩企业的18650圆柱锂电池;国产电动工具以本土锂电池为主。但近两年,国际电动工具品牌也开始加速导入中国锂电池供应商。
高工锂电技术与应用(微信公众号:weixin-gg-lbte) 了解到,包括天鹏电源、亿纬锂能、力神、海四达等电池企业已经与国际电动工具企业形成紧密战略合作,甚至有少数企业已进入到国际电动工具巨头的供应链体系。在国内,比亚迪、飞毛腿等锂电池或模组企业也是国产电动工具品牌的青睐供应商。
一方面,随着近两年,国内锂电池技术水平提升,国际电动工具品牌打开接纳国产锂电池的窗口,为国内锂电池企业提供了与日韩企业竞争的舞台;另一方面,国内电动工具市场对充电式无绳产品的需求也渐渐升温。这都给了国内锂电池企业崭露头角的机会。
不管是对标日韩企业,以赢得国际客户青睐,还是应对国内新增需求的爆发,锂电池企业的当务之急是要从设备硬件上进行升级,提升生产效率和产品的一致性、稳定性。而后段PACK自动化线是能够快速实现这两大需求的硬件之一。围绕于此,PACK自动化线设备企业也开始上演“抢客”大战。
单机到整线锂电池企业对PACK自动化需求转变
国产锂电池企业在电动工具市场需求的增长,令其不得不对过去放任半自动化生产的方式进行改革。从PACK自动化方面来看,淘汰单机设备+人工,以整线的全自动化方式取代是目前的主流选择。
“此前,18650电芯企业在PACK自动化方面主要以单机设备为主,往往还需要人工衔接上下工段,整个后段整线并没有实现完全自动化。”惠州市华阳多媒体电子有限公司华阳自动化事业部(下称“华阳自动化”)向高工锂电技术与应用表示,华阳自动化正是聚焦于提供18650PACK自动化的整线设备方案,这不仅能够减少人工,提升锂电池的一致性,保障产品品质,还能实现生产追溯等智能管控。
惠州市华阳多媒体电子有限公司是上市公司华阳集团的隶属子公司,经过多年的 探索 和积累,逐步建立以研发、制造、市场、售后为核心的团队组织;具备为客户提供单工序自动化、生产线自动化、物流自动化、生产车间智能化升级及整体改善规划实力。
根据集团公司布局的板块,华阳自动化也主要专注于锂电池制造、LED灯具制造、3C产品制造为核心的三大行业模块自动化设备及智能生产线、智能工厂的解决方案。在3C产品方面,目前华阳自动化涉足的产品有电池管理系统(BMS)、手机锂电池保护板(PCM)、电熨斗、水晶头插座(连接器)等,并且一直在努力研发新产品的智能解决方案。
当前锂电池企业对PACK自动化线的需求差异非常大,从单机自动化、整线自动化甚至到智能化,需求各一,因此PACK自动化线企业也不得不针对客户的差异需求提供个性化、订制化的服务。
华阳自动化成立于2008年,基于前期其他领域的协同经验,2016年进入锂电池制造领域后,已经迅速与国内锂电池品牌比亚迪、德赛电池、蓝威电子、飞毛腿、海四达、朗科等达成合作关系。
经过3年多的市场积累,华阳自动化已经拥有高达60条PACK自动化线的组装经验,产品也在市场中经受住考验,渐渐形成一定口碑。研发制造的设备通用性强,可兼容多款产品,切换产品时,只需更换结构上特定的模组即可;设备操作简易,只需操作电脑或触摸屏,即可生产。
目前,华阳自动化的产品涵盖18650PACK微型自动线、电动工具PACK自动线和模组PACK自动线。以电动工具PACK自动线为例,这是一款从单电芯上料、测试分选到组包(自动焊接、部品自动组装、性能测试)等工序、同时融合了生产现场信息收集,确保全程品质追溯可控的自动化线体。
华阳自动化电动工具PACK自动线
华阳自动化电动工具PACK自动线具备四大特点:
●设备采用料盒式上料,屯料数量多,操作简易;
●电气控制采用模块化设计,集成度高,维护方便;
●执行机构采用伺服电机控制,精度高、可靠性好;
●系统配备高速扫描仪,支持数据存储,保障生产可追溯性。
华阳自动化介绍:“公司目前的PACK自动线能够兼容21700电芯,这也是公司比较看好的圆柱锂电池类型。未来,随着业务的逐步拓展,华阳的产品种类会更为丰富。”