【技術(shù)洞察】2023年中國鋰電池行業(yè)技術(shù)突破及趨勢洞察(附技術(shù)路線圖、技術(shù)突破和技術(shù)發(fā)展趨勢等)

本文核心內(nèi)容：鋰電池技術(shù)原理;鋰電池技術(shù)路線;鋰電池技術(shù)發(fā)展痛點;鋰電池技術(shù)突破;;鋰電池技術(shù)發(fā)展趨勢

鋰電池技術(shù)概況

1、技術(shù)原理及類型

(1)鋰電池技術(shù)原理

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。

(2)鋰電池的類型

按照電解質(zhì)材料、電池外形、外包材料、正極材料、應(yīng)用領(lǐng)域等不同分類方式，可將鋰電池分為以下幾類：

2、技術(shù)全景圖：四大細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域

從鋰電池構(gòu)成來看，鋰電池技術(shù)主要包括正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)和隔膜四個主要細(xì)分技術(shù)領(lǐng)域。其中，正極材料主要包括磷酸鐵鋰、三元正極、錳酸鋰等;負(fù)極材料主要包括碳系材料和非碳系材料;電解質(zhì)主要包括液態(tài)電解質(zhì)、固液復(fù)合電解質(zhì)和固態(tài)電解質(zhì);隔膜主要包括干法隔膜和濕法隔膜。

鋰電池行業(yè)主要技術(shù)對比

根據(jù)鋰電池正極材料的不同，鋰電池可分為磷酸鐵鋰電池和三元電池。分析磷酸鐵鋰、三元鋰電池的技術(shù)特性，可以看出磷酸鐵鋰電池在安全性、經(jīng)濟(jì)性、原材料豐富度和循環(huán)壽命方面優(yōu)勢明顯，而三元鋰電池在能量密度、低溫性能和充電效率方面優(yōu)勢明顯。因此，磷酸鐵鋰電池技術(shù)更適合用于中短距離用車(中低端車型)、電動自行車、儲能等場景;三元鋰電池技術(shù)更適用于長距離用車(高端車型)、消費電子、醫(yī)療等場景。

按電解質(zhì)的不同，鋰電池可分為液態(tài)鋰電池和固態(tài)鋰電池。固態(tài)鋰電池和傳統(tǒng)的鋰電池最主要的區(qū)別在于固態(tài)電池電解質(zhì)為固態(tài)，相當(dāng)于鋰離子遷移的場所轉(zhuǎn)到了固態(tài)的電解質(zhì)中。固態(tài)電池的優(yōu)勢主要有能量密度較高、熱穩(wěn)定性較好等。

鋰電池技術(shù)發(fā)展痛點及突破

1、鋰電池技術(shù)發(fā)展痛點

(1)缺乏高能量密度的正負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用

盡管鋰離子電池技術(shù)和市場快速發(fā)展使得電池能量密度已有明顯提升，然而缺乏可行的未來正極材料來繼續(xù)提高鋰離子電池的能量密度，給鋰離子電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展帶來了重大挑戰(zhàn)。

(2)鋰離子電池安全問題亟待解決

另一方面，鋰離子電池安全問題也是鋰離子電池技術(shù)發(fā)展的痛點之一。鋰離子電池安全問題的根源主要是電池的熱失控。主要是由于鋰離子電池內(nèi)部具有很強(qiáng)的燃爆條件，其內(nèi)部的易燃性材料如低熔點可燃有機(jī)脂類化合物、石墨負(fù)極材料都會成為相應(yīng)的“燃料”，在充放電以及運(yùn)行過程中不當(dāng)?shù)臒峁芾韺⒊蔀殇囯姵匕踩鹿实膶?dǎo)火索，最終引發(fā)燃爆事故。

2、鋰電池技術(shù)發(fā)展突破

(1)鋰電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計

鋰電池電芯集成方式的革新是鋰電池的重要結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，例如CTP(Cell To Pack)即跳過標(biāo)準(zhǔn)化模組環(huán)節(jié)，直接將電芯集成在電池包上，提高能量密度。

(2)固態(tài)電池技術(shù)

目前，鋰離子電池面臨著安全性差的問題，固態(tài)電池可在安全性、能量密度、溫度范圍等方面突破鋰離子電池的局限。

鋰電池技術(shù)發(fā)展方向及趨勢：短期提高電池能量密度、長期技術(shù)路線多元化

短期內(nèi)，提高鋰電池能量密度主要通過對現(xiàn)有材料體系的迭代升級和電池結(jié)構(gòu)革新來實現(xiàn)。其中，鋰電池材料體系的迭代升級包括正負(fù)極材料、電解液和隔膜的迭代升級;電池結(jié)構(gòu)革新又包括電芯、模組、封裝方式等的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和精簡。

從長期來看，由于磷酸鐵鋰電池能量密度上限較低，并且為了應(yīng)對不同應(yīng)用場景下的不同需求，鋰電池技術(shù)路線將朝多元化方向發(fā)展。除了酸鐵鋰電池和三元鋰電池之外，固態(tài)電池、磷酸錳鐵鋰電池、富鋰錳基電池等新型鋰電池技術(shù)路線的發(fā)展趨勢向好。

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