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

本文核心內容：鋰電池技術原理;鋰電池技術路線;鋰電池技術發(fā)展痛點;鋰電池技術突破;;鋰電池技術發(fā)展趨勢

鋰電池技術概況

1、技術原理及類型

(1)鋰電池技術原理

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，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài);放電時則相反。

(2)鋰電池的類型

按照電解質材料、電池外形、外包材料、正極材料、應用領域等不同分類方式，可將鋰電池分為以下幾類：

2、技術全景圖：四大細分技術領域

從鋰電池構成來看，鋰電池技術主要包括正極材料、負極材料、電解質和隔膜四個主要細分技術領域。其中，正極材料主要包括磷酸鐵鋰、三元正極、錳酸鋰等;負極材料主要包括碳系材料和非碳系材料;電解質主要包括液態(tài)電解質、固液復合電解質和固態(tài)電解質;隔膜主要包括干法隔膜和濕法隔膜。

鋰電池行業(yè)主要技術對比

根據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、三元鋰電池的技術特性，可以看出磷酸鐵鋰電池在安全性、經濟性、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)電池電解質為固態(tài)，相當于鋰離子遷移的場所轉到了固態(tài)的電解質中。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。

鋰電池技術發(fā)展痛點及突破

1、鋰電池技術發(fā)展痛點

(1)缺乏高能量密度的正負極材料產業(yè)化應用

盡管鋰離子電池技術和市場快速發(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部具有很強的燃爆條件，其內部的易燃性材料如低熔點可燃有機脂類化合物、石墨負極材料都會成為相應的“燃料”，在充放電以及運行過程中不當的熱管理將成為鋰電池安全事故的導火索，最終引發(fā)燃爆事故。

2、鋰電池技術發(fā)展突破

(1)鋰電池結構創(chuàng)新設計

鋰電池電芯集成方式的革新是鋰電池的重要結構創(chuàng)新，例如CTP(Cell To Pack)即跳過標準化模組環(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

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。

鋰電池技術發(fā)展方向及趨勢：短期提高電池能量密度、長期技術路線多元化

短期內，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構革新來實現(xiàn)。其中，鋰電池材料體系的迭代升級包括正負極材料、電解液和隔膜的迭代升級;電池結構革新又包括電芯、模組、封裝方式等的結構改進和精簡。

從長期來看，由于磷酸鐵鋰電池能量密度上限較低，并且為了應對不同應用場景下的不同需求，鋰電池技術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路線的發(fā)展趨勢向好。

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