我国锂离子电池产业现状及国内外应用情况

李凌云， 任 斌

（1.天津电源研究所，天津 300384；2.海军装备部，北京 100841）

我国锂离子电池经过十几年的飞速发展，取得了惊人的成绩，锂离子电池的年产量已达到国际年产量的三分之一。在产品应用方面，锂离子电池受到越来越多的关注，其应用范围也在不断被拓展。

1 国内锂离子电池产业概况

锂离子二次电池（简称“锂离子电池”）是继氢镍电池之后的新一代可充电电池，是日本索尼公司于1990年开发成功，并于1992年进入电池市场。我国是在80年代初期开始进行锂离子电池的开发研制工作的，1995年的年产量大约为3 100万只，经过十几年的飞速发展，2011年锂离子电池的年产量已达到近23亿只，产量在16年间增长了70倍。我国现已是全球电池制造大国，但我国锂离子电池产业却是近几年才快速成长起来的。我国锂离子电池产业化始于1997年后期，走过了一条引进、学习、研发的产业化道路。2000年我国的锂离子电池年产量仅为0.35亿只，与韩国相近，而当时日本年产量已达5亿只，约占全球市场90%多。进入2001年以后，随着深圳比亚迪、比克、邦凯、天津力神等锂离子电池企业的迅速崛起，我国的锂电池产业开始进入快速成长阶段，2004年达到8亿只，在全球市场的份额猛增长38%，仅次于日本。在其后的几年间，我国的锂离子电池全球份额稳定在30%左右，自此形成了中日韩三足鼎立的局面。2011年三国产量约占到世界产量的94%左右，根据中国化学与物理电源行业协会的统计分析，2011年全球锂离子电池产量约为53亿只，同比增长7%。其中，日本企业16亿只，约占全世界产量的30.1%，韩国企业18亿只，约占33.9%，中国企业15.5亿只，约占29.2%。

2011年我国锂离子电池产量超过23亿只（含日本、韩国等国企业在中国的产量约7.5亿只），同比2010年增长15%以上。主要市场为手机市场，其次为笔记本电脑市场，具体市场划分如图1。

我国锂离子电池产业经过十几年的快速发展，涌现了一批优秀的锂离子电池生产企业，2011年我国前十大锂离子电池企业的产量合计为16.1亿只，占全国总产量的70%，其中外资企业四家，产量为8亿只，占全国的34.7%；国内企业六家，8.1亿只，占全国的35.2%[1]。具体如表1所示。

2 国内外锂离子电池的的应用情况

图1 2011年锂离子电池产量产业市场划分情况

随着新材料的出现和电池设计技术的改进，锂离子电池的应用范围不断被拓展。民用领域已从信息产业（移动信息产业，移动电话、笔记本电脑等）扩展到能源交通（电动汽车、电动助力车等），而在航空、航天、军事等领域，锂离子电池也被越来越多地推广、应用。根据不同的功能要求，本文对锂离子电池进行了市场细分，如表2所示。

表1 我国前十大锂离子电池企业产量

表2 锂离子电池的类别划分

2.1 电动汽车应用领域

随着世界石油资源的日益枯竭，汽车的动力源将不得不逐步摆脱石油资源的束缚而采用一些新的能源，这直接推动着汽车业的一次重大技术革命，未来新能源汽车替代传统汽车趋势将成为必然。而锂离子电池则是电动汽车较为理想的车用蓄电池动力。主要在于：首先锂离子电池拥有高比能量，且自放电率低；其次，它工作电压较高，一个锂离子电池单体的工作电压为3.7 V（平均值），相当于三个串联的镉镍或氢镍电池；同时，锂离子电池不含镉、铅、汞等有毒有害物质，被视为绿色、无污染电池。

目前在国内市场，动力锂电池的销售量还很低，锂电池的销售收入主要来源于手机、电脑等小型锂电池领域，然而一台纯电动车是单个手机电池耗用量的一万倍左右，随着未来新能源汽车逐渐走向成熟，锂电池的需求也将越来越大。一些具有实力的整车制造商正在布局未来锂动力电池产业的发展：通用汽车在美国密歇根州的锂电池生产基地宣布正式投产；大众汽车也宣布与日本电池开发商三洋公司缔结合作协议，两家将携手开发基于锂离子技术的新型高效高能的电池模块系统；雷诺-日产位于英国森德兰的高级锂电池工厂已经动工。在国内，万向集团锂动力电池生产基地已正式投产，并为上海世博会提供了电动汽车和混合动力车用锂离子电池；天津力神股份有限公司将在重庆建设生产基地，开始生产封装锂动力电池，为重庆电动汽车产业配套；上海汽车不仅与比亚迪、上海空间电源研究所加强合作，同时也与在全球锂电池领域技术领先的美国A123组建了合资公司，开发生产和销售车用动力电池系统。锂离子电池将在电动汽车领域取得很好的应用前景。

2.2 航天应用领域

因锂离子电池具有循环寿命长、比能量高、无记忆效应等优点，近几年被越来越多的国家应用于航天器领域，美国航天局（NASA）、Eagle-Picher电池公司、欧空局（ESA），法国的 SAFT公司，日本的JAXA都在致力于研究把锂离子电池技术用于星级登陆器、低轨道/地球同步轨道飞行器及其它航天设备等。

国际上，锂离子电池在空间电源领域的应用早已进入工程化应用阶段。目前已有几十颗航天器采用了锂离子电池作为储能电源。锂离子电池在航天领域的发展势头非常强劲。ESA在2003年发射的火星快车项目的储能电源采用了锂离子电池，电池组比能量为115Wh/kg；2003年NASA发射的勇气号和机遇号火星探测器也采用了锂离子电池。

锂离子电池的质量只是同等容量镉镍电池、氢镍电池的一半，体积也比后者分别小40%～50%和20%～30%。若能以大容量锂离子电池作为小卫星的储能电源，预计可使小卫星电压系统的质量减少50%，体积减小30%，不但满足了小卫星对电源系统越来越高的要求，同时也达到了提高有效载荷、减轻卫星发射质量的目的，从而可以产生明显的技术经济效益。我国第一颗以锂离子电池为储能电源的小卫星已于2008年实现在轨成功运行。该电池组质量仅为3 kg，而传统电池至少是9 kg。除了电池质量是卫星电源的一项重要参数，电池的高比能量、长寿命等指标对卫星来说都是极其重要的，目前国内空间用圆形锂离子电池的比能量已达到110～140Wh/kg，在电池地面寿命试验方面，高轨卫星，80%放电深度，已达到15年寿命水平；低轨卫星，30%放电深度，已达到5年寿命水平。

2.3 航空应用领域

在阿富汗战争和伊拉克战争中曾使用小型无人侦察机，其动力电源为锂离子电池。其中最有名的是航空环境公司研制的“龙眼”（dragoneye）无人机。该无人机重2.3 kg，升限90～150m，以76 km/h速度飞行，可飞行60min。具有全自动，可返回和手持发射等特点。据报道美海军陆战队为每个连队都配备“龙眼”小型无人侦察机。继小型无人机后，又有微型无人侦察机试飞成功，如航空环境公司研制的“黄蜂”无人机，桑德斯公司研制的“微星”无人机。这些微型无人机均使用锂离子电池作为动力源[2]。

2.4 其他应用领域

锂离子电池早已被应用在欧美发达国家的军事作战系统中，例如：单兵系统、陆军战车、军用通信设备等。

对于军用的水下航行设备（例如潜艇），在水下航行时间越长，其隐蔽性就越强。锂离子电池以其优于铅酸电池的质量比容量、循环寿命长、充电时间短等特征，已被欧美发达国家应用于潜艇及水下航行器。

部队在野外宿营时，要靠发电机来供电，但发电机的声音，辐射热将降低其隐蔽性，若采用锂离子电池做成的电源为指挥所、战地医院供电，则可以提高隐蔽性。

3 结论

锂离子电池技术已不是一项单纯的产业技术，它已成为攸关信息产业和新能源产业的重要能源。我国锂离子电池产业发展的前景广阔，但产业基础薄弱，一方面技术层面有待进一步提高，特别是安全性问题；另一方面新兴产业容易引起地方政府及相关企业盲目投资、重复投资等问题。如何科学合理地规划国家锂资源发展，优先掌握锂电池-新能源产业的发展先机，如何利用和掌握好这项西方发达国家激烈竞争的高新技术产业和朝阳产业，这不仅需要锂资源企业的科学决策，也需要各级政府与相关管理部门的合理约束与科学规划。在科学技术迅猛发展的今天，希望锂离子电池产业能够扎实、良性地发展，也希望在更多高科技领域进行推广和应用。

[1] 刘彦龙.中国锂离子电池产业发展现状[J].电池世界，2012（9）：34.

[2] 安平，王剑.锂离子电池在国防军事领域的应用[J].新材料产业，2006（9）：38.