锂电池产业概况及其在储能中的应用

摘要：近年来锂电池的利用率越来越高，因此，研究锂电池产业具有重要的意义。本文从锂电池的工作原理出发，分析了目前锂电池产业的概述，并探讨了锂电池在储能中的应用。

关键词：锂电池 电动汽车 储能 正极

一、前言

目前，随着电动车市场的不断扩大，锂电池利用率也越来越高。电动汽车市场倾向于使用锂电池作为动力，因为锂电池有诸多优点，并且成本低。所以电动车市场的发展带动了锂电池产业的快速发展。因此，研究锂电池产业，并分析其在储能中的应用有非常重要的意义。

二、锂电池工作原理

锂电池的组成主要包括以下几部分：正极、负极、电解质、正负极引线、隔膜、安全阀、中心端子、绝缘材料、电池壳等等。其中正极、负极、电解质和隔膜是最重要的组成部分，可以有效的决定性能和价格。其工作原理如图：

锂电池用作储能的优点主要包括以下几点：储能的密度非常高，比能量达到120Wh/kg次；锂电池的自放电率较少；电压的平台非常高，达到3.6V；无记忆效应。另外，锂电池技术越来越成熟，正负极材料成本逐渐降低，所以锂电池的成本将进一步降低。

锂电池的关键技术主要包括以下几个方面：电池设计方面，正极次啊了理性性能及一致性方面，隔膜材料供应方面，高性能电解液合成技术，单体电池制造技术方面，电池组管理与保护技术方面。

三、锂电池产业概述

中国、日本和韩国是世界三大锂电池生产的国家，其产量占到全世界产量的90%以上。我国主要是四大锂电池企业，包括天津力神、比亚迪、比克、ATL等。这四个锂电池企业只有比亚迪涉及相关材料的研发生产，其它的主要以电芯和pack为主。可以从以下几个方面进行分析：

（一）锂矿概述

从现在已经探明的储量来看，锂资源集中在中国、阿根廷、智利以及维多利亚。最为丰富的是维多利亚。而我国锂矿产业方面，生产工艺需要进一步成熟，才能有效的保障生产。

（二）正极材料

分析碳酸铁锂产能，其主要生产厂商来自于美国的Valence、天津斯特兰以及A123。国内碳酸铁锂正极材料产能规模逐渐扩大，市场份额也逐年增多。目前，我国中信国安主要生产锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂。

（三）负极材料

锂离子电池的负极材料现在主要还是以碳材料为主，包括天然石墨、中间相碳微球以及人工石墨等等。目前，我国生产负极材料的企业包括上海杉杉、长沙海容、深圳斯诺、深圳贝特瑞等等。

（四）电解液

聚合物电解质是未来发展方向，分为全固态电解质和凝胶电解质。凝胶聚合物电解质的研究主要集中在PEO基、PVDF基、PAN基等领域，通过溶解对应的聚合物冷却后得到，在室温下变成弹性凝胶，离子电导率与液态电解液在同一水平。

四、锂电池在储能中的应用

（一）锂电池应用及市场前景

锂电池的应用范围非常广，其应用前景被普遍看好。其应用前景主要可以从以下几个方面进行分析：第一，锂电池的使用可以有效的满足新能源并网的需求。采用锂电池可以有效的改善电能的质量，做到消峰填谷，保障新能源连续发电。第二，锂电池分布式储能，应用于工厂，楼宇中，其主要目的是可以有效的消峰填谷。第三，目前电动车的应用越来越广泛，尤其是现在环保放在重要的位置上，电动车安全环保，大有替代柴油汽油车的趋势。而电动车需要充电，这就需要锂电池应用于电动车充电站内，同时锂电池用于电动汽车的储能电池。第四，偏远地区供电困难，可以采用锂电池。第五，可以用于电网侧，比如变电站储能，以此来有效的减小电网扩容投资。

另外，锂电池储能市场前景也被普遍看好，每年的使用率也逐渐的增多。根据中金公司的研究，2020年底我国储能电池总容量达到1260万千瓦。

（二）锂电池在储能应用中的发展方向

高比容量、低成本、高寿命方向是下一代锂电池的发展方向。目前来看，锂电池性能指标能够满足市场需要，但在未来要在安全性，使用寿命，经济方面多下功夫。同时技术方面需要解决以下几个问题：第一，一致性制造技术；第二，高比能力锂电池正极材料的进一步研究；第三，安全性及使用寿命；第四，热量管理技术；第五，系统状态监控及均衡技术方面等等。

五、结语

总之，目前锂电池储能行业在技术上，应用上，市场前景上都处于上升阶段，如何有效的保障锂电池的技术更新，更加有效的满足市场需要是需要进一步改进的地方。在未来随着技术水平的提升，成本的逐渐下降，锂电池在储能应用上将得到更大的空间，市场前景非常好。

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（作者简介：陈强，本科学历，中国著名新能源，新材料专家，致力于锂材料，锂电池及其相关产品的研究、开发，已经获得幾十项国内外专利，是中国锂电池研发领域的代表人物。单位：天津中能锂业有限公司。）