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2015年锂离子电池现状及发展趋势分析
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【提要】锌空气电池比能量理论值是1350W?h/kg，实际上现在的比能量已达到了230Wh/kg，几乎是同体积铅酸电池的8倍。而铝空气电池的理论能量密度为8100Wh/Kg几乎是“皇帝”相当惊人，可见锌、铝空气电池的发展空间非常大。
来源：凤凰博客&作者：综合 & 09:03 |
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& & 讯，锌空气电池比能量理论值是1350W?h/kg，实际上现在的比能量已达到了230Wh/kg，几乎是同体积铅酸电池的8倍。而铝空气电池的理论能量密度为8100Wh/Kg几乎是“皇帝”相当惊人，可见锌、铝空气电池的发展空间非常大。& & 铅酸电池& & 现在绝大多数电动自行车还在用铅酸电池，原因是价廉，有需求就会有销路。& & 优点：铅酸电池的好处是不会发生爆炸并且价廉。因锂电池价格贵买一辆电动自行车要多付约1000元的钱，所以老掉牙的电池现在仍然有市场。& & 缺点：虽然铅酸电池现在技术很成熟了，但是能量密寿命比较短，1到2年寿命就到了。& & 如果每天都把电跑完再充电，铅酸电池只能勉强用一年，当然用一点就马上充电一点可延长铅酸电池寿命。而锂电池可以用3年以上；所以锂电池价格应该是前者的2.5倍才能够让群众满意。如果每天只用一半的电，铅酸电池就可以用1―2年，而锂电池可以用5―6年。&&& & 锌空气电池& & 锌空气电池又称锌氧电池，是金属空气电池的一种。一般采取抽换锌电极的办法进行“机械式充电”。更换电极的时间在几分钟即可完成。换上新的锌电极，“充电”时间极短，非常方便。& & 锌空气电池“比能”理论值是1350W?h/kg，比不上铝空气电池为8100Wh/Kg。现在的锌氧电池比能量已达到了230Wh/kg，几乎是铅酸电池的8倍。可见锌空气电池的发展空间也可以。& & 优点：此种电池得到发展，省去了充电站等社会保障设施的兴建。锌电极可在超市、电池经营点、汽配商店等购买，对普及此电池电动车十分有利。这种电池具有体积小，电荷容量大，质量小，能在宽广的温度范围内正常工作，且无腐蚀，工作安全可靠。& & 缺点：锌电极在电解还原过程中，比较耗能，每吨氧化锌还原成锌需要消耗2500度电，所以目前用在电动汽车上，成本较高。& & 现在试验电池的电荷容量仅是铅酸电池的5倍，不甚理想。但5倍于铅酸电池的电荷量已引起了世人的关注，美国、墨西哥，新加坡及一些欧洲国家都已在邮政车、公共汽车、摩托车上进行试用，也是一极有前途的电动车用电池。& & 锂电池& & 锂电池能量密度和铅酸电池相比，同样的体积量，是铅酸蓄电池1/3-1/5，而储蓄能量是铅酸蓄电池3-5倍。能量密度一般是40WH/KG（瓦时/千克）到45就很好了。锂电池的能量密度一直在进步，130--150WH/KG。不是很确定，而且和循环次数有关。至于“250Wh/kg”的能量密度是蓄电池领域的专家们估计出的锂离子电池理论上可实现的极限数字.而磷酸铁锂电池的能量密度稍微低一点，是锂电池里面偏低的，目前最低的是85WH/KG,最高的能做到120WH/KG。 & & 优点：动力锂电池能够大电流充放电。用于电动车辆、电动自行车、工具、便携式电子设备配套电源等。与动力铅酸电池比较：具有体积小、重量轻、使用寿命长、清洁环保等诸多优点，现已得到广泛应用。& （1）寿命是普通铅酸电池3-5倍；（2）重量轻，是普通铅酸电池4-5分之一；（3）体积小，是普通铅酸电池的三分之一；（4）环保无污染，无重金属污染；（5）使用更安全，没有酸液流出，没有过充、过放电现象；（6）免维护，而普通铅酸电池需要定期添加电解液，蒸馏水等；（7）性能更优越，自放电率低。电池从充满电后到电完全跑完后再进行充电为一个完整周期（而不是平时的随意充电次数），铅酸电池的充电周期一般为300次就基本报废，而锂电池的充电周期一般在1000次以上（磷酸铁锂的可达2000次）。& & 缺点：昂贵的锂电池，行驶里程短，充电久易爆炸。不安全就会难于推销，优点是车子比较轻，适合有钱女性朋友短距离不负重骑行！但有钱人往往坐汽车的多，所以销路在劳动人民范围是不容乐观的。& & 现在已研制出用于宇航工程的钛酸锂电池，其使用寿命可达30―50年！理论上主要原材料――锂电芯都是通过国家质量认证的，并经过短路、穿刺、撞击试验合格，绝对不会发生爆炸、起火！另外，我们在生产工艺上也层层把关，大电流充电老化，让其在出厂前经受超负荷考验，彻底归避安全隐患，让用户可以放心使用。 && & 铝-空气电池近年来通过开发各种新型的铝电极及相应电解质的添加剂，铝电池的研究取得了突破性的进展。特别是采用水溶液电解质的铝空气电池，已经广泛用于应急、备用电源；机动车辆和水下设施的驱动能源，构成了铝的应用电化学的一个重要分支。& & 优点：铝是一种高强度的能量载体，是开发电池的理想电极材料。铝空气电池的理论能量密度为8100Wh/Kg几乎是“皇帝”相当惊人，其发展空间非常大。& & 缺点：铝在空气或水溶液中易钝化并且在强碱性溶液中腐蚀速率大，严重降低铝阳极效率。因此铝阳极研究过程中需要解决的主要问题是提高电极的活化和抗腐蚀性能。在大电流密度工作时，内阻高，不能满足大动力下电源的电性能标准，阻碍了铝阳极材料的应用。并且在大功率输出时发热严重，必须配备热量输出系统，增加了系统的复杂性，成本会提高。大功率铝空气电池组必须有良好的通风，以保持通透一致性，如果增设供氧系统，效果会改善，但是会增加系统的复杂性；车子在颠簸的路面运行时，电能有波动。& & 如何确保电池不漏液？也是一个严重问题。如果漏液是规律避免不了，否可以设计允许漏液让它“拉在随身塑料袋”里，源源不断地补液，动态平衡即可。上述问题和复杂性总是得不到解决，是长期以来阻碍铝空气电池技术大规模推广应用的瓶颈。该电池实际的体积比能量只有100-150Wl/L与铅酸蓄电池相当。并且能否长期稳定运行依然不确定。但是铝空气电池在中国用于海上航标灯却非常适合。& & 美国铝业开发的铝空气电池能量密度达到锂电池的50倍！所以铝-空气电池是最有可能替代传统汽油实现零排放无污染的新能源。铝空气电池的理论能量密度为8100Wh/Kg，电动汽车续航里程可以达到1000英里，并且可长久使用。铝电池有望受到我们的科学研究关注。& & 用于自行车的动力，在20公里速度下功率会小很多为什么就不能优先考虑让自行车首先使用这电池呢？国内当务之急是研究出铝电池，尽管是它有缺点，不应等到一个东西十全十美以后才推广。技术完全成熟应该是在实践过程中不断地完善。是否可以设计加入一些简单的技术比如小电风扇散热或者是用容器水循环散热，得到的热水还可作为其它使用。也可以模仿CPU散热器原理散热。成为自行车的美丽的“装饰品”。凡是好处多于弊病的东西就应该及时推广。华而不实而资源紧张的东西还是等待将来发展吧。 &&& & 目前中科院等国内高等院校、科研单位早已开展了铝空、锌空电池的研究，研究界到目前为止还存在一定技术问题需要突破，比如，如何防止二氧化碳、水汽等物质与铝金属有报导，新型金属燃料电池在深圳研制成功。前景是，铝电池未来有望商业化。& & 报道称，据该项新发明的专利持有人介绍，与传统电池相比，该电池有三个特点，一是在世界上独创了以流动的液体作为正极材料，电流和功率大，可达千、万安培级；二是以铝作为材料，又解决了铝的自腐问题，在世界上首次实现了铝大电流应用；三是不需要充电桩，仅需要加入含固体的电池水，可以不受时间和空间的限制。所以比锂电池更加有前途。据深圳发明家协会相关专家介绍，该项目标志着我国新能源领域又将迈上一个新的台阶，并可大大减少对石油的依赖和环境的污染。前期已经在电动叉车上应用，效果非常好，未来投入工业生产后，适用范围广。相信能够使用在自行车上仅仅是时间问题。设计一人能跑1000公里应该不成问题。& & 据了解，在我国，锌空气电池和铝空气电池已列入研发范围。另据媒体报道，在2014年亚特兰大先进汽车电池会议上，美国铝业公司与以色列Phinergy公司就Phinergy铝空气电池的进一步研发问题签订了联合开发协议，目的是为了尽快地推动铝空气电池的商业化进程。有分析人士认为，除了美铝的最新研究成果外，特斯拉的专利技术也在瞄准金属空气电池，未来不排除铝空气电池出现真正商业化契机的可能。& & 铝在地球上分布很广泛。世界铝土矿资源分布广泛，遍及五大洲50多个国家，资源丰富，储量巨大。2002年底，我国铝土矿资源储量25亿吨，位居全球第6位。中国的铝多的是，产品一定会物美价廉的。所以铝电池应该成为中国能源发展的方向。& & 【电动车时代网短评】由于对环境的影响相对较小，电动汽车日益受到各国重视，其前景也被广泛看好。金属铝燃料电池具有原料丰富、成本低、无毒害、功率密度高、能量密度高等较优的电化学性能，是锂电池的能量级的若干倍。无论从民用还是从军用角度看，金属铝燃料电池都具有巨大的发展潜力和很好的产业化前景。& &&
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48小时点击排行2015年锂电池市场发展现状及2016年趋势预测
从2010年至2014年，比传统功能手机更耗电的智能手机以及平板电脑、电动汽车等新兴市场的崛起，推动了锂离子电池市场的快速发展和市场普及。到2014年全球锂离子电池市场规模快速发展到6646.5万kWh，是2010年的3倍多。在全球经济总体处于低谷徘徊的情况下，如此高速增长尤为难得。
执笔■真锂研究/墨柯&&网/于清教一、锂电池市场高速发展1、市场总体规模飞速扩大自1991年全球第一只商业化锂离子电池由日本索尼推向市场以来，锂离子电池产业发展已走到其第25个年头。经过20多年的发展，锂离子电池市场规模从无到有，先后超越镍镉电池、镍氢电池等其他二次电池而发展成为仅次于铅酸电池的第二大二次电池产品。欧洲知名产研机构Avicenne&Energy发布的统计数据显示，从1990年至2012年间，锂离子电池市场规模从0.5万kWh（1990年还处在试应用阶段）快速发展到3233.47万kWh（注：与国内统计的数据有所不同，主要原因是该机构对中国情况不是很了解），年均复合增长率高达49%，仅次于铅酸电池的3.26亿kWh。该机构的数据显示，2000年之前10年的锂离子电池市场规模的年均复合增长率高达70.8%，之后10年为年均27.1%。真锂研究对锂电市场的统计始于2010年。从2010年至2014年，比传统功能手机更耗电的智能手机以及平板电脑、电动汽车等新兴市场的崛起，推动了锂离子电池市场的快速发展和市场普及。到2014年全球锂离子电池市场规模快速发展到6646.5万kWh，是2010年的3倍多。在全球经济总体处于低谷徘徊的情况下，如此高速增长尤为难得。对于未来市场规模的预期，在综合考虑各种因素的情况下，真锂研究和中国电池网在去年预期的基础上有所调低，预计2020年全球锂离子电池市场规模将会超过2亿kWh，21世纪第二个10年的年均复合增长率接近25%。与此同时，铅酸电池市场规模到2020年前后预计将下降到2010年时2.7亿kWh左右的水平。此消彼长，大约在2022年或2023年前后，锂离子电池就将超越铅酸电池而成为市场用量最大的二次电池产品。&图1.&2010年至2020年全球锂电市场规模（单位：万kWh）（数据来源：真锂研究、中国电池网，2015年8月）锂离子电池自诞生之日起，就在抢占其他二次电池的市场份额，同时还在创造新的市场需求。锂离子电池首先切入手机、数码相机、笔记本等消费类电子产品市场，用了几年时间迅速一统天下，而镍镉电池、镍氢电池则快速退出这个市场。在目前镍镉电池用量最大的电动工具市场，2014年锂离子电池以60%的市场份额远超镍镉电池，而且市场份额还在进一步扩大。在目前镍氢电池用量最大的混合动力汽车（HEV）市场，占据85%市场份额的丰田和本田（丰田70%+本田15%）已开始采用锂离子电池，且用量逐步扩大。铅酸电池目前主要的应用市场是车辆启动、以电动二轮和三轮车为代表的交通工具、UPS电源等领域，其中车辆启动市场占比约70%。在这些领域，锂离子电池都已开始蚕食铅酸电池的市场份额。在开发更加节能的汽车产品的要求下，车企巨头正在纷纷开发采用“12V铅酸电池+48V锂离子电池”双电池启停系统的汽车产品，这种配备双电系统的汽车产品有望在2020年之前占据汽车市场的半壁江山（在12V启动电池本身，也有车企在考虑用锂离子电池替代铅酸电池）；而下一步的发展趋势也显而易见，就是放弃铅酸电池，开发只使用锂离子电池的xEV产品（xEV=HEV+PHEV+EV）。在电动自行车、电动三轮车、低速电动汽车等交通工具市场，锂离子电池用量都在快速增长。锂离子电池同时在创造新的市场需求。在平板电脑、电动汽车（PHEV+EV）、与分布式风光发电相配套的家庭储能等新兴市场，锂离子电池有的是不二之选，有的是首选。在尚未兴起的电网储能等市场，目前已开展的相关示范运行项目中，锂离子电池的用量显著超过其他二次电池（如极具代表性的国家电网张北风光储输示范项目等）。锂离子电池之所以能在市场上攻城掠地，主要得益于它快速下滑的价格。就性能而言，锂离子电池明显优于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等主要竞争对手。通过性能的优势，锂离子电池逐渐扩大了市场规模，而需求的增长直接导致产能扩张、制造成本下降，这又反过来刺激市场需求进一步增长。锂电池产业就这样走上了一条良性循环的发展道路。相对应的是，其他二次电池则在“市场需求下降→越来越不具规模效益→成本上升→市场需求进一步下降”的恶性循环道路上渐行渐远。
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