本文隻談市場上應用涉及概念,意在快速普及知識,不談技術,技術牛可以繞行。
一、锂電池
嚴格意義上說,锂電池分為兩種:锂金屬電池和锂離子電池。這是根據锂存在的形态來定義的,锂金屬電池是用金屬锂做電極,而锂離子電池則是以離子形态存在于電極。
锂金屬電池通過金屬锂的腐蝕或叫氧化來産生電能的,用完就廢了,不能充電,因此也稱一次電池。锂離子電池則是利用锂離子的濃度差進行儲能和放電,電池中不存在金屬锂,因此也稱锂二次電池。目前所應用于手機、相機、電動工具、電動汽車、儲能、通信基站等可充锂電池,均為锂離子電池。一般市場上大多數常用可見的锂電池均為锂離子電池,大家也習慣簡稱為锂電池,本文所稱锂電池也主要指锂離子電池。
1、锂電池分類
市場上習慣用的兩種分類方式:按極片材料分類和按産品外觀分類。
A、按極片材料分類
正極材料:磷酸鐵锂電池(LFP)、钴酸锂電池(LCO)、錳酸锂電池(LMO)、(二元電池:鎳錳酸锂/鎳钴酸锂)、(三元:鎳钴錳酸锂電池(NCM)、鎳钴鋁酸锂電池(NCA))
負極材料:钛酸锂電池(LTO)、石墨烯電池、納米碳纖維電池
關于市場上的石墨烯概念,主要是指石墨烯基電池,即在極片中加入石墨烯漿料,或在隔膜上加入石墨烯塗層。鎳酸锂、鎂基電池市場上基本不存在。
B、按産品外觀分類
分為:圓柱、軟包、方形。
圓柱和方形外包裝多為鋼殼或者鋁殼。軟包外包裝為鋁塑膜,其實軟包也是一種方形,市場上習慣将鋁塑膜包裝的稱為軟包,也有人将軟包電池稱為聚合物電池。
對于圓柱形锂離子電池,其型号一般為5位數字。前兩位數字為電池的直徑,中間兩位數字為電池的高度。單位為毫米。例如18650锂電池,它的直徑為18毫米,高度為65毫米。
C、按電解質材料的不同
锂離子電池分為液态锂離子電池(LIB)和聚合物锂離子電池(PLB)。
液态锂離子電池使用液體電解質(目前動力用電池多為此種)。聚合物锂離子電池則以固體聚合物電解質來代替,這種聚合物可以是“幹态”的,也可以是“膠态”的,目前大部分采用聚合物凝膠電解質。關于固态電池,嚴格意義上的是指電極和電解質均為固态的。
D、按電池實用性能分類
功率型電池和能量型電池。能量型電池以高能量密度為特點,主要用于高能量輸出;功率型電池以高功率密度為特點,主要用于瞬間高功率輸出、輸出的電池。而功率能量型锂電池是伴随着插電式混合動力車的出現而出現的。它要求電池儲存的能量較高,可以支持一段距離的純電行駛,也要具備較好的功率特性,在低電量的時候進入混合動力模式。
簡單理解,能量型類似于馬拉松選手,要有耐力,就是要求高容量,對大電流放電性能要求不高;那麼功率型就是短跑選手,拼的是暴發力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不遠。
2、锂電池材料構成
四大主材:正極材料、負極材料、隔膜、電解液
輔材:NMP、銅箔、鋁箔、鋁殼蓋闆、導電劑、粘結劑、其他(EMD)等。
3、制作工藝
锂電池的制造流程可分為電極制片、電芯裝配、激活檢測和電池組裝四個主要工序。其中,電極制片又包括正極片和負極片制作,主要環節包括配料、攪拌、塗布、輥壓、分切和極耳等步驟。
4、生産所需設備
按照锂離子電池的生産流程,锂電設備主要可以分為前端設備、中端設備和後端設備。
前端設備主要是針對電極制片工序,包括真空攪拌機、塗布機、輥壓機和分切機等。塗布工藝要求将攪拌後的漿料均勻地塗在金屬上,厚度精确到3μm以下,分切要需要保證切片表面不能存在任何毛刺,否則會對後續工藝産生很大影響。因此,前端設備是電池制造的核心設備,關乎整條生産線的質量。
中端設備主要覆蓋電芯裝配工序,主要包括卷繞機或疊片機、電芯入殼機、注液機以及封口焊接等設備。
後端設備主要覆蓋電芯激活化成、分容檢測以及組裝成電池組等工藝。相對而言,中後端設備如入殼、封口、檢測等機器相對簡單,技術要求不高。
5、锂電池應用
主要分為三大塊:數碼類、動力類、儲能類。
數碼類:手機、平闆、筆記本電腦、電動玩具、MP3/MP4、耳機、充電寶、航模、移動電源等。
動力類:主要指電動交通工具,電動自行車、新能源汽車等。
儲能類:主要應用于基站電源、清潔能源儲能、電網電力儲能、家庭光儲系統等。
6、锂電池相關參數及發展方向
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