3C领域地锂电池应用-3

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1、实用标准文案专题：3C领域对锂电池的需求主要结论：1，到2015年，3C领域对锂的需求平均增速18%2，长期来看锂电池被新技术替代是必然，但是在近3-5年内不必过分担心一、锂电池简介一个典型的锂离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液四部分组成。锂离子二次电池的正极为钴酸锂、锰酸锂等锂化合物的粉体，涂覆在铝箔上；负极为石墨或其它材料（钛酸锂等），涂覆在铜箔上；正负极之间用一层多孔塑料膜隔开，通常采用微孔聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）或两者的复合膜（PE-PP-PE）；正负极和隔膜一般浸在溶有LiPF6或者LiAsF6电解质的碳

2、酸乙烯酯（EC）和碳酸二乙酯（DEC）的混合溶剂形成的电解液中。图1锂离子电池的构成正极金属（铜、铝等）正极材料（钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等）负极金属（铜、铝等）负极材料（石墨、钛酸锂等）隔膜电解液碳酸锂烯烃有机溶剂六氟磷酸锂数据来源：天弘基金（一）锂电池正极最早的商业化应用的锂电池正极材料是钴酸锂文档大全实用标准文案，由于其比容量高、循环次数长，被广泛应用于对比容量要求较高的消费类电子品中（目前的固态锂电池的正极大多也是用钴酸锂的）。但是，随着钴酸锂的使用和锂电需求领域的扩展，钴酸锂的问题也就暴露出来：首先是其安全性比较

3、差，在高温工作、隔膜破损等情况下，甚至会发生爆炸；其次，钴资源稀缺，导致钴酸锂造价昂贵，应用于大型电池领域的成本太高。为此，后来市场中又出现了许多其他锂化合物正极。其中，具有橄榄石结构的磷酸铁锂是较早出现的材料，不仅价格便宜，而且安全性和稳定性好，隔膜穿刺也不会发生爆炸。但是磷酸铁锂的问题在于其比容量低、正极材料振实密度低（只有0.8-1.3，钴酸锂的一般会在2.5以上），所以体积是限制其未来发展的最大问题。另一个致力于解决钴酸锂成本问题的方案是发展镍酸锂。镍酸锂的晶体构造与钴酸锂类似，理论比容量与钴酸锂相当，但是镍的价格只

4、有钴的一半，是理想的替代钴酸锂的材料。但是目前技术水平下很难制得理想的层状结构的镍酸锂，而是混杂着二价镍、三价镍和锂离子的混合体，导致最终产品稳定性差，因此目前镍酸锂并没有实际商用。目前结合众多锂正极材料优点的三元材料成为新的发展方向。三元材料简单地理解是锰酸锂和钴酸锂的平均化产物，其能量密度虽然不及钴酸锂，但是仍然比较高，且安全性较好、价格相对便宜。其中镍钴铝材料最早由日本开发，是在全球发展比较成熟的三元正极材料，目前已经普遍应用于笔记本电脑电池，特斯拉轿车使用的INR18650电池就是镍钴铝三元材料。但是镍钴铝电池的问题

5、在于其高温状态下的安全性较差（因此特斯拉轿车才使用了复杂的电控系统来精确控制每块电池的温度）；与此相对地，镍钴锰酸锂电池的安全性较好，但是问题是比容量相对于镍钴铝电池明显要低，目前小型电池领域应用较多。表1钴酸锂各类锂离子电池正极材料对比钴酸锂镍酸锂锰酸锂磷酸铁锂镍钴锰镍钴铝主要应用的晶格结构层状层状尖晶石橄榄石层状层状开路电压3.7V3.3V3.8V3.2V3.7V3.7V理论比容量（mAh/g）274274148170--实际比容量（mAh/g）160200110135160190循环寿命（次）>500>500>500>

6、2000>800>800工作温度（摄氏度）-20~50-20~50-20~50-20~75-20~55-20~55资源丰富程度稀缺丰富丰富丰富较丰富较丰富安全性低低较高高较高较高环保性低较低好好较低较低应用领域电子设备电子、动力动力用动力用电子、动力电子、动力最新进展提高安全性试验阶段，提高稳定性部分汽车动力比亚迪汽车动力丰田普锐斯汽车动力特斯拉汽车动力最主要有点能量密度高性价比高便宜热稳定性好、便宜安全性和性价比较好比容量较高、便宜最主要缺点钴稀缺难制备低温性能差文档大全实用标准文案高温性能差、比容量低比容量低、品质控制较

7、难高温安全性差数据来源：天弘基金表2三元材料中各元素对应的性能（简单总结，实际情况要更复杂）三元材料中的元素对应电池的性能典型产品镍高比容量、低安全性、成本折中81515NCA钴较高比容量、安全性折中、高成本111镍钴锰锰低比容量、高安全性、低成本数据来源：天弘基金不过，虽然近年来随着更多的锂正极材料被开发出来，钴酸锂的市场占比正在逐年下降，但是钴酸锂依然是全球使用最多的锂电池正极材料。这主要是因为目前锂电池最大的下游是电子类产品，这类产品对电池的比容量要求远高于对其安全性的要求。至于使用不同的正极材料是否会造成单位材料用锂

8、量的变动，通过对比可以发现，目前主流的钴酸锂和三元材料在用锂量方面的差异很小，用料的差异对全球锂需求的影响不大。图2全球各类锂电池使用量图3各类锂电池正极材料消耗碳酸锂的量数据来源：IIT数据来源：天弘基金（二）锂电池负极锂离子电池的负极主要使用电势位低的石墨材料。由于目前石墨负极的理论比