什么是锂离子电池？

1. 什么是锂离子电池？

电池是一种电力来源，由一个或多个 具有外部连接的电化学电池，用于为电气设备供电。 锂离子或锂离子电池是一种可充电电池，它使用 锂离子可逆还原来储存能量，并以其高能量而闻名 能量密度。

2. 锂离子电池的结构

一般来说，大多数商业锂离子电池使用插层化合物作为 活性材料。 它们通常由多层材料组成 以特定顺序排列以促进电化学过程 使电池能够储存和释放能量——阳极， 正极、电解质、隔膜和集流体。

什么是阳极？

负极作为电池的组成部分，在容量、 性能和电池的耐用性。 充电时，石墨阳极 负责接受和储存锂离子。 当电池处于 放电后，锂离子从阳极移动到阴极，从而 产生电流。 通常是最常见的商业阳极 是石墨，其在 LiC6 的完全锂化状态下与最大 容量为1339 C/g（372 mAh/g）。 但随着科技的发展，新的 人们已经研究了硅等材料来提高能量密度 用于锂离子电池。

什么是阴极？

阴极的作用是在充电过程中接受和释放带正电的锂离子 当前周期。 通常由层状氧化物的层状结构组成 (例如钴酸锂)、聚阴离子(例如磷酸铁锂)或 涂覆在集电器（通常 由铝制成）。

什么是电解质？

作为有机溶剂中的锂盐，电解质充当介质 充电过程中锂离子在阳极和阴极之间移动 放电。

什么是分隔符？

作为一层薄膜或非导电材料层，隔膜的作用是 防止阳极（负极）和阴极（正极） 短路，因为该层可渗透锂离子但不可渗透电子。 它 还可以保证充电时电极之间离子的稳定流动 和放电。 因此，电池可以保持稳定的电压并减少 过热、燃烧或爆炸的风险。

什么是集电体？

集电器旨在收集由 电池的电极并将其输送到外部电路，即 对于确保电池的最佳性能和使用寿命非常重要。 和 通常，它由薄铝片或铜片制成。

3. 锂离子电池的发展历史

对可充电锂离子电池的研究可以追溯到 20 世纪 60 年代，这是 最早的例子是 NASA 于 1965 年开发的 CuF2/Li 电池。 还有石油危机 20世纪70年代风靡全球，研究人员将注意力转向替代品 能源，因此产生最早形式的突破 现代锂离子电池的诞生是因为重量轻、能量高 锂离子电池的密度。 与此同时，埃克森美孚的斯坦利·惠廷汉姆 (Stanley Whittingham) 发现锂离子可以插入 TiS2 等材料中 制作可充电电池 

所以他试图将这种电池商业化，但是 由于成本高且电池中存在金属锂而失败。 1980 年，人们发现新材料可以提供更高的电压，并且性能更佳 在空气中稳定，后来被用于第一个商用锂离子电池， 尽管它本身并没有解决长期存在的问题 同年，Rachid Yazami发明了锂石墨 电极（阳极）。 然后在 1991 年，世界上第一个可充电锂离子电池 电池开始进入市场 

2000年代，锂离子电池的需求 随着便携式电子设备的流行，电池的数量增加，这推动了 锂离子电池更安全、更耐用。 电动汽车是 2010年代推出，为锂离子电池创造了新的市场。 这 开发新的制造工艺和材料，例如硅阳极 和固态电解质，持续提高性能和安全性 锂离子电池。 如今，锂离子电池已成为人们生活中不可缺少的能源。 我们的日常生活，因此新材料的研发和 技术正在不断提高性能、效率和安全性 这些电池。

4.锂离子电池的种类

锂离子电池有多种形状和尺寸，并非所有 他们是平等的。 通常锂离子电池有五种。

l 钴酸锂

钴酸锂电池由碳酸锂和 钴，也称为钴酸锂或锂离子钴电池。 它们具有氧化钴阴极和石墨碳阳极以及锂离子 放电期间从阳极迁移到阴极，流动方向相反 当电池充电时。 就其应用而言，它们用于便携式 电子设备、电动汽车和可再生能源存储系统 由于其比能量高、自放电率低、工作效率高 电压和温度范围宽。但要注意安全问题 与高温下热失控和不稳定的可能性有关 温度。

l 锰酸锂

锰酸锂（LiMn2O4）是常用的正极材料 锂离子电池。这种电池的技术最初是 于 20 世纪 80 年代发现，首次发表在《材料研究》杂志上 1983 年公报。 LiMn2O4的优点之一是具有良好的导热性 稳定性，这意味着它不太可能经历热失控，这 也比其他类型的锂离子电池更安全。 此外，锰是 丰富且广泛可用，这使其成为比 到含有有限资源（如钴）的正极材料。 因此， 它们经常出现在医疗设备和装置、电动工具、电动工具中 摩托车和其他应用。 尽管 LiMn2O4 有其优点，但其性能较差 与LiCoO2相比，循环稳定性，这意味着它可能需要更多 频繁更换，因此可能不太适合长期储能 系统。

l 磷酸铁锂（LFP）

磷酸盐通常用作磷酸铁锂电池的阴极 称为磷酸锂电池。 它们的低电阻提高了它们的热性能 稳定性和安全性。 它们还以耐用性和长生命周期而闻名， 这使它们成为其他类型锂离子电池最具成本效益的选择 电池。 因此，这些电池经常用于电动自行车 以及其他需要长生命周期和高安全水平的应用。 但其缺点使其难以快速发展。 首先，相比 与其他类型的锂离子电池相比，它们的成本更高，因为它们使用稀有和 昂贵的原材料。 此外，磷酸铁锂电池还具有 较低的工作电压，这意味着它们可能不适合某些 需要更高电压的应用。 其更长的充电时间使其成为 在需要快速充电的应用中的缺点。

l 镍钴锰酸锂（NMC）

锂镍锰钴氧化物电池，通常称为 NMC 电池由多种通用材料制成 锂离子电池。 由镍、锰和镍的混合物构成的阴极 含有钴。 其能量密度高、循环性能好、 使用寿命长，成为电动汽车、电网储能的首选 系统和其他高性能应用程序，这进一步做出了贡献 电动汽车和可再生能源系统的日益普及。 到 增加容量，使用新的电解质和添加剂使其能够 充电至 4.4V/cell 或更高 

自此以来，出现了使用 NMC 混合锂离子电池的趋势 该系统具有成本效益并提供良好的性能。 镍、锰、 和钴是三种活性材料，可以轻松组合以适应广泛的应用 一系列需要的汽车和能源存储系统 (EES) 应用 经常骑自行车。 从中我们可以看出NMC家族正在变得越来越强大 然而，其热失控、火灾隐患和环境影响等副作用 担忧可能会阻碍其进一步发展。

l 钛酸锂

钛酸锂，通常称为钛酸锂，是一种具有 用途不断增加。 由于其卓越的纳米技术，它能够 快速充电和放电，同时保持稳定的电压，这使得它 非常适合高功率应用，例如电动汽车、商业 和工业储能系统、电网级存储 

连同其 安全可靠，这些电池可用于军事和航空航天 应用，以及存储风能和太阳能以及构建智能 网格。 此外，根据 Battery Space 的说法，这些电池可以 用于电力系统关键备份。 尽管如此，钛酸锂 电池往往比传统的锂离子电池更贵，因为 生产它们所需的复杂制造过程。

5、锂离子电池发展趋势

全球可再生能源装置的增长有所增加 间歇性能源生产，造成电网不平衡。 这导致了 对电池的需求。同时关注零碳排放并需要移动 远离化石燃料（即煤炭）进行电力生产提示更多 政府鼓励太阳能和风力发电装置。 这些 安装适合存储多余电力的电池存储系统 生成的 

因此，政府对锂离子电池的激励措施 安装也推动了锂离子电池的发展。 例如， 全球三元锂离子电池市场规模预计将从 2022年为100万美元，2029年为10万美元；预计复合年增长率为 % 从 2023 年到 2029 年。 以及日益增长的重型应用需求 预计负载3000-10000的锂离子电池最快 在预测期内（2022-2030 年）不断增长的细分市场。

6. 锂离子电池投资分析

锂离子电池市场行业预计将从 51.16 美元增长 2022 年 10 亿美元，到 2030 年将达到 1181.5 亿美元，年复合增长率 预测期内（2022-2030）增长率为 4.72%，这取决于 有几个因素。

l 最终用户分析

公用事业部门的安装是电池储能的关键驱动力 系统（BESS）。 该细分市场预计将从 2021 年的 22.5 亿美元增长到 2030 年将达到 59.9 亿美元，复合年增长率为 11.5%。 锂离子电池表现出更高的34.4% 由于增长基数较低，复合年增长率。 住宅和商业储能 细分市场是2030年具有55.1亿美元巨大市场潜力的其他领域， 2021 年为 16.8 亿美元。 工业部门继续迈向 零碳排放，公司在未来两年做出净零排放承诺 几十年。 电信和数据中心公司处于减少成本的最前沿 碳排放，更加关注可再生能源。 全部 这将推动锂离子电池的快速发展 公司想方设法确保可靠的备份和电网平衡。

l 产品类型分析

由于钴的价格较高，无钴电池是其中之一 锂离子电池的发展趋势。 高压LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO） 具有高理论能量密度，是最有前途的无钴材料之一 进一步的正极材料。 进一步，实验结果证明 LNMO电池的循环和倍率性能通过使用 半固体电解质。 这可以认为阴离子 COF 能够 通过库仑相互作用强烈吸收 Mn3+/Mn2+ 和 Ni2+， 抑制它们向阳极的破坏性迁移。 因此，这项工作将 有利于LNMO正极材料的商业化。

l 区域分析

亚太地区将成为最大的固定式锂离子电池市场 2030 年，由公用事业和工业驱动。 它将超越北美 2030 年欧洲市场规模将从 12.4 亿美元增长至 70.7 亿美元 2021 年复合年增长率为 21.3%。 北美和欧洲将是下一个最大的 市场，因为他们的目标是在未来实现经济和电网脱碳 二十年。 拉美地区的复合年增长率最高，为 21.4%，因为 其尺寸较小且底座较低。

7. 高品质锂离子电池需要考虑的事项

购买光电太阳能逆变器时，不仅要看价格，还要看质量 考虑到这一点，还应牢记其他因素。

l 能量密度

能量密度是每单位体积储存的能量。 更高 重量和尺寸更小能量密度更广泛充电间 循环。

l 安全

自爆炸以来，安全性是锂离子电池的另一个重要方面 以及充电或放电时可能发生的火灾，因此有必要 选择具有改进安全机制的电池，例如温度传感器 和抑制物质。

l 类型

锂离子电池行业的最新趋势之一是 固态电池的开发，具有一系列优点，例如 更高的能量密度和更长的生命周期。 例如，使用 电动汽车中的固态电池将显着增加其续航里程 能力和安全性。

l 充电速率

充电速率取决于电池安全充电的速度。 有时电池需要很长时间才能充电才能使用。

l 寿命

没有一种电池可以在整个使用寿命内运行，但也有一个失效日期。 检查是否过期 购买前的日期。 锂离子电池具有固有的更长的使用寿命 寿命取决于其化学成分，但每种电池都彼此不同，具体取决于 类型、规格及其制造方式。 高品质电池将 由于内部采用优质材料制成，因此使用寿命更长。