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按照内部材料的组成可分为:
化学类材料:钴酸锂(锰酸锂,镍酸锂、三元材料、磷酸亚铁锂)、石墨类负极(人 造石墨、天然石墨、MCMB、改性天然石墨)、隔膜、电解液、导电剂(石墨类:KS-6, SO;导电炭黑,如Super P、乙炔黑、科琴黑等)、PVDF(聚偏二氟乙烯,其分子量30 万~60 万不等,是正极最常用的粘结剂)、NMP (N-甲基吡咯烷酮,良好的有机溶剂,能较快溶解PVDF)、草酸(用于铜箔的表面清洗及微腐蚀,增强基体与粘结剂之间的粘结附着力)、SBR(丁苯橡胶,乳胶型粘结剂, SBR 与CMC 混合一起使用作为负极材料的水性粘结剂)、CMC(羧甲基纤维素钠,果胶,与SBR 混合使用,用于分散和增稠)、PTC(高分子正温度系数热敏电阻,超过某一温度绝缘,低于该温度电学导通)、高温胶纸(对极片两端和极耳进行机械与电学保护以及作为终止带使用)、铜箔(一般使用电解铜箔,负极集流体,单双面光铜箔一般配油性料, 双面毛铜箔一般配水性料)、铝箔(压延铝箔,正极集流体)等;
五金类材料:钢壳、铝壳、盖帽、隔圈、铝带、镍带、铝镍复合带等;
电极:电极是电池的基本组成部分,有正极和负极组成。锂离子电池的电极材料主要
包括:主要成分:即活性物质,是直接参加电化学反应的物质。锂离子电池的正极活性物质是锂脱嵌化合物,目前已使用有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、三元(镍钴锰酸锂)、磷酸亚铁锂等。负极活性物质主要有石墨化碳材料、无定形碳材料、氮化物、硅基材料、新型合金和其他材料。 次要成分:不直接参加电极反应,但可以改善电池的导电性能和加工性能。主要有集流体、粘接剂和导电剂等。 2、锂离子电池的特点
锂离子电池的性能特点:
1)开路电压高:电池单体电压一般可达3.6 V,是普通镍氢电池或者镍镉电池的3
倍;
2)能量密度高:以UR18650 型电池为例,其质量比能量和体积比能量分别可达
125Wh/kg 和300Wh/cm 3;
3)输出功率高,适合大电流充放电;
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4)循环性能好,无记忆效应;
5)自放电小:在室温下,自放电率小于 12%,低于镍镉电池(约 25%/ 月)和
镍氢电池(约 15%/月)。由于在首次充放电过程在碳负极表面一层固体电解质相膜(solid electrolyte interface, SEI),这层膜能够允许离子通过而不允许电子通过,可以较好的防止了自放电过程;
6)充放电效率高:首次循环之后的库伦效率可达100%;
7)工作温度范围宽:-25~+45oC,如果正极材料以及电解液的热稳定性能够得到改
进,其工作温区将扩宽至-40~+70oC;
8)环境友好的化学能源:锂离子电池不含有污染元素,它是一种环境非常友好的化
学储能装置;
9)循环寿命长:如果采用 80%放电深度,循环寿命达1200 次以上;如果采用较浅
的放电深度,循环次数可达5000 次以上;
10)较好的加工灵活性,可制作成各种形状的电池,如柱状、软包装等。因此,与
传统的二次电池相比,锂离子二次电池具有非常优异的优点。 图二、不同类型电池的质量比能量和体积比能量密度比较
来源:日信证券
4、 锂离子电池用途
目前锂离子电池大多用在手机、笔记本和平板电脑领域,在未来锂离子电池也会将其
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应用市场伸向现在相对成熟的镍镉的电动工具市场、镍氢电池的混合动力车市场以及铅酸电池的电动自行车市场。但这还不是锂离子电池的终极方向,随着搁浅2 年之久国务院印发的2012 年7 月《节能与新能源汽车产业发展规划》,中国的电动汽车市场将翻开一片崭新的篇章,锂离子电池的未来发展领域也将会扩展到动力汽车领域。
图三、2011年锂离子电池应用领域的市场结构图
图四:锂电池的应用领域
5、 锂离子电池相关产业链
锂电池产业链主要由三部分组成:上游锂资源、锂电池材料(包括正极材料、负极材料、
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隔膜、电解液)及电池制造与封装。在锂电池原材料构成成本中,正极材料所占比例较高,约占制造成本的30~40%,负极材料约占生产成本的15~20%,隔膜占15%~20%,电解液占5~10%,其他成本占25%左右。目前锂电池材料中正极材料毛利率超过30%,负极材料超过20%,电解液达到40%左右,隔膜超过70%,六氟磷酸锂电解质材料为70%左右。锂电池材料企业具有显著的盈利能力。目前锂电池材料行业瓶颈较高,国内目前正极、负极处于供需平衡状态,电解液、隔膜为技术含量最高的环节,产品供不应求。 图五:锂电池的成本构成
图六:锂电池材料毛利率较高
三、锂电池的相关产业政策
2010年9月8日,《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》经审议已原则通过。《决定》明确提出,将节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新
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