内外研究的热点。在各种电化学储能电池中,锂电池短期内用于新能源储能将占有先机,产业链和技术最为成熟,成本下降空间大,许多国家已建或者正在建锂电池储能示范工程,我国各大的风光储示范工程中锂电池储能占据了大部分。另外,锂电池是电动汽车发展的首选,电动汽车给锂电池的发展提供了广阔的市场前景。 这里分析了储能和电动车用大容量锂电池产业概况,并对其在储能中的应用现状做了阐述。
锂电池主要由正极、负极、电解质、隔膜、正极引线、负极引线、中心端予绝缘材料、安全阀、密封圈、PTC(正温度控制端子)、电池壳等组成。其中正极材料、负极材料、电解质以及隔膜的不同或者工艺的不同,对电池的性能和价格有着决定性的影响。
储能和动力电池用理电池正极材料性能比较。锂电池正极材料市场可以细分为小型锂电池和大型锂电池正极材料市场。小型锂电池正极材料包括钻酸锂、三元材料和锰酸锂,而储能和动力锂电池正极材料主要是锰酸锂、磷酸铁锂和三元材栋锂电池发展趋势是提高材料的比能量,根据储能电池及动力电池的发展需要,正极材料的容量比需要大幅增加。随着金属复合型正极材料的发展,三元系在提高比能量方面具有较大潜力。各类正极材料性能比较如表1所示。
表1 主要锂电池正极材料性能比较
正极材料 |
钴镍锰酸锂 |
锰酸锂 |
磷酸铁锂 |
振实密度 |
2.0~2.3 |
2.2~2.4 |
1.0~1.4 |
比表面积 |
0.2~0.4 |
0.4~0.8 |
12~20 |
工作电压 |
3~4.5 |
3.8 |
3.4 |
比容量 |
170 |
110 |
140 |
循环寿命 |
>100 |
>100 |
>2000 |
最大电流放电特性 |
大电流放电,具有危险性 |
大电流放电,具有危险性 |
可瞬间30C |
自放电率 |
5~10 |
5~10 |
1~1.5 |
过度金属资源量 |
贫乏 |
丰富 |
非常丰富 |
原材料成本 |
较高 |
低 |
较低 |
安全性 |
较好 |
良好 |
优秀 |
应用领域 |
小电池、动力电池 |
小电池、动力电池 |
动力电池、大容量电池 |
主要优点 |
电化学性能稳定,放电电压宽,比能量高,循环性能好 |
资源丰富、价格相对便宜,安全性高,易制备 |
资源丰富、循环寿命长、环保,高温稳定性好,安全性好 |
主要缺点 |
价格受钴价影响大,钴、镍有污染 |
充放电过程中结构会逐渐改变,导致容量衰减,寿命降低,较高温度下会溶解 |
理论容量不高,室温电导率低,低温性能差 |
价格(万元/t) |
16~20 |
7~9 |
12~15 |