1、聚合物鋰電池市場(chǎng)份額逐漸擴(kuò)大

 

　　目前，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)和終端產(chǎn)品的應(yīng)用存在差距，手機(jī)普遍存在著互聯(lián)互通和電池能量不夠的問題。在傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池基礎(chǔ)上發(fā)展而來的聚合物鋰電池，正好能在性能上彌補(bǔ)傳統(tǒng)液態(tài)鋰離子電池的缺憾。首先，由于采用鋁塑復(fù)合膜軟包裝，相對(duì)于采用鋁殼等硬殼包裝的傳統(tǒng)鋰電池而言，不容易爆炸，具有更高的安全性。其次，聚合物鋰電池更輕、更薄、容量更大。由于具有上述優(yōu)勢(shì)，聚合物鋰離子電池的市場(chǎng)份額近年來不斷擴(kuò)大，并且在今后幾年還將占據(jù)更大的市場(chǎng)份額。

 

　　2、電動(dòng)車是鋰電池的未來重點(diǎn)需求領(lǐng)域

 

　　縱觀國內(nèi)和國際各大廠商對(duì)新能源的投資動(dòng)態(tài)分析，許多的汽車生產(chǎn)廠商和傳統(tǒng)電池生產(chǎn)商已經(jīng)將目光轉(zhuǎn)向了鋰電池的研發(fā)和生產(chǎn)。隨著國內(nèi)國際鋰電池生產(chǎn)技術(shù)和工藝的進(jìn)一步完善，鋰電池在協(xié)調(diào)好了產(chǎn)品質(zhì)量和價(jià)格這兩方面因素之后，必將以輕便、安全、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)進(jìn)一步擴(kuò)大其在市場(chǎng)上的使用率。

 

　　產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全年新能源汽車產(chǎn)量7.85萬輛，銷售7.48萬輛，比上年分別增長3.5倍和3.2倍，其中純電動(dòng)汽車產(chǎn)銷比上年分別增長2.4倍和2.1倍；插電式混合動(dòng)力汽車產(chǎn)銷比上年分別增長8.1倍和8.8倍。按照鋰離子電池展動(dòng)力電池20%的滲透率來計(jì)算，鋰離子電池市場(chǎng)規(guī)模約為1.50萬組，按照每組動(dòng)力鋰離子電池均價(jià)為5萬元，市場(chǎng)總額約為7.48億元。

最近連續(xù)閱讀了一些資料，可以說鋰電池壽命，是外部應(yīng)力作用、電芯微觀結(jié)構(gòu)變化再到電芯外特性表現(xiàn)的三部曲。而一個(gè)外部特性，可能對(duì)應(yīng)幾種微觀變化，比如內(nèi)阻的增加即受到SEI膜生長的影響也受到系統(tǒng)內(nèi)鋰離子總量減少的影響；而一個(gè)微觀上的變化，同樣也可能帶來幾個(gè)不同方面的外特性的變化，比如電解質(zhì)分解，既可能帶來電阻的上升，也可能使得開路電壓降低。外部應(yīng)力的作用與微觀結(jié)構(gòu)的變化，同樣存在類似關(guān)系。充電截止電壓過高，可能造成陽極鍍鋰，也可能帶來陰極活性材料晶格結(jié)構(gòu)的變化；而陽極鍍鋰，可能是充電電壓過高的結(jié)果，也可能是充電溫度過低帶來的影響。在一篇文章中，把微觀和宏觀結(jié)合，把外部應(yīng)力和微觀結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)，把微觀變化與電池外特性對(duì)應(yīng)，使得影響電芯壽命的因素綜合的在一頁紙上呈現(xiàn)出來，相信可以對(duì)鋰電池壽命問題形成比較全面的感受。當(dāng)然，本文中的一些敘述，只代表一些研究中的當(dāng)前觀點(diǎn)。鋰電池內(nèi)部復(fù)雜的電化學(xué)過程，很多解釋可能還算不上結(jié)論，是根據(jù)一些試驗(yàn)現(xiàn)象得出的推論，暫且把不會(huì)自相矛盾的觀點(diǎn)綜合到一起。

 

鋰電池壽命，可以分別用日歷壽命和循環(huán)壽命兩個(gè)概念來考慮。其中循環(huán)壽命是指電池在工況循環(huán)或者常規(guī)循環(huán)過程中達(dá)到壽命終止所需要的時(shí)間；日歷壽命是指電池在某參考溫度下、開路狀態(tài)達(dá)到壽命終止所需的時(shí)間，即電池在備用狀態(tài)下的壽命。二者都屬于常規(guī)應(yīng)用。一般的，功率型電芯的壽命主要考察內(nèi)阻變化，能量型電芯主要考察容量衰減情況。

 

而鋰電池壽命的第三種情況，是不當(dāng)操作，事故和濫用帶來的電池壽命的短時(shí)間快速衰減。下面的內(nèi)容，都糅合在一起討論。

 

 

1從微觀物理層面描述的老化原因

 

1.1 陽極

 

在石墨陽極側(cè)發(fā)生的與電池壽命相關(guān)的反應(yīng)，主要包括SEI膜的形成、發(fā)展、破損和修復(fù)過程，鋰單質(zhì)電鍍反應(yīng)等。

 

1）SEI膜的兩面，阻隔副反應(yīng)和消耗鋰離子

 

目前商業(yè)化的鋰電池，無論三元，磷酸鐵鋰，錳酸鋰等各種正極材料，配備的負(fù)極基本都是石墨材質(zhì)。石墨負(fù)極與電解質(zhì)不能穩(wěn)定相容，在接觸之初，會(huì)形成一層固態(tài)鈍化膜solid electrolyte interface，即SEI膜，這層薄膜將電解液與石墨隔離開來，同時(shí)，薄膜上的空隙又允許鋰離子的進(jìn)出。同時(shí)，相對(duì)于電子導(dǎo)電，它又是絕緣體，不允許電子通過。可以說這樣的性質(zhì)非常理想了。因而SEI膜是鋰電池電化學(xué)性能穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)。

 

SEI 膜主要的形成于電池的首次充放電過程中，并在其后的幾個(gè)循環(huán)中仍然具有比壽命中其他周期里更快的生長速度。SEI主要的由鋰離子與溶劑(EC/DMC)、痕量水、HF等在石墨表面形成，一層包含高分子與無機(jī)鹽的多孔層。SEI膜的生長在首次充放電之后的幾個(gè)循環(huán)內(nèi)依然在生長。SEI的生長受到電解液的量/成分、充電電壓/電流、溫度等幾個(gè)因素的影響。因此，每個(gè)電池廠家都會(huì)精心設(shè)計(jì)化成的充放電參數(shù)，以期待形成均勻致密的SEI層。SEI膜位置如下圖所示。