鋰離子電池是以2種不同的能夠可逆地插入及脫出鋰離子的嵌鋰化合物分別作為電池的正極和負(fù)極的2次電池體系。充電時(shí)，鋰離子從正極材料的晶格中脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)后插入到負(fù)極材料的晶格中，使得負(fù)極富鋰，正極貧鋰；放電時(shí)鋰離子從負(fù)極材料的晶格中脫出，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)后插入到正極材料的晶格中，使得正極富鋰，負(fù)極貧鋰。這樣正負(fù)極材料在插入及脫出鋰離子時(shí)相對(duì)于金屬鋰的電位的差值，就是電池的工作電壓。

鋰離子電池是性能卓越的新一代綠色高能電池，已成為高新技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一。鋰離子電池具有以下特點(diǎn)：高電壓、高容量、低消耗、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)公害、體積小、內(nèi)阻小、自放電少、循環(huán)次數(shù)多。因其上述特點(diǎn)，鋰離子電池已應(yīng)用到移動(dòng)電話、筆記本電腦、攝像機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等眾多民用及軍事領(lǐng)域。

采用微波干燥新技術(shù)干燥鋰電池正極材料，解決了常規(guī)鋰電池正極材料干燥技術(shù)用時(shí)長(zhǎng)，使資金周轉(zhuǎn)較慢，并且干燥不均勻，以及干燥深度不夠的問(wèn)題

具體特點(diǎn)有：

1、 采用鋰電池正極材料微波干燥設(shè)備，快捷迅速，幾分鐘就能完成深度干燥，可使最終含水量達(dá)到千分之一以上

2、 采用微波干燥鋰電池正極材料，其干燥均勻，產(chǎn)品干燥品質(zhì)好。

3、 采用微波干燥鋰電池正極材料，其高效節(jié)能，安全環(huán)保。

4、 采用微波干燥電池正極材料，其無(wú)熱慣性，加熱的即時(shí)性易于控制。微波燒結(jié)鋰電池正極材料具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高和安全衛(wèi)生無(wú)污染等特點(diǎn)，并能提高產(chǎn)品的均勻性和成品率，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能。synotherm注冊(cè)資金2008萬(wàn)，是全球知名的工業(yè)微波窯爐裝備制造商和工業(yè)微波加熱解決方案提供商

近年來(lái)，鋰電池相關(guān)政策陸續(xù)出臺(tái)推動(dòng)著產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)如雨后春筍般成立。鋰電池主要由正極材料、負(fù)極材料、隔膜和電解液等構(gòu)成，正極材料在鋰電池的總成本中占據(jù)40%以上的比例，并且正極材料的性能直接影響了鋰電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，所以鋰電正極材料在鋰電池中占據(jù)核心地位。

目前已經(jīng)市場(chǎng)化的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等產(chǎn)品。

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)電池新材料需求的不斷增加，再加上手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、汽車等產(chǎn)品對(duì)新型、高效、環(huán)保電池材料的強(qiáng)勁需求，我國(guó)電池新材料市場(chǎng)將不斷擴(kuò)大。鋰電池作為電池未來(lái)發(fā)展方向，其正極材料市場(chǎng)發(fā)展前景看好。同時(shí)，3G手機(jī)推廣和新能源汽車的大規(guī)模商業(yè)化都將為鋰電池正極材料帶來(lái)新機(jī)遇。

雖然鋰電池正極材料具有廣闊的市場(chǎng)，前景十分樂(lè)觀。但鋰電池正極材料還存在一定的技術(shù)瓶頸，尤其是它的電容量高與安全性能強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)還未充分發(fā)揮出來(lái)。

實(shí)際上，在鋰電池正極材料領(lǐng)域，任何微小的技術(shù)革新都有可能掀起新一輪的市場(chǎng)拓展，我國(guó)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)正極材料關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，取得國(guó)際領(lǐng)先地位，增強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)力，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。

整體定位

　　圍繞國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃, 圍繞國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃,結(jié)合節(jié)能 減排,可再生能源開(kāi)發(fā),能源新技術(shù)和能源 減排,可再生能源開(kāi)發(fā), 經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略研究為一體,與企業(yè)緊密合作, 經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略研究為一體,與企業(yè)緊密合作,開(kāi) 發(fā)新的技術(shù)和產(chǎn)品,加強(qiáng)應(yīng)用和示范推廣, 發(fā)新的技術(shù)和產(chǎn)品,加強(qiáng)應(yīng)用和示范推廣, 全面提升在能源, 全面提升在能源,資源利用效率和科技創(chuàng)新的能力.

　　重點(diǎn)研究方向

　　以新型能源材料研究為切入點(diǎn), 以新型能源材料研究為切入點(diǎn),在功能分子材料的基礎(chǔ)上 整合相關(guān)研究力量, 物理,化學(xué),材料, ,整合相關(guān)研究力量,通過(guò) 物理,化學(xué),材料,生物等 多學(xué)科的交叉與融合,在能源, 多學(xué)科的交叉與融合,在能源,資源有效利用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突 破. 化石能源新技術(shù) 化石能源新技術(shù)——徐華龍教授負(fù)責(zé) 徐華龍教授負(fù)責(zé) 儲(chǔ)能材料 —— 生物質(zhì)能 —— 夏永姚,余愛(ài)水教授負(fù)責(zé) 夏永姚, 鐘揚(yáng)教授負(fù)責(zé) 太陽(yáng)能材料 —— 候曉遠(yuǎn)教授負(fù)責(zé)

　　鋰離子電池工作原理

　　當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子脫出, 生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極.當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電 時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子 脫出,又回到正極. 在電池的充放電過(guò)程中,鋰離子處于從正極→負(fù)極→ 正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)——搖椅式電池.

　　鋰離子電池的優(yōu)缺點(diǎn)

　　優(yōu)點(diǎn):電壓高,比能量大,循環(huán)壽命長(zhǎng),安全 性能好,無(wú)公害,無(wú)記憶效應(yīng),自放電小,有 些體系可快速充放電,工作溫度范圍寬. 缺點(diǎn):電池成本較高,有些材料不能大電流放 電,需要保護(hù)線路控制(過(guò)充保護(hù),過(guò)放保 護(hù)).

　　鋰離子電池的分類及其特點(diǎn)

　　根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同,鋰離子電池分為液 態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類. 相同點(diǎn):一般正極使用LiCoO2,負(fù)極使用各種碳材料如石 墨,同時(shí)使用鋁,銅做集流體. 不同點(diǎn):電解質(zhì)的不同,鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì) ,而聚合物鋰離子電池則以聚合物電解質(zhì)來(lái)代替

　　鋰離子電池的分類及其特點(diǎn)

　　圓柱形(卷繞式) 安全性好, 但比能量較低,成本較高 方型(疊片式) 比能量較高,成本較低,但安全性有待改善。

鋰離子電池的應(yīng)用

　　1,鋰離子電池在手機(jī)和筆記本電腦中應(yīng)用

　　隨著手機(jī)筆記本電腦向輕,薄,小化的發(fā)展,人們對(duì) 電池的穩(wěn)定性,連續(xù)使用時(shí)間,體積,充電次數(shù)和充電時(shí) 間等的要求越來(lái)越高,要使手機(jī)和筆記本電腦可以最小型 化,只有鋰離子電池是最好的電源.

　　2,鋰離子電池在電動(dòng)車(EV)行業(yè)的應(yīng)用

　　目前混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在要求使用高可靠性的雙路用 備用電源上連接數(shù)十個(gè)電化學(xué)電容器.而且隨著汽車電子 控制線路的增多,這種備用電源要求具有越來(lái)越大的容量 ,與現(xiàn)在的電化學(xué)電容器相比,新型鋰離子電池具有相同 的高可靠性,而且能夠大幅降低占用空間等特點(diǎn).而且主 電源鎳氫電池也正在被鋰離子電池取代.

　　3,在航空航天方面的應(yīng)用

　　由于鋰離子電池具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),因此目前已經(jīng)用于 火星著陸器和火星漫游器.在今后的系列探測(cè)任務(wù)也將采 用鋰離子電池.除了美國(guó)航空航天局的星際探索外,其它 航天組織也在考慮將鋰離子電池應(yīng)用于航天任務(wù)中.目前 鋰離子電池在航空領(lǐng)域的主要作用是為發(fā)射和飛行中的校 正,地面操作提供支持;同時(shí)有利于提高一次電池的功效 并支持夜間作業(yè).神七已經(jīng)用了鋰離子電池作為主電源.

　　4,在軍事方面的應(yīng)用

　　對(duì)于軍隊(duì)而言,目前鋰離子電池除了用于軍事通信外, 還用于尖端武器,如魚(yú)雷,潛艇,導(dǎo)彈等;由于鋰離子電 池具有非常好的性能,能量密度高,質(zhì)量輕,可促進(jìn)武器 的靈活性.

　　5,其它方面的應(yīng)用

　　小到從電子表,CD唱機(jī),移動(dòng)電話,MP3,MP4,照 相機(jī),攝影機(jī),各種遙控器,剔須刀,手槍鉆,兒童玩具 等.大到從醫(yī)院,賓館,超市,電話交換機(jī)等場(chǎng)合的應(yīng)急 電源,電動(dòng)工具.由此可見(jiàn),鋰離子電池在目前的應(yīng)用將 會(huì)隨著這些電器設(shè)備的使用和普及,將會(huì)有廣泛的前景.

小型鋰離子電池市場(chǎng)分析

　　目前全球的小型鋰離子電池市場(chǎng)主要集中于移動(dòng)通信和 筆記本電腦,占到整個(gè)鋰離子電池的90%以上 從2002年第四季度開(kāi)始,鋰離子電池供貨量超過(guò)了鎳氫 電池.2003 年第四季度,鋰離子電池的月供貨量達(dá)到1億只 ,而鎳氫電池下降至5000萬(wàn)只/月.鋰離子電池出貨量幾乎是 鎳氫電池的1倍. 2003年,包括三洋,索尼,三星,LG和比亞迪在內(nèi)的鋰 離子電池廠家都開(kāi)始擴(kuò)大投資和增大生產(chǎn). 目前在電子產(chǎn)品市場(chǎng)鋰離子電池幾乎已經(jīng)完全占領(lǐng)了市場(chǎng).

　　動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)分析

　　目前鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)完全能夠在電動(dòng)自行車和電 動(dòng)摩托車上應(yīng)用. 目前用作電動(dòng)汽車能源的有閥控鉛酸電池(VRLA), Ni-Cd 電池,Ni-Zn電池,Ni-MH 電池,Zn空氣電池,鋰聚 合物電池和鋰離子電池. 能達(dá)到美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體中期目標(biāo)希望最大的還是 鋰離子電池和鋰聚合物電池. 鋰離子電池正在取代其他電池用在電動(dòng)工具中.

　　世界鋰離子電池發(fā)展情況

　　在2000年以前,日本的鋰離子二次電池產(chǎn)量占到世界 的95%以上. 近年來(lái)中國(guó)和韓國(guó)廠商的迅速發(fā)展正逐漸改變這一格 局.進(jìn)入2001年以后,中國(guó)的鋰離子二次電池產(chǎn)業(yè)開(kāi)始進(jìn) 入快速成長(zhǎng)的階段,產(chǎn)量年均增長(zhǎng)超過(guò)140%.韓國(guó)憑借其 近年來(lái)在消費(fèi)和移動(dòng)等IT終端產(chǎn)品領(lǐng)域的強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng),韓國(guó) 的鋰離子電池業(yè)有了長(zhǎng)足的發(fā)展. 全球鋰離子二次電池的生產(chǎn)經(jīng)過(guò)近幾年的發(fā)展,已基 本形成了中,日,韓三分天下的格局.

中國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　1,生產(chǎn)狀況

　　目前,中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的鋰電池生產(chǎn)制造基地 之一,我國(guó)鋰離子二次電池的生產(chǎn)廠家集中在廣東,山東 ,江蘇,浙江,天津等地,廣東約占總生產(chǎn)量的三分之二 以上,主要集中在深圳,東莞,中山等地.其中,深圳盤 踞了比亞迪,比克,邦凱,華粵寶等為代表的一批領(lǐng)先的 國(guó)產(chǎn)鋰離子電池制造商,已成為我國(guó)最大的鋰電池生產(chǎn)基 地.

　　中國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

　　2,銷售狀況

　　我國(guó)鋰離子二次電池的主要消費(fèi)領(lǐng)域是手機(jī)和筆記本 電腦.手機(jī)和筆記本一直為鋰離子二次電池最主要和最大 的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域,盡管隨著數(shù)碼相機(jī),便攜游戲機(jī)以及 MP3和DVD等移動(dòng)視聽(tīng)新型市場(chǎng)的崛起,手機(jī)和筆記本市 場(chǎng)分享有一定的下降,但手機(jī)和筆記本作為鋰離子二次電 池最大的兩個(gè)應(yīng)用市場(chǎng)的格局仍然將長(zhǎng)期維持.2005年手 機(jī)和筆記本鋰離子二次電池的出貨量占到全部市場(chǎng)的93%

　　鋰離子電池材料

　　電池一般都是由正極,負(fù)極,隔膜,電解液等基本的元素 組成. 正極:鈷酸鋰 ( LiCoO2 ),鎳酸鋰 ( LiNiO2 ),錳酸鋰 (LiMn2O4 )等; 負(fù)極:人造石墨系列,天然石墨系列,焦炭系列等等; 隔膜:聚乙烯 ( PE ),聚丙稀 ( PP ) 等組成的單層或者多層 的微多孔薄膜; 電解液:碳酸丙烯酯 ( PC ),碳酸乙烯酯 ( EC ),二甲基碳 酸酯 ( DMC ),二乙基碳酸酯 ( DEC ),甲基乙基碳酸酯 ( MEC )等組成的一元,二元或者三元的混合物.

　　離子電池材料

　　市場(chǎng)上所售的鋰離子電池大多是以鈷酸鋰為正極, 石墨系列為負(fù)極的電池,但也包括其他很多材料. LiFePO4 , Li-Ni-Mn-O. Li-Ni-Co-Mn-O, Li-Mn-O ,Li-CoNi-O等正極材料是目前研究的重點(diǎn),Li-Ti-O 和硅基, 錫基材料是目前負(fù)極材料研究的重點(diǎn).

　　幾種主要材料介紹

　　1,LiMn2O4 尖晶石型LiMn2O4 因其資源豐富,具有價(jià)位低,安全性好 ,結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定以及綠色無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),引起人們的普遍 關(guān)注,有望成為替代層狀鈷酸鋰,鎳酸鋰的新型鋰離子電 池材料,是需要關(guān)注的主要材料之一. 2,LiFePO4 LiFePO4 便宜,毒性小,環(huán)境相容性好,安全性好,是一 種頗具潛力的鋰離子電池正極材料,具有價(jià)格,環(huán)境等方 面的優(yōu)勢(shì),在動(dòng)力電池的應(yīng)用前景十分廣闊.

　　幾種主要材料介紹

　　3,Li4Ti5O12負(fù)極材料 當(dāng)前, 碳負(fù)極鋰離子蓄電池已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用,但是 它也還存在缺點(diǎn),如碳負(fù)極的電位與鋰的電位很接近,電 池過(guò)充時(shí),金屬鋰可能在碳電極表面析出而引發(fā)安全問(wèn)題 .而鈦酸鋰具有充放電過(guò)程中骨架結(jié)構(gòu)幾乎不發(fā)生變化的 "零應(yīng)變"特性,嵌鋰電位高(1.55V vs. Li/Li+)而不易引起 金屬鋰析出,庫(kù)侖效率高,鋰離子擴(kuò)散系數(shù) (為2×10-8 cm2/s)比碳負(fù)極高一個(gè)數(shù)量級(jí)等優(yōu)良特性,具備了下一代 鋰離子蓄電池必需的充電次數(shù)更多,充電過(guò)程更快,更安 全的特性.

　　幾種主要材料介紹

　　炭包碳材料 利用天然石墨資源,進(jìn)行處理,達(dá)到甚至超 過(guò)現(xiàn)有人工石墨材料作為離離子電池負(fù)極 材料.

鋰離子電池產(chǎn)業(yè)鏈

　　鋰離子電池產(chǎn)業(yè)可以分為上游的原材料, 中游的制造與組裝,下游的應(yīng)用三大范疇

　　鋰離子電池材料的資源

　　生產(chǎn)鋰離子電池所需的材料比較多,因此所涉及自然 資源的種類也比較多.了解自然資源在我國(guó)及在世界上的 分布對(duì)理離子電他的發(fā)展具有明顯的促進(jìn)意義. 在這里主要介紹我國(guó)的石墨資源,鋰資源,鈷資源, 鎳資源和錳資源的種類及其分布,并簡(jiǎn)述這些資源在世界 其它地區(qū)的分布.

　　石墨資源

　　我國(guó)石墨資源豐富,儲(chǔ)量居世界第一位.全國(guó)20個(gè)省 (自治區(qū))有石墨產(chǎn)出,探明儲(chǔ)量的礦區(qū)有91處,礦物總保 有儲(chǔ)量1.73億噸.石墨礦床分布在黑龍江,湖南,山東, 內(nèi)蒙古自治區(qū),吉林等省.黑龍江石墨儲(chǔ)量居全國(guó)第一, 占全國(guó)的64.1%.

　　鋰資源

　　鋰礦資源的種類主要有礦石鋰(Li2O)和鹵水鋰礦(鋰以 氯化物存在).國(guó)外Li2O總儲(chǔ)量為2800萬(wàn)噸以上,主要產(chǎn)于 美國(guó),加拿大,智利,前蘇聯(lián)及津巴布韋等地區(qū).鋰礦共 生石鹽,鉀鹽,鎂鹽,硼等,常見(jiàn)的有鋰藍(lán)鐵礦 (triphylite),磷鋰礦(lithiophilite). 我國(guó)是亞洲惟一盛產(chǎn)鋰礦的國(guó)家,主要分布在9個(gè)省 區(qū).其中礦石鋰主要分布在7個(gè)省區(qū).以保有儲(chǔ)量(Li2O)排 序依次為:四川,江西,湖南,新疆.

　　鈷資源

　　鈷在自然界分布很廣.但在地殼中的平均含鈷量?jī)H為 0.0023%,占第34位.鈷礦的種類主要有:輝鈷礦(鈷的硫 化物和砷化物),方鈷礦,水鈷礦(水合氧化鈷),硫鐵礦(鈷 及鎳的硫化物),砷鈷礦,鎳鈷礦,硫鎳鈷礦,方砷鈷礦 ,菱鈷礦等. 我國(guó)鈷資源相對(duì)加拿大,俄羅斯,澳大利亞這些資源 大國(guó)而言較貧乏,而且還存在著一些不利的特點(diǎn):低品位 的貧礦占很大比例,大量富礦儲(chǔ)量壓在開(kāi)采區(qū)下部,因而 制約產(chǎn)量的進(jìn)一步增長(zhǎng). 目前國(guó)內(nèi)每噸鈷的生產(chǎn)成本為10萬(wàn)一15萬(wàn)元,而世界 產(chǎn)鈷大國(guó)由于礦石品位高,工藝簡(jiǎn)單,鈷的成本不超過(guò) 2000美元/噸,大大低于國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)成本.

　　鎳資源

　　在地球地殼中鎳元素蘊(yùn)藏量列第24位,一般常與砷, 銻及硫等元素混合在礦石中. 主要鎳礦品種有紅砷鎳礦,紅銻鎳礦,斜方砷鎳礦, 砷鎳礦和紅土型鎳礦等. 1992年全世界探明鎳金屬儲(chǔ)量為5000萬(wàn)噸,主要分布 在中北美洲和中亞地區(qū). 我國(guó)鎳礦資源較豐富,探明鎳金屬儲(chǔ)量866萬(wàn)噸,保 有儲(chǔ)量785萬(wàn)噸,居世界第5位,主要分布在兩北,西南和 東北地區(qū).中國(guó)的鎳富礦少,主要是硫化鎳礦,因此對(duì)貧 礦資源,硅酸鎳資源的綜合利用應(yīng)引起足夠的重視.

　　錳資源

　　錳礦的主要種類有便錳礦,菱錳礦,鎢錳礦等. 世界錳礦資源十分豐富,僅陸地上錳礦儲(chǔ)量就有9億噸. 我國(guó)錳礦石保有儲(chǔ)量1.22億噸,基礎(chǔ)儲(chǔ)量1.97億噸,資源儲(chǔ) 量3.46億噸.資源總量5.43億噸,其中富礦僅占6.4%.我國(guó) 錳礦儲(chǔ)量?jī)H次于南非,烏克蘭,加蓬,居世界第4位. 中國(guó)是世界上錳產(chǎn)品的生產(chǎn)和出口大國(guó).大多為沉積型 或次生氧化堆積型,但以中低品位礦石和碳酸錳礦石為主 ,分布廣泛,在全國(guó)21個(gè)省(自治區(qū))均有產(chǎn)出. 除了陸地資源外,錳礦的海洋資源也非常豐富,主要為 錳結(jié)核.它是20世紀(jì)70年代才大量發(fā)現(xiàn)的著名深海礦產(chǎn).

鋰離子電池發(fā)展前景

　　我國(guó)鋰電池的發(fā)展我國(guó)政府對(duì)鋰電池的研究工作相當(dāng)重 視,早在"863"計(jì)劃中便把研究開(kāi)發(fā)鋰離子電池列為關(guān)鍵 項(xiàng)目,"九五"期間又將鋰離子電池列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān) 項(xiàng)目,把它作為電子行業(yè)新的重大經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn). 我國(guó)的鋰電池技術(shù)目前落后于日本,但在未來(lái)發(fā)展?jié)摿?上超過(guò)日本.隨著我國(guó)研發(fā)能力的提高,加上我國(guó)低成本的 優(yōu)勢(shì),我國(guó)在鋰電池在未來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)中將占據(jù)有力地位.

　　隨著對(duì)現(xiàn)有材料和電池設(shè)計(jì)技術(shù)的改進(jìn)以及新材料的 出現(xiàn),鋰離子電池的應(yīng)用范圍不斷被拓展.民用已從信息 產(chǎn)業(yè)(移動(dòng)電話,PDA,筆記本電腦等)擴(kuò)展到能源交通 (電動(dòng)汽車,電網(wǎng)調(diào)峰,太陽(yáng)能,風(fēng)能電站蓄電),軍用 則涵蓋了海(潛艇,水下機(jī)器人),陸(陸軍士兵系統(tǒng), 機(jī)器戰(zhàn)士),天(無(wú)人飛機(jī)),空(衛(wèi)星,飛船)諸兵種 ,鋰離子電池技術(shù)已不是一個(gè)單純一項(xiàng)產(chǎn)業(yè)技術(shù),它攸關(guān) 信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,更是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)技術(shù)之一, 并成為現(xiàn)代和未來(lái)軍事裝備不可缺少的重要"糧食"之一 .

　　市場(chǎng)調(diào)查公司美國(guó)Frost & Sullivan預(yù)計(jì),鋰電池的全球市 場(chǎng)今后將大幅增長(zhǎng),2013年供貨量將達(dá)到39.9億塊. Frost & Sullivan分析指出,鋰電池能源密度的提高以及輕 量化是今后需求擴(kuò)大的關(guān)鍵. 配備高能效電池的產(chǎn)業(yè)用便攜設(shè)備的需求增加也將推動(dòng) 鋰電池市場(chǎng)的增長(zhǎng).消費(fèi)類產(chǎn)品用鋰電池市場(chǎng)已經(jīng)成熟, 而面向產(chǎn)業(yè)及車載的市場(chǎng)今后5年～7年內(nèi)還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng).

　　混合電動(dòng)車(HEV,Hybrid Electric Vehicle), HEV的動(dòng)力 系統(tǒng)包括內(nèi)燃機(jī)和電池組,兼?zhèn)淞藘?nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)車優(yōu) 點(diǎn).豐田Prius,本田Insight,福特Prodigy,通用Precept等 混合動(dòng)力車已開(kāi)始小批量投放市場(chǎng),引起強(qiáng)烈反響. 據(jù)美國(guó)能源部調(diào)查,HEV將成為市場(chǎng)的主流產(chǎn)品,估計(jì) 到2020年HEV將有可能占世界汽車總數(shù)的50%.未來(lái)10～ 20年將是HEV高速發(fā)展的階段,而高性能,低成本的電池 及相關(guān)材料的開(kāi)發(fā)是非常重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié).

　　鋰離子電池必將繼續(xù)增長(zhǎng)的三點(diǎn)原因

　　鋰離子電池是為電子產(chǎn)品提供動(dòng)力能源的配套產(chǎn)品,其消 費(fèi)需求增長(zhǎng)取決于需要其配套的電子產(chǎn)品的消費(fèi)增長(zhǎng).目 前主要用于手機(jī),手提電腦,未來(lái)在臺(tái)式電話子母機(jī),攝 像機(jī),電動(dòng)自行車,軍警移動(dòng)通訊工具和設(shè)備,以及電動(dòng) 汽車等領(lǐng)域?qū)V泛運(yùn)用,其潛在需求巨大. 人們?cè)絹?lái)越重視環(huán)境保護(hù)和尋求不可再生能源的替代品. 各國(guó)都在研制環(huán)保型汽車,電動(dòng)汽車是其中的方案之一. 如果鋰離子電池的成本能夠降下來(lái),未來(lái)作為電動(dòng)車的電 源是完全能夠勝任的. 追求高比能量的高性能電池.隨著鋰離子電池的普及,人 們對(duì)電池的性能也提出了更高的追求.所以開(kāi)發(fā)高端的更 安全,更輕薄,更大容量的鋰離子電池必是未來(lái)鋰離子二 次電池企業(yè)必然之路.

　　鋰離子電池發(fā)展前景

　　對(duì)諾基亞,索尼等公司召回手機(jī),筆記本電池事件,業(yè) 內(nèi)專家認(rèn)為鋰離子電池仍是目前最佳,最安全的選擇,雖 然目前很多企業(yè)在開(kāi)發(fā)燃料電池以替代鋰離子電池,但目 前便于攜帶的燃料電池還達(dá)不到商用標(biāo)準(zhǔn),且也并非100% 安全.而分析師Geoff Blaber認(rèn)為在未來(lái)的3-5年時(shí)間內(nèi)這 種情況不會(huì)有太大改觀,而且即使達(dá)到商用標(biāo)準(zhǔn)其在手機(jī) 等產(chǎn)品中的普及也需要一段時(shí)日,因此近年內(nèi)無(wú)需擔(dān)心其 他電池產(chǎn)品對(duì)鋰離子電池的替代.

　　鋰離子電池產(chǎn)業(yè)是否存在過(guò)剩潛在 因素

　　近幾年,隨著鋰離子電池產(chǎn)品技術(shù)的日益成熟,以及移動(dòng) 電子產(chǎn)品朝著小型化,輕型化,多功能化方向的發(fā)展,移 動(dòng)電子產(chǎn)品制造商及消費(fèi)者均迫切地對(duì)二次電池的能量密 度提出了更高的要求,鋰離子電池在二次電池中所占的比 重越來(lái)越高,已呈取代鎳鎘電池和鎳氫電池之勢(shì). 電池行業(yè)整體的銷售收入呈現(xiàn)上升的趨勢(shì),其中蓄電池逐 步穩(wěn)定增長(zhǎng),原電池增長(zhǎng)量低于蓄電池,這表明蓄電池市 場(chǎng)空間拓展很快.而原電池市場(chǎng)處于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型期,舊 的市場(chǎng)接近飽和,新的市場(chǎng)的形成還需要一段時(shí)間.但從 整體來(lái)看,鋰離子電池業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)是向上的,前景看好

　　.

　　隨著太陽(yáng)能,風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,鋰離子電池在這些產(chǎn)業(yè)方 面將大有作為. 電動(dòng)汽車的產(chǎn)業(yè)化估計(jì)在今后10年內(nèi)完成,近十年內(nèi)必須 開(kāi)發(fā)出高比能,高比功率,能快速充電和具有深度放電功 能,循環(huán)和使用壽命長(zhǎng),安全,不污染環(huán)境,可再生及價(jià) 格合理的電池及相關(guān)材料.

中國(guó)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)驅(qū)動(dòng)因素

　　作為電池中的佼佼者,鋰離子電池正以一種令人驚訝的速 度吞噬著越來(lái)越多的市場(chǎng)份額,并逐漸成為電池市場(chǎng)的主 流產(chǎn)品.可以說(shuō)在未來(lái)的電池行業(yè)中,誰(shuí)擁有更好的鋰電 池制造技術(shù)就意味著誰(shuí)能搶占市場(chǎng)的先機(jī),獲得巨大的利 潤(rùn).這將為我國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供直接的動(dòng)力

　　由于鋰電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將關(guān)系到我國(guó)電池行業(yè)在世界市場(chǎng)的 生存,我國(guó)政府對(duì)鋰電池的研究工作相當(dāng)重視,早在 "863"計(jì)劃中便把研究開(kāi)發(fā)鋰離子電池列為重中之重的項(xiàng) 目,"九五"期間又將鋰離子電池列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān) 項(xiàng)目,在使之成為電子行業(yè)新的重大經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的同時(shí), 帶動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展.政府的重視為我國(guó) 鋰電池行業(yè)的發(fā)展提供了一個(gè)良好的契機(jī);隨著政府向鋰 離子電池行業(yè)投入更多的資金和人力,在"863","十一 五"等計(jì)劃的支持下,中國(guó)鋰離子電池行業(yè)正以前所未有 的速度發(fā)展,高端展品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力也在不斷增強(qiáng),有望在 未來(lái)的發(fā)展中趕超國(guó)外水平,贏得更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng) .

目前鋰電池能量密度低。首先，能量密度低，車重了，空間也小了，需要發(fā)現(xiàn)電池新材料。其次，電池續(xù)航能力差，聲稱續(xù)航達(dá)到100公里以上的都是指理想狀態(tài)，實(shí)際路面續(xù)航都是60公里左右，如果在北京這樣的擁堵大城市，60公里不夠。第三個(gè)是安全性較差，這個(gè)問(wèn)題尚存爭(zhēng)議，因?yàn)樽鲭姵氐牟牧隙疾环€(wěn)定，的確容易爆炸。

鋰電池負(fù)極材料把握動(dòng)力電池安全性命脈，在鋰離子電池負(fù)極材料中，除石墨化中間相碳微球(MCMB)、無(wú)定形碳、硅或錫類占據(jù)小部分市場(chǎng)份額外，天然石墨和人造石墨占據(jù)著90%以上的負(fù)極材料市場(chǎng)份額。在2011年的負(fù)極材料市場(chǎng)統(tǒng)計(jì)中顯示：負(fù)極材料的全球總產(chǎn)量應(yīng)用達(dá)到32000噸，相比去年同期增長(zhǎng)28%，其中天然石墨和人造石墨負(fù)極材料兩者占據(jù)了89%的市場(chǎng)份額，而隨著這幾年由于電子產(chǎn)品的增速，特別是手機(jī)平板電腦領(lǐng)域里鋰離子電池應(yīng)用的增加,導(dǎo)致相應(yīng)的電池正負(fù)極材料這幾年產(chǎn)能迅猛上升，石墨負(fù)極材料從2009年到2011年連續(xù)三年的增速都達(dá)到25%以上。

2013年全球隔膜需求量可達(dá)5.63億平方米，為2011年市場(chǎng)容量的1.41倍，產(chǎn)值約17億美元。國(guó)內(nèi)隔離膜市場(chǎng)需求2011年約1.28億平方米。我國(guó)鋰電產(chǎn)品已經(jīng)占到全球約30%的市場(chǎng)份額。國(guó)內(nèi)隔離膜市場(chǎng)需求與鋰電市場(chǎng)同步增長(zhǎng)。

目前國(guó)內(nèi)隔離膜用量80%依靠進(jìn)口，對(duì)國(guó)產(chǎn)隔離膜的需求還有很大的空間。國(guó)產(chǎn)隔離膜在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的占比將快速上升，2013年國(guó)產(chǎn)隔離膜在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的份額預(yù)計(jì)將超過(guò)30%，2015年將超過(guò)40%。

綜合來(lái)看，鋰離子電池正極材料的發(fā)展方向是磷酸鐵鋰。雖然國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰正極材料的研發(fā)如火如荼，但缺乏原始創(chuàng)新技術(shù)。鋰離子電池負(fù)極材料未來(lái)有兩個(gè)發(fā)展方向——鈦酸鋰材料和硅基材料。國(guó)內(nèi)近年來(lái)開(kāi)發(fā)的硅基材料基本能達(dá)到高比容量、高功率特性和長(zhǎng)循環(huán)壽命的要求，但產(chǎn)業(yè)化還須突破工藝、成本和環(huán)境方面的制約。我國(guó)在鋰離子電池隔膜國(guó)產(chǎn)化方面已取得一定成績(jī)，但要實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)仍有較長(zhǎng)的路要走。六氟磷酸鋰在鋰離子電池電解質(zhì)中占有絕對(duì)的市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)，但我國(guó)基本上受制于日本技術(shù)，自主研發(fā)實(shí)力薄弱。^[1]

利用功能涂層對(duì)電池導(dǎo)電基材進(jìn)行表面處理是一項(xiàng)突破性的技術(shù)創(chuàng)新，覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒，均勻、細(xì)膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正/負(fù)極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，可減少粘結(jié)劑的使用量，進(jìn)而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。

涂層分水性（水劑體系）和油性（有機(jī)溶劑體系）兩種類型。

導(dǎo)電涂層涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢(shì)

1.顯著提高電池組使用一致性，大幅降低電池組成本。如：

· 明顯降低電芯動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅 ;
　　· 提高電池組的壓差一致性 ;
　　· 延長(zhǎng)電池組壽命 ;

· 大幅降低電池組成本。

2.提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片制造成本。如：

· 改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力；
　　· 改善納米級(jí)或亞微米級(jí)的正極材料和集電極的附著力；
　　· 改善鈦酸鋰或其他高容量負(fù)極材料和集電極的附著力；

· 提高極片制成合格率,降低極片制造成本。

涂碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測(cè)試圖

使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來(lái)10gf提高到60gf（用3M膠帶或百格刀法），粘附力顯著提高。

3.減小極化，提高倍率和克容量，提升電池性能。如：

· 部分降低活性材料中粘接劑的比例，提高克容量；
　　· 改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸；
　　· 減少極化，提高功率性能。

不同鋁箔的電池倍率性能圖

其中C-AL為涂碳鋁箔，E-AL為蝕刻鋁箔，U-AL為光鋁箔

4.保護(hù)集流體，延長(zhǎng)電池使用壽命。如：

· 防止集流極腐蝕、氧化；
　　· 提高集流極表面張力，增強(qiáng)集流極的易涂覆性能；
　　· 可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標(biāo)準(zhǔn)箔材。

不同鋁箔的電池循環(huán)曲線圖（200周）

其中（1）為光鋁箔，（2）為蝕刻鋁箔，（3）為涂碳鋁箔

鋰電池負(fù)極材料的研究

作為鋰二次電池的負(fù)極材料，首先是金屬鋰，隨后才是合金。但是，它們無(wú)法解決鋰離子電池的安全性能，這才誕生了以碳材料為負(fù)極的鋰離子電池。
　　聚合物鋰離子電池的負(fù)極材料與鋰離子電池基本上相同。從前面講過(guò)聚合物鋰離子電池的發(fā)展過(guò)程可以看出，自鋰離子電池的商品化以來(lái)，研究的負(fù)極材料有以下幾種：石墨化碳材料、無(wú)定形碳材料、氮化物、硅基材料、錫基材料、新型合金和其它材料。本章主要講述實(shí)用負(fù)極材料，即石墨化碳材料，其它負(fù)極材料的研究在進(jìn)行論述。
　　對(duì)于實(shí)際應(yīng)用負(fù)極材料而言，要考慮的因素比較多，除了可逆容量、不可逆容量和循環(huán)性能外，還應(yīng)該包括負(fù)極材料與集流體的黏結(jié)性 （即涂布性）、制成負(fù)極極片的壓實(shí)密度、體積容量密度、質(zhì)量容量密度等，而后面這些因素往往是從事負(fù)極材料研究的人員所忽略的。當(dāng)然，負(fù)極材料的導(dǎo)電性、比表面積也是要考慮的因素。
　　由于碳材料種類比較多，為了更好地了解負(fù)極材料，對(duì)一些與碳材料有關(guān)的基本知識(shí)先進(jìn)行介紹。^[2]

混合分散工藝在鋰離子電池的整個(gè)生產(chǎn)工藝中對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)影響度大于30%，是整個(gè)生產(chǎn)工藝中最重要的環(huán)節(jié)。鋰離子電池的電極制造，正極漿料由粘合劑、導(dǎo)電劑、正極材料等組成；負(fù)極漿料則由粘合劑、石墨碳粉等組成。正、負(fù)極漿料的制備都包括了液體與液體、液體與固體物料之間的相互混合、溶解、分散等一系列工藝過(guò)程,而且在這個(gè)過(guò)程中都伴隨著溫度、粘度、環(huán)境等變化。在正、負(fù)極漿料中，顆粒狀活性物質(zhì)的分散性和均勻性直接響到鋰離子在電池兩極間的運(yùn)動(dòng)，因此在鋰離子電池生產(chǎn)中各極片材料的漿料的混合分散至關(guān)重要，漿料分散質(zhì)量的好壞，直接影響到后續(xù)鋰離子電池生產(chǎn)的質(zhì)量及其產(chǎn)品的性能。

傳統(tǒng)攪拌方式

目前傳統(tǒng)的鋰電池正極漿料的制備都是在雙行星分散設(shè)備中完成的。盡管目前在小型電池生產(chǎn)技術(shù)上已日趨成熟，但目前鋰離子電池的生產(chǎn)過(guò)程中，電池的一致性控制仍然是鋰離子電池制作的技術(shù)難點(diǎn)，尤其是對(duì)于大容量、大功率的動(dòng)力型鋰離子電池。另外，隨著鋰離子電池材料的不斷進(jìn)步，原材料顆粒粒徑越來(lái)越小，這不僅提高了鋰離子電池性能，也非常容易形成二級(jí)團(tuán)聚體，從而增加了混合分散工藝的難度。在鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)電池電極結(jié)構(gòu)的控制是關(guān)鍵，盡管很多鋰離子生產(chǎn)廠家對(duì)此未引起重視，采用不同結(jié)構(gòu)的電極片生產(chǎn)的電池的自放電率、循環(huán)性、容量、一致性等都不同。

如何控制其電極片內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)，是鋰離子電池生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)。所以在制備電極片過(guò)程中，必須控制好鋰離子電池漿料的混合分散質(zhì)量，提高電池漿料的均勻一致性和分散穩(wěn)定性。

新一代攪拌工藝

鋰離子電池漿料的混合分散過(guò)程可以分為宏觀混合過(guò)程和微觀分散過(guò)程，這兩個(gè)過(guò)程始終都會(huì)伴隨著鋰離子電池漿料制備的整個(gè)過(guò)程。而根據(jù)傳統(tǒng)工藝中的葉輪剪切——循環(huán)特性，可以把葉輪的作用分為兩大類，第一類是對(duì)葉輪附近產(chǎn)生的剪切作用；第二類則是通過(guò)葉輪泵出的流量產(chǎn)生循環(huán)作用。漿體的進(jìn)一步分散作用主要依靠葉輪的剪切作用，而葉輪的流量決定了葉輪的分散的能力。而在離葉輪端部較遠(yuǎn)的區(qū)域，總會(huì)存在一層漿料始終停滯不動(dòng)，這個(gè)區(qū)域也就是人們常說(shuō)的“死區(qū)”，分散設(shè)備的工作區(qū)域越大，而且漿料黏度越高，“死區(qū)”的問(wèn)題就越突出，就算采用不同的葉輪和結(jié)構(gòu)，死區(qū)仍然難以避免，因此在鋰離子電池漿料的制備過(guò)程中，所制得的漿料產(chǎn)品就會(huì)出現(xiàn)混合分散不均勻、粉體顆粒與粘合劑接觸不均勻、易分層和發(fā)生硬性沉淀等一系列問(wèn)題。漿體的流變性十分復(fù)雜．一種漿體在低濃度時(shí)可能表現(xiàn)為牛頓流體或假塑性流體；濃度稍高產(chǎn)生絮團(tuán)后，可能表現(xiàn)為賓漢流體；更高的濃度下又可能會(huì)出現(xiàn)脹塑性流體。

對(duì)同—種漿料，在剪切率不太高時(shí)，不出現(xiàn)脹流現(xiàn)象，剪切率高時(shí)又可能轉(zhuǎn)化為脹塑性流體。有些非牛頓流體在低剪切速率和高剪切速率下都可能呈現(xiàn)牛頓流體形象，這可能是因?yàn)樵诘图羟兴俾氏?，分子的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)，體現(xiàn)不出剪切速率對(duì)其中物料重新排列使表觀粘度的變化，當(dāng)剪切速率增高到一定限度后，剪切定向達(dá)到了最佳程度，因而也使表觀粘度不隨剪切速率而變。如前所述，許多非牛頓體其流變特性受到體系中結(jié)構(gòu)變化的影響。

在超剪切分散設(shè)備中，作用于液體的能量一般相當(dāng)集中，這樣可以使液體收到高能量密度的作用。引入能量的類型和強(qiáng)度必須足以使分散相顆粒有效地均勻分散。分散均勻的本質(zhì)是使物料中分散相（固體顆粒、液滴等）受流體力學(xué)上的剪切作用和壓力作用破碎并分散。

液體物料分散系中固體分散相顆粒或液滴破碎分散的直接原因是受到剪切力和壓力的共同作用。引起剪切力和壓力作用的具體流體力學(xué)效應(yīng)主要有三種，它們分別是層流效應(yīng)、湍流效應(yīng)和空穴效應(yīng)。層流效應(yīng)的作用是引起固體分散相顆?；蛞旱蔚募羟泻屠L(zhǎng)，湍流效應(yīng)的作用是在壓力波動(dòng)作用下引起固體分散相顆?；蛞旱蔚碾S意變形，而空穴效應(yīng)的作用則是使形成的小氣泡瞬間破滅產(chǎn)生沖擊波，而引起劇烈攪動(dòng)。

綜上所述，超剪切分散設(shè)備內(nèi)物料的分散機(jī)理比較復(fù)雜，主要是以剪切作用起主導(dǎo)作用，而以其他作用為輔。漿體物料在高頻壓力波的作用下產(chǎn)生反復(fù)的壓縮效應(yīng)，同時(shí)又受到超剪切分散設(shè)備內(nèi)窄小間隙內(nèi)的剪切力和回旋剪切力的強(qiáng)烈作用，如此綜合反復(fù)的作用，被處理的漿料產(chǎn)生強(qiáng)烈的分散和粉碎作用，最終達(dá)到快速超細(xì)分散的目的。