基于对全固态锂电池技术的现状研究与展望
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基于对全固态锂电池技术的现状研究与展望作者：马丽娜
来源：《科技资讯》2018年第02期
摘要：在化学储能研究领域当中，虽然全固态锂电池的出现时间比较晚，但相比于其他
的电池，全固态锂电池的重量更轻、比能量和比功率相对比较高并且具有较长的使用周期，因此迅速受到人们的关注并成为电化学储能技术领域中一颗冉冉升起的“新星”。在此背景下，本文将通过运用文献研究法，在对当前国内外有关全固态锂电池技术的研究成果进行归纳总结的基础之上，探究全固态锂电池技术的研究现状，并对该技术未来的发展进行展望。
关键词：全固态锂电池技术固态电解质发展趋势
中图分类号：TM911 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）01（b）-0236-02
1 全固态锂电池的简要概述
全固态锂电池学名为全固态锂二次电池，电池当中的电解质、正负极等在内的各个组成部分均使用的是固态材料。从20世纪中期出现的全固态锂电池，在电池发展史上具有里程碑式的重要意义。相比于以往普通的锂离子电池，全固态锂电池不仅结构更加简单，仅仅只有正负极和固态电解质共同组合而成，同时在使用譬如硫化物等全无机类材料以及PEO基等高分子聚合物材料作为电解质之下，大大提升了电池的安全性和能量密度，具有良好的高温适应发性，彻底解决了以往锂离子充电电池因高温条件下电解液容易出现挥发甚至爆炸的问题，电池的循环寿命也得到有效延长。在全固态锂电池的充电过程中，锂离子将从电池正极的活性物质晶格中脱碳，在固体电解质的帮助下实现向负极的迁移，外电路则负责实现电子向负极的迁移，在负极处二者相互整合成为锂原子等物质之后将被嵌入到负极材料当中[1]。
2 全固态锂电池技术的研究现状
自从全固态锂电池技术出现以来，各国研究人员纷纷对此表示出了极大的研究兴趣，研究内容也从最初的电池充电、放电原理慢慢延伸至电池设计、高性能固态隔膜材料等众多领域，而韩国三星电子等多家世界著名电子商也开始着手将全固态锂电池技术与本公司生产的智能手机、汽车等产品进行有机结合，进而在充分挖掘出该技术经济价值和使用价值的基础之上实现全固态锂电池技术的商业推广。
从20世纪80年代开始，日本的几家电子公司便开始陆续发表了有关10μm厚度以下薄膜锂离子电池的研究报道，但由于当时该类电池的功率相对比较小，并不能够完成驱动电子设备的任务。随后包括Bellcore等在内的多家美国电池公司，在经过一段时间的技术研究之下，提出可以在电池电解质当中使用氧化物作为正极，用金属锂作为负极，并由此研制出了薄膜固态锂电池，将电池的循环寿命得到有效延长。通过从网络当中了解到的资料显示，从2010年起
锂离子电池研究现状
锂硫电池的研究现状 近年来，随着不可再生资源的逐渐减少，清洁能源的利用逐渐得到重视，而电池作为储能装置也受到越来越多的考验。锂硫电池与传统的锂离子电池相比，优势主要在于硫的高比容量，单质硫的理论比容量为1600mAh/g ，理论比能量2600Wh/kg。并且硫是一种廉价且无毒的原材料。而与此同时，硫作为锂电池的正极材料也存在着诸多问题[1]： 1、单质硫以及最终放电产物都是绝缘的，如果与正极中掺入的导电物质结合不好，就会导致活性物质不能参与反应而失效； 2、单质硫在反应过程中会生成长链的聚硫化物离子S n2-，这种离子容易溶解在电解液中，并与锂负极反应，产生“穿梭效应”，引起自放电并使库伦效率降低； 3、在每次放电过程结束之后，都会有一些Li2S2/Li2S沉淀在正极上，并且这些不溶物随着循环次数的增加，在正极表面发生团聚，并且正极结构也会发生变化，导致这部分活性物质不能参与电化学反应而失效，并且使电池的内阻增加； 4、硫正极随充放电的进行会产生约22%的体积变化，从而导致电池物理结构破坏而失效。 针对硫作为正极材料的种种弊端，研究者们分别采用了多种方法予以解决，其中将硫与碳材料复合的研究较多。针对几种典型方法，分别举例介绍如下：一、石墨烯-硫复合材料 Wang等人采用石墨烯包覆硫颗粒的方法制作复合材料电极[2]。如图1所示，他们首先采用化学方法制备了硫单质，并利用一种特殊的表面活性剂Triton X-100在硫颗粒的表面修饰了一些PEG高分子，然后再用导电炭黑和石墨烯的分散液对硫颗粒进行包覆。这种方法的优点在于：首先，石墨烯和导电炭黑具有优异的导电性能，可以克服硫以及硫反应产物绝缘的问题；第二，导电炭黑、石墨烯和PEG高分子对硫颗粒进行了包覆，可以解决硫在电解液中溶出的问题；第三，PEG高分子具有一定的弹性，可以在一定程度上缓解体积变化带来的影响。 二、碳纳米管-硫复合材料 Zheng等人用AAO做模板制备了碳纳米管阵列[3]，随后将硫加热使其浸入到碳纳米管中间，然后将AAO模板去掉，得到碳纳米管-硫复合材料，如图2所示。这种方法的优点在于碳纳米管的比表面积大，有利于硫化锂的沉积。并且长径比较大，可以较好地将硫限制在管内，防止其溶解在电解液中。碳纳米管的导电性好管壁又很薄，有利于离子导通和电子传输。同时，因为制备过程中先沉积硫，后去除模板，这样有利于使硫沉积到碳管内，减少硫在管外的残留，从而防止这部分硫的溶解。
锂离子电池研究进展
硕士研究生文献阅读报告 锂离子电池的研究进展 The research progress of lithium ion batteries 学科专业名称及代码：s1******* 研究方向：成像电子器件与系统 研究生：梁超
锂离子电池的研究进展 S1******* 梁超 2013年11月17 摘要：随着现今各种移动电子设备的需求越来越多，锂离子电池的需求量也在快速增长，传统锂离子电池在充放电效率及循环寿命上仍存在一些问题。文中讨论了硅微通道板在锂离子电池上的改进。采用光辅助电化学刻蚀和无电镀银方法,制备出一种可用于三维锂离子电池的覆银硅微通道板(Ag/Si一MCP)负极结构。 关键词：锂离子电池硅微通道板覆银硅微通道板 Abstract: With the demand for a variety of mobile electronic devices today, more and more demand for lithium-ion batteries is also growing rapidly, there are still some problems of the traditional lithium-ion battery charge and discharge efficiency and cycle life. The silicon micro-channel plates in lithium-ion battery improvements discussed in this paper.A three--dimensional(3-D)anode using a silver-coated Si micro-channel plate(Si-MCP)as the active materials was prepared by photo-assisted electrochemical etching followed by electroless deposition. Key Words: Lithium-ion battery Silicon micro-channel plates Silver-coated Si micro-channel plate 一、引言 锂电池（Lithium battery）是指电化学体系中含有锂（包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物）的电池。锂电池大致可分为两类：锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的，且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。 锂离子电池以其具有的电压高，比能量高，无记忆效应，对环境污染小等优点,已经作为一种重要的化学电池被广泛地应用于手机，笔记本电脑等数码产品中.随着便携设备小型化的发展,对电池小型化的要求也在提高. 1、传统锂电池构造及原理 正极为含锂的过渡族金属化合物，负极为碳材料。充电时，加在电池两极的电势迫使正极的化合物释出锂离子，嵌入负极分子排列呈片层结构的碳中．放电时，锂离子则从片层结构的碳中析出，重新和正极的化合物结合．锂离子的移动产生了电流． 2、传统锂电池存在的问题 目前锂离子电池中使用最广泛的正极材料是氧化钴锂。随着各种移动电子设备的需求越来越多，锂离子电池的需求量也在快速增长，因而，氧化钴锂的需求也在增加。由于金属Co比较稀缺，并且价格昂贵。所以，目前人们正在积极开发低钴或是无钴的正极材料，同时，许多国内外研究工作者正在研究回收锂离子电池。 另外，负极材料的稳定性及其配比、电解液组成、膈膜的选择、氧化钴锂的热稳定性及其与电解液反应活性都会影响锂离子电池的安全性。在工艺方面，微短路，结构性内短路（电芯极耳过长，
镍氢电池的市场与发展前景
镍氢电池的市场与发展前景 近年来，我国镍氢充电电池发展的速度越来越快，已经步入了镍氢充电电池生产大国的行列。由于相关电子产品的促进，我国同时也变成了镍氢充电电池的消费大国。 随着电器开始向便携式和高效率方向发展，便携式小家电开始进入广大消费家庭。因此，大功率的镍氢充电电池以及充电电器的消费量也逐渐加大。小型电动工具、电动玩具、电动剃须刀、数码相机等用电器具进入普通百姓家庭，充电电池已成为人们的生活中必备电子产品。 一、镍氢电池市场前景分析 (1)镍氢电池逐步取代镍镉电池 2006 年，全球小型二次电池总销量约79.79 亿只，其中镍氢电池和锂电池合计占57%，占据小型二次电池的大部分市场份额，并保持着较快的增长势头。虽然镍镉电池仍在当时占据较大份额，但由于其环境不友好的缺点，其份额正在逐步被镍氢电池取代。 （2）全球镍电池产业持续稳定增长
镍电池具有大功率技术成熟、安全及可靠性好、循环利用率高、成本低等优点。除镍镉电池因环保因素正逐渐被取代外，镍锌电池和镍氢电池已被广泛应用于电动工具、电动玩具、照明灯具、移动通讯等各类电器电子产品。在全球消费升级、工业产品升级的大背景下，电器和电动工具等产品的无绳化和便携化要求越来越强烈，镍电池的应用领域仍不断拓宽。 尤其是镍氢电池具有大功率电池技术成熟的优点，随着全球工业化升级对工业用二次电池的功率、容量、循环使用寿命提出愈来愈高的要求，镍氢电池在工业用电池领域，特别是在大功率工业用动力电池领域也正逐步占据市场的主导地位。 全球镍电池的生产主要集中在东亚地区，如日本三洋、松下和我国的比亚迪、科力远等厂商。由于市场需求稳定增长，各大企业间的竞争总体上较为平稳。 未来，三大因素将推动镍电池的市场需求快速稳定的增长： ①随着工业制造的技术升级和民用市场的消费升级，镍氢电池将逐步取代镍镉电池，推动镍氢电池行业的持续增长； ②太阳能光伏电池产业的蓬勃发展，将推动作为光伏发电系统的储能部件‐‐镍氢高温电池行业的快速增长； ③镍氢电池是极具发展前景、竞争力强的动力电池之一，未来混合动力汽车（HEV）的快速发展将推动镍氢动力电池实现跨越式增长。 二、镍氢电池发展的方向 北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所高级工程师尉海军博士向记者介绍了镍氢电池的一个新的应用领域——替代干电池，他认为这将成为镍氢电池未来的一个主要发展方向。“镍氢电池在新兴应用领域比如取代一次性干电池方面优势明显，已经显示出非常强劲的发展势头。”据他介绍，日本三洋公司针对消费类产品市场开发了一种低自放电率的镍氢电池，储存１年后容量保持率为８５％，两年后容量保持率仍达７５％，彻底突破了传统镍氢电池储存性能差（即自放电率高，储存１年后容量保持率为５０％，两年后容量基本为零）的劣势，将传统镍氢电池带入全新的应用时代，有望取代一次性干电池。一节低自放电率镍氢电池相当于１０００－２０００节一次性干电池，且容量更大、功率更高、完全绿色，可大大减少一次性干电池的应用，节约能源、保护环境。 据了解，２００７年和２００８年三洋公司低自放电率镍氢电池供货量分别为２５００万节和３０００万节，而且在逐年增加。截至２００９年１０月底，该公司低自放电率镍氢电池供货量已累计超过１亿节。 三、行业数据 1、2011年3月31日，中国电池发展研讨会在深圳宝安举行，中国化学与物理电源行业协会刘彦龙在研讨会上透露，2010年我国电池行业的销售收入超过2630亿元，化学电池的产量超过350亿只，销售收入1330亿元，出口量超过245亿只，出口额81亿美元。
全固态锂电池的技术研究进展
全固态锂电池的技术研究进展 根据近期流传的技术趋势预测，全固态锂电池，可能在2030年之前实现固态电解质技术突破，单体能量密度超过500Wh/kg的目标，并且达到量产能力。今天关注一下全固态电解质锂电池。 1锂电池的种类 锂电池的分类方法比较多，可以按照正极材料类型划分，负极材料类型划分，电解液类型划分等等，我们常说的三元材料还是磷酸铁锂或者锰酸锂，就是按照正极材料划分的结果。在锂电池当前发展阶段上，锂电池性能上的差异主要表现在正极材料的差异上，因此人们习惯于用正极材料的名称给一个技术路线命名。 今后两年，高镍三元将成为量产可能性最高的一种技术路线，而含镍量的不同，又成了技术路线的名字，622、811，这是镍钴锰在三元正极材料中的占比关系。这仍然是一种针对正极材料差异的提法。 欧阳明高院士最近给出的技术路线预测中，高镍以后，能量密度达到400Wh/kg的希望，很大程度上寄托在全固态电池的身上。固态电池，相对于传统锂电池的液态电解液而言的，电解质为导电率很高的纯固态物质，这是一种针对电解液形态的命名方式。 与固态电池平行的另外两种技术路线应该可以叫做液态电解液锂电池和半固态电解液锂电池。液态电解液锂电池，传统称呼中三元、磷酸铁锂、锰酸锂都属于液态电解液锂电池范围。半固态电解液，电解质是介于固态和液态之间的状态，现在常见的材料是聚合物电解质，在常温下为凝胶态。 2全固态锂电池的优缺点 优点 1）安全性好，电解质无腐蚀，不可燃，也不存在漏液问题； 2）高温稳定性好，可以在60℃-120℃之间工作； 3）有望获得更高的能量密度。固态电解液，力学性能好，有效抑制锂单质直径生长造成
锂离子电池研究进展
华东理工大学2013—2014学年第1学期 《新能源与新材料》课程论文 2013.11 班级___复材101__ 学号__10103638__ 姓名____温乐斐_____ 开课学院材料学院任课教师张衍成绩__________
锂离子电池研究进展 温乐斐 （华东理工大学） 摘要 二次锂电池的优点是高体积、高质量比容量、长循环寿命、低放电速率，是环保型电源的理想备选之一。本文简单介绍了锂离子电池的正极材料、负极材料及电解质的种类和发展概况，并对当今锂离子电池发展所面临的问题和发展前景进行阐述。最后说明了一下其发展前途和产业化趋势。 关键词：锂电池；正极材料；负极材料；电解质；发展进程 The Research and Development of Rechargeable Lithium-ion Battery Wen Lefei (East China University of Science and Technology) Abstract The rechargeable lithium-ion battery has been extensively used in mobile communication and portable instruments due to many advantages, such as high volumetric and gravimetric energy density, long cycle life, and low self-discharge rate. In addition, it is one of the promising alternatives as the power sources. The development of researches on materials of lithium-ion battery for cathode, abode and electrolyte are introduced in this paper, at the same time lithium-ion existing problems is battery and prospects are also outlined. At last, the strategic position and some future investigating trends are also presented. Key words: Li-ion battery; cathode materials; anode materials; electrode materials; research and development; progress
2018-2024年中国镍氢电池行业市场发展深度调查及投资战略可行性报告
2018-2024年中国镍氢电池行业市场发展深度调查及投资战略可行性报告 第一章镍氢电池行业发展综述 第一节镍氢电池行业发展概述 第三节最近3-5年中国镍氢电池行业经济指标分析 第四节镍氢电池行业产业链分析 第五节镍氢电池行业政治法律环境 第六节行业经济环境分析 第七节行业社会环境分析 第二章国际镍氢电池行业发展分析 第一节全球镍氢电池市场总体情况分析 一、全球镍氢电池行业的发展特点 二、2013-2018年全球镍氢电池市场结构 三、2013-2018年全球镍氢电池行业发展分析 四、2013-2018年全球镍氢电池行业竞争格局 第二节全球主要国家（地区）市场分析 一、欧洲 二、北美 三、日本 四、韩国 五、其他国家地区 第三章我国镍氢电池行业运行现状分析 第一节我国镍氢电池行业发展状况分析 一、我国镍氢电池行业发展阶段 二、我国镍氢电池行业发展总体概况
三、我国镍氢电池行业发展特点分析 四、我国镍氢电池行业商业模式分析 第二节 2013-2018年镍氢电池行业发展现状 一、2013-2018年我国镍氢电池行业市场规模 二、2013-2018年我国镍氢电池行业发展分析 三、2013-2018年中国镍氢电池企业发展分析 第三节 2013-2018年镍氢电池市场情况分析 一、2013-2018年中国镍氢电池市场总体概况 二、2013-2018年中国镍氢电池产品市场发展分析 第四节我国镍氢电池市场价格走势分析 第四章我国镍氢电池行业整体运行指标分析 第一节 2013-2018年中国镍氢电池行业总体规模分析 一、企业数量结构分析 二、人员规模状况分析 三、行业资产规模分析 四、行业市场规模分析 第二节2013-2018年中国镍氢电池行业产销情况分析 一、我国镍氢电池行业工业总产值 二、我国镍氢电池行业工业销售产值 三、我国镍氢电池行业产销率 第三节2013-2018年中国镍氢电池行业财务指标总体分析 一、行业盈利能力分析 二、行业偿债能力分析 三、行业营运能力分析 四、行业发展能力分析 第五章镍氢电池行业进出口结构及面临的机遇与挑战 第一节镍氢电池行业进出口市场分析 一、镍氢电池行业进出口综述
(完整版)全固态锂电池技术的研究进展与展望
全固态锂电池技术的研究进展与展望 周俊飞 （衢州学院化学与材料工程学院浙江衢州324000） 摘要：现有电化学储能锂离子电池系统采用液体电解质，易泄露、易腐蚀、服役寿命短，具有安全隐患。薄膜型 全固态锂电池、大容量聚合物全固态锂电池和大容量无机全固态锂电池是一类以非可燃性固体电解质取代传统锂离 子电池中液态电解质，锂离子通过在正负极间嵌入-脱出并与电子发生电荷交换后实现电能与化学能转换的新型高 安全性锂二次电池。作者综述了各种全固态锂电池的研究和开发现状，包括固态锂电池的构造、工作原理和性能特 征，锂离子固体电解质材料与电极/电解质界面调控，固态整电池技术等方面，提出并详细分析了该技术面临的主要 科学与技术问题，最后指出了全固态锂电池技术未来的发展趋势。 关键词：储能；全固态锂离子电池；固体电解质；界面调控 1 全固态锂电池概述 全固态锂二次电池，简称为全固态锂电池，即电池各单元，包括正负极、电解质全部采用固态材料的锂二次电池，是从20 世纪50 年代开始发展起来的[10-12]。全固态锂电池在构造上比传统锂离子电池要简单，固体电解质除了传导锂离子，也充当了隔膜的角色，如图 2 所示，所以，在全固态锂电池中，电解液、电解质盐、隔膜与黏接剂聚偏氟乙烯等都不需要使用，大大简化了电池的构建步骤。全固态锂电池的工作原理与液态电解质锂离子电池的原理是相通的，充电时正极中的锂离子从活性物质的晶格中脱嵌，通过固体电解质向负极迁移，电子通过外电路向负极迁移，两者在负极处复合成锂原子、合金化或嵌入到负极材料中。放电过程与充电过程恰好相反，此时电子通过外电路驱动电子器件。目前，对于全固态锂二次电池的研究，按电解区分主要包括两大类[13]：一类是以有机聚合物电解质组成的锂离子电池，也称为聚合物全固态锂电池；另一类是以无机固体电解质组成的锂离子电池，又称为无机全固态锂电池，其比较见表1。通过表1 的比较可以清楚地看到，聚合物全固态锂电池的优点是安全性高、能够制备成各种形状、通过卷对卷的方式制备相对容易，但是，该类电池作为大容量化学电源进入储能领域仍有一段距离，主要存在的问题包括电解质和电极的界面不稳定、高分子固体电解质容易结晶、适用温度范围窄以及力学性能有提升空间；以上问题将导致大容量电池在使用过程中因为局部温度升高、界面处化学反应面使聚合物电解质开貌发生变化，进而增大界面电阻甚至导致断路。同时，具有隔膜作用的电解质层的力学性能的下降将引起电池内部发生短路，从面使电池失效[14-15]。无机固体电解质材料具有机械强度高，不含易燃、易挥发成分，不存在漏夜，抗温度性能好等特点；同时，无机材料处理容易实现大规模制备以满足大尺寸电池的需要，还可以制备成薄膜，易于将锂电池小型化，而且由无机材料组装的薄膜无机固体电解质锂电池具有超长的储存寿命和循环性能，是各类微型电子产品电源的最佳选择[10]。采用有机电解液的传统锂离子电池，因过度充电、内部短路等异常时电解液发热，有自燃甚至爆炸的危险（图3）。从图 3 可以清楚地看到，当电池因为受热或短路情况下导致温度升高后，传统的锰酸锂或钴酸锂液体电解质锂离子电池存在膨胀起火的危险，而基于纯无机材料的全固态锂电池未发生此类事故。这体现了无机全固态锂电池在安全性方面的独特优势。以固体电解质替代有机液体电解液的全固态锂电池，在解决传统锂离子电池能量密度偏低和使用寿命偏短这两个关键问题的同时，有望彻底解决电池的安全性问题，符合未来大容量新型化学储能技术发展的方向。正是被全固态锂电池作为电源所表现出来的优点所吸引，近年来国际上对全固态锂电池的开发和研究逐渐开始活跃[10-12] 2 全固态锂电池储能应用研究进展 在社会发展需求和潜在市场需求的推动下，基于新概念、新材料和新技术的化学储能新体系不断涌现，化学储能技术正向安全可靠、长寿命、大规模、低成本、无污染的方向发展。目前已开发的化学储能装置，包括各种二次电池（如镍氢电池、锂离子电池等）、超级电容器、可再生燃料电池（RFC：电解水制氢-储氢-燃料电池发电）、钠硫电池、液流储能电池等。综合各种因素，考虑用于大规模化学储能的主要是锂二次电池、钠硫电池及液流电池，而其中大容量储能用锂二次电池更具推广前景。。 全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池或锂金属电池等后锂离子充电电池的先导性研究在世界各地积极地进行着，计划在2020 年前后开始商业推广。在众多后锂离子充电电池中，包括日本丰田汽车、韩国三星电子和德国KOLIBRI 电池公司对全固态锂电池都表现出特别的兴趣。图 4 为未来二十年大容量锂电池的发展路径，从图 4 可以看出，全固态电
大容量高功率锂离子电池研究进展_毕道治
收稿日期：２００７－０５－２０ 作者简介：毕道治（１９２６－），男，河北省人，教授级高工。 Ｂｉｏｇｒａｐｈｙ：ＢＩＤａｏ－ｚｈｉ（１９２６－），ｍａｌｅ，ｐｒｏｆｅｓｓｏｒ． 大容量高功率锂离子电池研究进展 毕道治 （天津电源研究所，天津３００３８１） 摘要：发展电动车是解决能源危机和环境污染的有效手段之一。大容量高功率锂离子蓄电池是电动车的理想储能电源，因为它具有单体电压高、循环及使用寿命长、比能量高和良好的功率输出性能等优点。介绍了国内外大容量高功率锂离子蓄电池的研究进展，包括关键材料、技术性能和安全问题，并以作者的观点提出了大容量高功率锂离子蓄电池的发展前景和近期研究内容。关键词：锂离子蓄电池；电极活性材料；电解液；电动车；混合电动车中图分类号：ＴＭ９１２．９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００８－７９２３（２００８）０２－０１１４－０６ Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒ Ｌｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓ ＢＩＤａｏ－ｚｈｉ （ＴｉａｎｊｉｎＰｏｗｅｒＳｏｕｒｃｅＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ３００３８１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅａｎｓｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎａｎｄｅｎｅｒｇｙｃｒｉｓｉｓ．ＨｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬｉ－ｉｏｎｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｙｉｓａｎａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅｐｏｗｅｒｓｏｕｒｃｅｆｏｒｅｌｅｃｔｒｉｃｖｅｈｉｃｌｅｄｕｅｔｏｉｔｓｈｉｇｈｃｅｌｌｖｏｌｔａｇｅ，ｌｏｎｇｅｒｃｙｃｌｅｌｉｆｅ，ｈｉｇｈｅｒｅｎｅｒｇｙｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＴｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬｉ－ｉｏｎｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｉｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｋｅｙｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｔｅｃｈｎｉｃａｌｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｓａｆｅｔｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．ＴｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｓｓｕｅｓａｎｄｔｈｅｆｕｔｕｒｅｏｆｈｉｇｈｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｈｉｇｈｐｏｗｅｒＬｉ－ｉｏｎｂａｔｔｅｒｉｅｓａｒｅｆｉｎａｌｌｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｗｒｉｔｅｒ＇ｓｐｏｉｎｔｏｆｖｉｅｗ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｌｉ－ｉｏｎｓｔｏｒａｇｅｂａｔｔｅｒｙ；ｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌ；ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ；ＥＶ；ＨＥＶ 环境污染和能源危机是目前人类面临的两大课题，而燃油汽车的大量普及则是造成上述问题的主要原因之一。发展电动车是有效解决上述问题的重要手段，因为电动车具有能源多样化、污染排放少和能源利用效率高的优点。发展电动车的技术瓶颈问题是迄今为止还没有哪种电池使电动车的性价比能与燃油汽车相比。通过比较各类动力电池的典型性 能，可以看出锂离子电池具有单体电压高、比能量大和自放电小的优点，但也存在安全性差、 成本高和长期循环和贮存后性能下降的问题。为了充分利用并发挥锂离子电池的优势，克服其存在的缺点，世界各主要国家的政府、汽车制造商和相关科技人员都对大容量、高功率动力用锂离子蓄电池的研究非常重视。纷纷制定发展计划、投入大量人力、物力、财力积极进行研制。文章对大容量、高功率锂离子蓄电池的关键材料、性能水平和安全性等方面的研究进展进行综合评述，并探讨了今后的研发方向。
镍氢电池的市场与发展前景
镍氢电池的市场与发展 前景 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]
镍氢电池的市场与发展前景 近年来，我国镍氢充电电池发展的速度越来越快，已经步入了镍氢充电电池生产大国的行列。由于相关电子产品的促进，我国同时也变成了镍氢充电电池的消费大国。 随着电器开始向便携式和高效率方向发展，便携式小家电开始进入广大消费家庭。因此，大功率的镍氢充电电池以及充电电器的消费量也逐渐加大。小型电动工具、电动玩具、电动剃须刀、数码相机等用电器具进入普通百姓家庭，充电电池已成为人们的生活中必备电子产品。 一、镍氢电池市场前景分析 (1)镍氢电池逐步取代镍镉电池 2006年，全球小型二次电池总销量约79.79亿只，其中镍氢电池和锂电池合计占57%，占据小型二次电池的大部分市场份额，并保持着较快的增长势头。虽然镍镉电池仍在当时占据较大份额，但由于其环境不友好的缺点，其份额正在逐步被镍氢电池取代。 （2）全球镍电池产业持续稳定增长 镍电池具有大功率技术成熟、安全及可靠性好、循环利用率高、成本低等优点。除镍镉电池因环保因素正逐渐被取代外，镍锌电池和镍氢电池已被广泛应用于电动工具、电动玩具、照明灯具、移动通讯等各类电器电子产品。在全球消费升级、工业产品升级的大背景下，电器和电动工具等产品的无绳化和便携化要求越来越强烈，镍电池的应用领域仍不断拓宽。 尤其是镍氢电池具有大功率电池技术成熟的优点，随着全球工业化升级对工业用二次电池的功率、容量、循环使用寿命提出愈来愈高的要求，镍氢电池在工业用电池领域，特别是在大功率工业用动力电池领域也正逐步占据市场的主导地位。 全球镍电池的生产主要集中在东亚地区，如日本三洋、松下和我国的比亚迪、科力远等厂商。由于市场需求稳定增长，各大企业间的竞争总体上较为平稳。 未来，三大因素将推动镍电池的市场需求快速稳定的增长： ①随着工业制造的技术升级和民用市场的消费升级，镍氢电池将逐步取代镍镉电池，推动镍氢电池行业的持续增长； ②太阳能光伏电池产业的蓬勃发展，将推动作为光伏发电系统的储能部件‐‐镍氢高温电池行业的快速增长； ③镍氢电池是极具发展前景、竞争力强的动力电池之一，未来混合动力汽车（HEV）的快速发展将推动镍氢动力电池实现跨越式增长。 二、镍氢电池发展的方向
未来新能源汽车电池行业研究分析(精)
未来新能源汽车电池行业分析(精)
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新能源电动汽车最主要的部件是动力电池、电动机和能量转换控制系统,而动力电池要实现快速充电、安全等高性能,是技术门槛最高、也是利润最集中的部分。中投顾问新能源汽车行业部指出,新能源汽车对电池要求很高,必须具有高比能量、高比功率、快速充电和深度放电的性能,而且要求成本尽量低、使用寿尽量长。 据发布的《2009-2012年中国电池行业投资分析及前景预测报告》显示,新能源汽车将朝着“镍氢——锂电——燃料电池”产业化路径发展。短期能够兑现业绩的只有镍氢动力电池,磷酸铁锂电池的不成熟,以及工信部出台的新能源汽车准入新标准也让镍氢电池生产商看到了中短期的希望。不过,3-5年内在锂电池技术成熟后,镍氢电池市场将被锂电池逐渐蚕食。 再者,近年来燃料电池(FC技术的突飞猛进使得氢能的梦想在21世纪开始变成现实。而以氢为动力的燃料电池汽车(FCV得到了世界各国政府和企业的高度重视,并且取得了重大进展,预计在未来的5--10年内FCV将正式进人市场,以加氢站、输氢管道建设为标志的“氢经济”初露端倪。 研究发现,日本的锂电池供应商占有较大的优势地位,并已开始着手制定统一的锂电池规格、安全标准、充电方式。而美国为了不让自己由对进口石油的依赖变成对外国锂电池的依赖,也在扶持电动车和锂电池制造企业,美国能源部也于2009年批准了250亿美元的贷款。相比较之下,欧洲的汽车企业虽然在绿色节能环保方面非常激进,甚至更为激进,但他们在改进传统的发动机(如使其“小型化”,利用汽/柴油直喷技术等方面,或者氢动力车方面,优势更为明显。 1. 政策利好镍氢电池迎来投资盛宴 产业研究中心获悉,2010年6月25日工信部对外公布了《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》,并于7月1日起施行,到2010年12 月31日前适用。根据工信部出台的新标准,以镍氢电池生产的混合动力乘用车被归类为成熟产品,允许在全国范围内销售使用,对镍氢电池产业是一大利好。 1.1. 镍氢电池发展现状分析 3
2020年(发展战略)镍氢电池的市场与发展前景
（发展战略）镍氢电池的市场和发展前景
镍氢电池的市场和发展前景 近年来，我国镍氢充电电池发展的速度越来越快，已经步入了镍氢充电电池生产大国的行列。由于关联电子产品的促进，我国同时也变成了镍氢充电电池的消费大国。 随着电器开始向便携式和高效率方向发展，便携式小家电开始进入广大消费家庭。因此，大功率的镍氢充电电池以及充电电器的消费量也逐渐加大。小型电动工具、电动玩具、电动剃须刀、数码相机等用电器具进入普通百姓家庭，充电电池已成为人们的生活中必备电子产品。 壹、镍氢电池市场前景分析 (1)镍氢电池逐步取代镍镉电池 2006年，全球小型二次电池总销量约79.79亿只，其中镍氢电池和锂电池合计占57%，占据小型二次电池的大部分市场份额，且保持着较快的增长势头。虽然镍镉电池仍于当时占据较大份额，但由于其环境不友好的缺点，其份额正于逐步被镍氢电池取代。 （2）全球镍电池产业持续稳定增长 镍电池具有大功率技术成熟、安全及可靠性好、循环利用率高、成本低等优点。除镍镉电池因环保因素正逐渐被取代外，镍锌电池和镍氢电池已被广泛应用于电动工具、电动玩具、照明灯具、移动通讯等各类电器电子产品。于全球消费升级、工业产品升级的大背景下，电器和电动工具等产品的无绳化和便携化要求越来越强烈，镍电池的应用领域仍不断拓宽。 尤其是镍氢电池具有大功率电池技术成熟的优点，随着全球工业化升级对工业用二次电池的功率、容量、循环使用寿命提出愈来愈高的要求，镍氢电池于工
业用电池领域，特别是于大功率工业用动力电池领域也正逐步占据市场的主导地位。 全球镍电池的生产主要集中于东亚地区，如日本三洋、松下和我国的比亚迪、科力远等厂商。由于市场需求稳定增长，各大企业间的竞争总体上较为平稳。 未来，三大因素将推动镍电池的市场需求快速稳定的增长： ①随着工业制造的技术升级和民用市场的消费升级，镍氢电池将逐步取代镍镉电池，推动镍氢电池行业的持续增长； ②太阳能光伏电池产业的蓬勃发展，将推动作为光伏发电系统的储能部件‐‐镍氢高温电池行业的快速增长； ③镍氢电池是极具发展前景、竞争力强的动力电池之壹，未来混合动力汽车（HEV）的快速发展将推动镍氢动力电池实现跨越式增长。 二、镍氢电池发展的方向 北京有色金属研究总院能源材料和技术研究所高级工程师尉海军博士向记者介绍了镍氢电池的壹个新的应用领域——替代干电池，他认为这将成为镍氢电池未来的壹个主要发展方向。“镍氢电池于新兴应用领域比如取代壹次性干电池方面优势明显，已经显示出非常强劲的发展势头。”据他介绍，日本三洋XX公司针对消费类产品市场开发了壹种低自放电率的镍氢电池，储存１年后容量保持率为８５％，俩年后容量保持率仍达７５％，彻底突破了传统镍氢电池储存性能差（即自放电率高，储存１年后容量保持率为５０％，俩年后容量基本为零）的劣势，将传统镍氢电池带入全新的应用时代，有望取代壹次性干电池。壹节低自放电率镍氢电池相当于１０００－２０００节壹次性干电池，且容量更大、功率更高、完全绿色，可大大减少壹次性干电池的应用，节约能源、保护环境。
锂电池负极材料的研究进展
锂离子电池负极材料研究进展介绍 来源：中国燃料电池网时间：2015-09-08 09:11 编辑：周奕 我国能源生产量和消费量均已居世界前列，但在能源供给和利用形式上存在着一系列突出问题，如能源结构不合理、能源利用效率不高、可再生能源开发利用比例低、能源利用安全水平有待进一步提高。总体上讲，我国能源工业大而不强，与发达国家相比，在技术创新能力方面还存在较大差距。因此，提高能源利用效率，调整能源结构，开发和利用可再生能源将是我国能源发展的必然选择。为了解决我国能源工业所面临的难题，寻求替代传统化石燃料的可再生绿色能源显得尤为迫切。与此同时，随着人们环保意识的日益增强和对资源利用率的关注，可充电电池逐渐成为研究的焦点，而锂原电池的成功应用大大推动了锂离子电池的研究和发展，使锂离子电池成为关注的重点。 １锂离子电池发展状况 锂电池最早出现于１９５８年，２０世纪７０年代开始进入实用化［２］。由于具有重量轻、体积小、安全性好、工作电压高、能量密度高、使用寿命长等优点成为近年来最受关注的储能器件之一。随着世界全面步入信息时代，电子化和信息化己经成为各个领域的共同发展趋势，锂离子电池也被越来越多地应用于多个方面。医疗上，锂离子电池可以为心脏起搏器、助听器等设备供能，对于病人更安全、更便捷；交通上，锂离子电池己经被广泛应用于电动单车、电动汽车上；军事上，锂离子电池可为电磁武器充能，为小型定位系统供能，甚至作为潜艇等大型作战设备的备用动力源；航天上，锂离子电池可作为航天器及各种仪器设备的电力补充单元。 电池按工作性质可以分为一次电池和二次电池［３］。一次电池是指不可循环使用的电池，如碱锰电池、锌锰电池等。二次电池指可以多次充放电、循环使用的电池，如先
锂离子电池负极材料的研究进展
锂离子电池负极材料的研究进展 摘要：随着时代的进步，能源与人类社会的生存和发展密切相关，持续发展是全人类的、共同愿望与奋斗目标。矿物能源会很快枯竭，解决日益短缺的能源问题和日益严重的环境污染是对国家经济和安全的挑战也是对科学技术界地挑战。电池行业作为新能源领域的重要组成部分，已经成为全球经济发展的一个新热点本文阐述了锂离子负极材料的基本特性，综述了碳类材料、硅类材料以及这两种材料形成的复合材料作为锂离子电池负极材料的研究及开发应用现状。 关键词：锂离子电池负极材料碳/硅复合材料 引言：电极是电池的核心，由活性物质和导电骨架组成正负极活性物质是产生电能的源泉，是决定电池基本特性的重要组成部分。本文就锂离子电池的负极材料进行研究。锂离子电池是目前世界上最为理想的可充电电池。它不仅具有能量密度大、无记忆效应、循环寿命长等特点，而且污染小，符合环保要求。随着技术的进步，锂离子电池将广泛应用于电动汽车、航空航天、生物医学工程等领域，因此,研究与开发动力用锂离子电池及其相关材料有重大意义。对于动力用锂离子电池而言，关键是提高功率密度和能量密度，而功率密度和能量密度提高的根本是电极材料，特别是负极材料的改善。 1、锂离子负极材料的基本特性 锂离子电池负极材料对锂离子电池性能的提高起着至关重要的作用。锂离子电池负极材料应具备以下几个条件： (1) 应为层状或隧道结构，以利于锂离子的脱嵌且在锂离子嵌入和脱出时无结构上的变化，以使电极具有良好的充放电可逆性和循环寿命； (2) 锂离子在其中应尽可能多的嵌入和脱出，以使电极具有较高的可逆容量。在锂离子的脱嵌过程中，电池有较平稳的充放电电压； (3) 首次不可逆放电比容量较小； (4) 安全性能好； (5) 与电解质溶剂相容性好； (6) 资源丰富、价格低廉； (7) 安全、不会污染环境。 现有的负极材料很难同时满足上述要求。因此，研究和开发新的电化学性能更好的负极材料成为锂离子电池研究领域的热门课题。 2、选材要求 一般来说，锂离子电池负极材料的选择主要要遵循以下原则：1、插锂时的氧化还原电位应尽可能低，接近金属锂的电位，从而使电池的输出电压高；2、锂能够尽可能多地在主体材料中可逆的脱嵌，比容量值大；3、在锂的脱嵌过程中，主体结构没有或很少发生变化，以确保好的循环性能；4、氧化还原电位随插锂数目的变化应尽可能的少，这样电池的电压不会发生显著变化，可以保持较平稳的充放电：5、插入化合物应有较好的电子电导率和离子电导率，这样可以减少极化并能进行大电池充放电；6、具有良好的表面结构，能够与液体电解质形成良好的固体电解质界面膜；7、锂离子在主体材料有较大的扩散系数，便于快速的充放电；8、价格便宜，资源丰富对环境无污染 3、负极材料的主要类型用作锂离子电池负极材料的种类繁多，根据主体相
充电电池发展现状及市场前景分析
2015年版中国充电电池市场现状调研与发 展前景趋势分析报告 报告编号：1521598 行业市场研究属于企业战略研究范畴，作为当前应用最为广泛的咨询服务，其研究成果以报告形式呈现，通常包含以下内容：
一份专业的行业研究报告，注重指导企业或投资者了解该行业整体发展态势及经济运行状况，旨在为企业或投资者提供方向性的思路和参考。 一份有价值的行业研究报告，可以完成对行业系统、完整的调研分析工作，使决策者在阅读完行业研究报告后，能够清楚地了解该行业市场现状和发展前景趋势，确保了决策方向的正确性和科学性。 中国产业调研网基于多年来对客户需求的深入了解，全面系统地研究了该行业市场现状及发展前景，注重信息的时效性，从而更好地把握市场变化和行业发展趋势。
一、基本信息 报告名称：2015年版中国充电电池市场现状调研与发展前景趋势分析报告 报告编号：1521598 ←咨询时，请说明此编号。 优惠价：￥7020 元可开具增值税专用发票 咨询电话：4006-128-668、0、传真：0 Email 网上阅读： 温馨提示：如需英文、日文等其他语言版本，请与我们联系。 二、内容介绍 《2015年版中国充电电池市场现状调研与发展前景趋势分析报告》依据国家权威机构及充电电池相关协会等渠道的权威资料数据，结合充电电池行业发展所处的环境，从理论到实践、从宏观到微观等多个角度对充电电池行业进行调研分析。 《2015年版中国充电电池市场现状调研与发展前景趋势分析报告》内容严谨、数据翔实，通过辅以大量直观的图表帮助充电电池行业企业准确把握充电电池行业发展动向、正确制定企业发展战略和投资策略。 《2015年版中国充电电池市场现状调研与发展前景趋势分析报告》是充电电池业内企业、相关投资公司及政府部门准确把握充电电池行业发展趋势，洞悉充电电池行业竞争格局，规避经营和投资风险，制定正确竞争和投资战略决策的重要决策依据之一。正文目录 第一章充电电池相关概述 第一节充电电池基础阐述
无机全固态锂离子电池界面性能研究进展_邱振平
综述 Review * E-mail: zhangheroyj@https://www.360docs.net/doc/d47142263.html, Received April 22, 2015; published June 12, 2015. 992 https://www.360docs.net/doc/d47142263.html, ? 2015 Shanghai Institute of Organic Chemistry, Chinese Academy of Sciences Acta Chim. Sinica 2015, 73, 992—1001 化 学 学 报 无机全固态锂离子电池界面性能研究进展 邱振平 张英杰* 夏书标 董鹏 (昆明理工大学 材料科学与工程学院 昆明 650093) 摘要 固体电解质不存在易燃等安全问题, 发展固态锂电池技术是解决液体电解质锂电池安全问题的根本途径. 随着社会对大体积锂离子电池需求的增长以及人们对电池的安全性关注度的日益提高, 发展固态锂离子电池已迫在眉睫. 制备性能良好的全固态锂电池的关键在于获得高室温离子导电率的固体电解质以及在电极与电解质之间形成良好的接触面. 大量的研究集中在制备高室温导电率的固体电解质, 目前已经制备出能与液体电解质相媲美的高室温导电率的固体电解质, 但固态锂电池的高倍率性能仍然较差, 原因是在电极与固体电解质的界面处具有较高的阻抗. 关于固态锂电池电极与电解质界面的研究文章相对较少. 本文简要介绍了一些具有高室温导电率的氧化物及硫化物电解质, 着重分析了全固态锂电池电极与电解质界面处具有高阻抗的原因以及减少界面阻抗的界面改性方法. 关键词 固体电解质; 全固态锂电池; 界面理论; 改性措施; 性能 Qiu, Zhenping Zhang, Yingjie * Xia, Shubiao Dong, Peng (Faculty of Materials Science and Engineering , Kunming University of Science and Technology , Kunming 650093) Abstract The development of solid-state lithium offers a fundamental solution to safety concerns of liquid electrolyte for lithium battery, because of the non-flammability of solid electrolyte. With society’s increasing demand for large size lithium ion batteries and a growing concern about the safety of batteries, the development of solid lithium battery is imminent. To prepare solid lithium battery with excellent performance, we should obtain solid electrolyte with high ambient temperature ion conductivity and make a good contact between electrode and solid electrolyte. Most studies have been focus on the prep-aration of solid electrolyte with high ambient temperature ion conductivity. Although the conductivity of recently discovered solid electrolyte are comparable with those observed for liquid electrolytes. The high-rate capability of solid-state lithium batteries is still poor. This fact tell us that the rate-controlling step is at the interface between the electrode and the electrolyte materials. Only a few researchers have studied the interface between the electrode and the electrolyte materials. This paper introduces some oxide and sulfide electrolyte with high ambient temperature ion conductivity briefly. We mainly analyze the reasons for the high impedance at the interface between electrode and solid electrolyte, and furthermore, we investigate the modification methods to reduce the interface resistance. Keywords solid electrolyte; solid lithium battery; interface theory; modification measures; properties 1 引言 锂离子电池具有较高的能量密度而广泛应用于移动设备、应急电源系统以及混合动力电动汽车等[1,2]. 然而有机液体作为电解质的商用锂电池存在易漏、易燃且不能和锂金属兼容等缺点[3]. 当今社会对大体积锂离子电池的需求逐渐上升, 大体积锂电池需要更高安全性及稳定性, 但是随着锂离子电池体积的增大, 热量不易散发出去, 将引起更大的安全问题[4]. 因此, 采用固体电解质代替液态电解质, 发展固态锂离子电池是解决锂电池安全问题的根本途径[5]. 全固态锂电池就是锂电池的各单元, 包括正极、负极、电解质全部采用固态材料的锂电池, 图1为全固态锂电池的横截面图. 全固态电池在构造上比传统的锂电 图1 全固态锂电池的横截面图 Figure 1 Schematic of a laboratory-scale all-solid state cell