锂离子电池的发展状况

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第　３５　卷 ３　期　第　２００５　年 月　６

电 池　ＢＡ　Ｔ　ＴＥＲ　Ｙ ＩＭＯＮ　ＴＨＬ　Ｙ　Ｂ

电池论坛？

［　编者按　“２００５　年中国储能电池与动力电池及其关键材料学术研讨会”　］　在长沙召开　。大会承办者中南大学化学化工学院

的黄可龙教授　、　唐有根教授与本刊主编文力研究员共同主办　“电池论坛”　栏目　，向读者介绍这次会议的精彩报告　。

锂离子电池的发展状况

戴永年　，　杨 ，　姚耀春　，　马文会　，　李伟宏　斌

（　昆明理工大学材料与冶金工程学院　，云南　昆明 ６５００９３）

摘要　：　国内外锂离子电池快速发展　，　广泛应用于家电产品　。汽车面临汽油紧张和污染环境　，　电动车将部分解决这些问题　。　电动自行车已为人们接受　。锂离子电池以其优良的性能　，　将成为电动车的主要动力源　。钴酸锂由于性能好　，　而成为当今　小型锂离子电池的主角　，　但世界上钴储量少　，　作为动力电池材料　，　市场前景小　。锰酸锂的锰资源较多　，　价格比钴便宜很　多　，　可成为动力电池的主要材料　。与钴酸锂相比　，　锰酸锂的性能还有不足　，　如比容量和循环寿命较低　，　因此应当着重研　究　，　改善其品质　。现在锰酸锂电池已投向市场　，　将会促进其研究和生产　，　推动电动汽车进入市场　。　关键词　：　锂离子电池　； 钴酸锂　； 锰酸锂　； 动力电池　中图分类号　：　ＴＭ９１２１９ 文献标识码　：Ａ 文章编号　：１００１　－　１５７９　（　２００５）　０３　－　０１９３　－　０３

ＬｉＣｏＯ２　； ＬｉＭｎ２　Ｏ４　； ｐｏｗｅｒ　ｂａｔｔｅｒｙ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　：Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　；

锂电池最早出现于　１９５８　年　［　１　］　，　２０　世纪　７０　年代进入实用

化　。２０　世纪　８０　年代趋向研究锂离子电池　，　以后就日益发展　。　作者简介　： Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｗｏｕｌｄ　ｂｅ　ｔ　ｈｅ　ｍａｉｎ　ｐｏｗｅｒ　ｓｏｕｒｃｅｓ　ｆｏｒ　ＥＶｓ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　Ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　Ｃｏ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｉｎ　ｔ　ｈｅ　ｅａｒｔ　ｈ　ｅｒ　ｔ　ｈａｎ　Ｃｏ　，　ｗｈｉｃｈ　ｃｏｕｌｄ　ｂｅ　ｔ　ｈｅ　ｍａｉｎ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｆ　ｃａｔ　ｈｏｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｏｆ　Ｌｉ　ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｙ．　Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔ　ｈ　ＬｉＣｏＯ２　，　ＬｉＭｎ２　Ｏ４　ｈａｄ　ｓｏｍｅ　２　ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｓｕｃｈ　ａｓ　ｌｏｗｅｒ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｓｈｏｒｔｅｒ　ｃｙｃｌｅ　ｌｉｆｅ　，　ｓｏ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ＬｉＭｎ２　Ｏ４　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｅｍｐ　ｈａｓｉｚｅｄ　ｔｏ　ｉｍｐｒｏｖｅ　ｔｒｉａｌｉｚｅ　ｔ　ｈｅ　ＥＶｓ　ｓｏｏｎ．

ｉｔｓ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｗｉｔ　ｈ　ＬｉＭｎ２　Ｏ４　ｓｏｌｄ　ｉｎ　ｔ　ｈｅ　ｍａｒｋｅｔ　ｓｈｏｕｌｄ　ｂｅ　ｅｎｈａｎｃｅｄ　ｔｏ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｏ　ｉｎｄｕｓ２

ａｌｌｅｖｉａｔｅ　ｔ　ｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｆ　ｐｅｔｒｏｌ　ｌａｃｋ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ　ｉｎｄｕｃｅｄ　ｂｙ　ｃａｒｓ１　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｂｉｃｙｃｌｅｓ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ａｃｃｅｐｔｅｄ　ｂｙ　ｐｅｏｐｌｅ．

ｗａｓ　ｌｉｍｉｔｅｄ　ｌｅａｄｉｎｇ　ｔｏ　ｓｍａｌｌ　ｍａｒｋｅｔ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ａｓ　ｐｏｗｅｒ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｃａｔ　ｈｏｄｅ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｆｏｒ　ＥＶｓ　，　ａｌｔ　ｈｏｕｇｈ　ＬｉＣｏＯ２　ｈａｄ　ｇｏｏｄ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ａｎｄ

ｂｅｃａｍｅ　ａ　ｌｅａｄｉｎｇ　ａｃｔｏｒ　ｉｎ　ｓｍａｌｌ　ｓｉｚｅ　Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｙ．　Ｔｈｅ　ａｍｏｕｎｔ　ｏｆ　Ｍｎ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｗａｓ　ａｂｕｎｄａｎｔ　ａｎｄ　ｔ　ｈｅ　ｐｒｉｃｅ　ｏｆ　Ｍｎ　ｗａｓ　ｍｕｃｈ　ｃｈｅａｐ２

Ａｂｓｔｒａｃｔ　：Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔ　ｈｅ　ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｄｅｖｉｃｅｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｒａｐｉｄｌｙ　ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ．　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　（　ＥＶ）　ｗｏｕｌｄ

戴永年　（　１９２９　－　）　，男　，云南人　，昆明理工大学材料与冶金工程学院教授　，中国工程院院士　，研究方向　：　真空冶金及能源材料　；　杨 （　１９２９　－　）　，男　，云南人　，昆明理工大学材料与冶金工程学院教授　，研究方向　：　真空冶金及能源材料　；　斌　姚耀春　（　１９７７　－　）　，男　，山西人　，昆明理工大学材料与冶金工程学院博士生　，研究方向　：　锂离子电池及其材料　；　马文会　（　１９７２　－　）　，男　，四川人　，昆明理工大学材料与冶金工程学院副教授　，研究方向　：　燃料电池及硅材料　；　李伟宏　（　１９７９　－　）　，女　，长春人　，昆明理工大学材料与冶金工程学院硕士生　，研究方向　：　锂离子电池及其材料　。

ＤＡ　Ｉ　Ｙｏｎｇ２ｎｉａｎ　，　ＹＡＮ　Ｇ　Ｂｉｎ　，　ＹＡＯ　Ｙａｏ２ｃｈｕｎ　，ＭＡ　Ｗｅｎ２ｈｕｉ　，Ｌ　Ｉ　Ｗｅｉ２ｈｏｎｇ

（　Ｆａｃｕｌｔｙ　ｏｆ　Ｍ　ａｔｅｒｉａｌｓ　ａｎｄ　Ｍｅｔａｌｌ　ｕｒｇｙ　Ｅｎｇｉ　ｎｅｅｒｉ　ｎｇ　，　Ｋｕｎｍ　ｉ　ｎｇ　Ｕ　ｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　，　Ｋｕｎｍ　ｉ　ｎｇ　，　Ｙ　ｕｎｎａｎ　６５００９３　，　Ｃｈｉ　ｎａ） Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ

Ｖｏｌ１３５　，　Ｎｏ１３　Ｊ　ｕｎ１　，２００５

由于锂离子电池在各种便携式电子产品上的广泛应用　，　其品　种和产量不断增加　，　各种正极材料　、负极材料　、电解质材料都

１９４

电 池　ＢＡ　Ｔ　ＴＥＲ　Ｙ ＩＭＯＮ　ＴＨＬ　Ｙ　Ｂ

第　３５　卷

有许多研究　。１９９４　年以后产量上升显著　。从表　１　中可见　，　锂　离子电池发展相当迅速　。　表１ １９９４～２００３　年世界锂离子电池的产量及增长率

Ｔａｂｌｅ　１ Ｗｏｒｌｄ　ｏｕｔｐｕｔ　ａｎｄ　ｉｎｃｒｅａｓｅ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｉｅｓ　ｉｎ　１９９４～２００３

年份

１９９４　１９９５　１９９６　１９９７　１９９８

产量／　亿只　增长率／　％

０１１２　０１３３　１１２０　１１９６　２１９５

年份

１９９９　２０００　２００１　２００２　２００３

产量／　亿只　增长率／　％

４１０８　５１４６　５１７３　８１３１　３８１３　３３１８　４５１０　６７１６　４１９

最近　，　锂离子电池又开始向动力电池发展　，　动力电池容

量较大　，　可达十到数百安时　，　一个电动车要装数百千克的电　池　。将来电动车等交通工具使用电池　，　又将大大促进锂离子　低了它的成本　，　如表　２　所示　。

电池的发展　。近　１０　多年的应用　，　推动了其研究进步　，　大幅降　表２ １９９４～２００４　年世界锂离子电池平均每只价格变化

价格／　美元　价格／　美元

更加广泛　，　生产量更加扩大　。如电动车等交通工具应用它　，　则　成本还会大大降低　。　我国近年锂离子电池的生产发展很快　，　如图　１　所示　。

的　３１６　％　，　与韩国相近　，　而日本达　５１１２　亿只　，　占全球份额的　使锂离子动力电池的价格大幅降低　。

只　，　占　全　球　份　额　的　３７１１　％　，　仅　次　于　日　本　（　９１５　亿　只　，　占　４６１３　％）　。研究使用资源较多　、价格较低的材料代替钴　，　又将

机汽车至今　，　全球燃油汽车饱有量达到几亿辆　，　而且还在迅　速增加　，　但两大问题遏制着汽车的发展　。

不断升高　。两年前　，　约　２０　美元一桶的原油现在已达到　５０　多美　元　，　有人预测　，　不久将上升到约　１００　美元　。油耗将成为汽车的　限制条件　。

７８　％　，　每只由　１１１１０　美元降到　２１４６　美元　。这种趋势使其应用

９３１９　％　。到　２００２　年　，　我国　超　过　１　亿　只　，　２００４　年　达　到　７１６　亿

１ 石油供应和汽车污染将促使锂离子电池大发展

Ｔａｂｌｅ　２ Ｐｒｉｃｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｏｆ　ｗｏｒｌｄ　Ｌｉ２ｉｏｎ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｉｎ　１９９４～２００４

年份

１９９４　１９９５　１９９６　１９９７　１９９８　１９９９

Ｌ　ＩＢ

：　Ｌ　ＩＢ　为液态锂离子电池　，　Ｌ　ＩＰＢ　为聚合物锂离子电池　注

表　２　中数据说明　：　１０　多年来　，　锂离子电池的价格降低了

从　１８９３　年查？　杜里埃　（　Ｄｕｒｙｅａ）　兄弟制出第一台汽油发动

２０００　年　，　我国锂离子电池产量约　０１２　亿只　，　占全球份额

①　日益增加的油耗量　，　日渐减少的自然资源　，　使其费用

１１１１０　１０１５０　１１１００　９１００　７１３０　６１３０

１７５１０　２６４１０　６３１３　５０１５