锂离子电池

关键词： 密度 电池 体积 能量

锂离子电池（通用8篇）

篇1：锂离子电池

电池行业面试题

1.目前市场上主要有那几种电池？ 从体积能量密度、环保性等方面阐述他们的特点。铅酸铵电池：能量密度低，体积较大。含污染环境的重金属铅。镍镉电池：能量密度不高，含有有毒金属元素镉。

镍氢电池：能量密度较高，环保性好，不再使用有毒的镉。锂电池：能量密度较高。绿色环保。

2.锂离子电池的正极材料主要有哪几种？并分析他们的优缺点

钴酸锂优点：工作电压较高，充放电平稳，比能量高，电导性好，工艺简单。钴酸锂缺点：抗过充电性较差，价格昂贵（钴），循环性能有待提高，热稳定性差。

锰酸锂优点：锰资源丰富、安全性高，比较容易制备。

锰酸锂缺点：材料抗溶解性低，深度充放电过程易发生晶格畸变，造成电池容量的迅速衰竭。

三元材料（钴镍锰酸锂）优点：高温稳定性好，抗电解质腐蚀性好。三元材料（钴镍锰酸锂）缺点：充放电时晶格也容易畸变。

磷酸铁锂优点：高稳定性，安全可靠。

磷酸铁锂缺点：导电性一般，电极材料利用率低。

3.碳酸锂在锂电池行业的应用是什么？相关的上市生产企业有那几个？

碳酸锂是正极材料、电解液、金属锂的基础原材料。是锂电最主要的基础材料。

天齐锂业

西藏矿业

中信国安

路翔股份

赣锋锂业

4.从电解液的材料成本来看，电解液的主要核心材料是什么? 国内生产企业有那几个? 从材料成本的角度看，六氟磷酸锂是电解液的核心材料，10 吨电解液需要1-1.25 吨 六氟磷酸锂，但所占电解液总成本却高达60%以上。

2011 年之前，国内只有天津金牛能生产六氟磷酸锂，产能为400 吨/年。上市公司中多氟多已于2011 年初开始试生产，4 月份全面投产，产能达到200 吨/年；九九久5 月底400 吨/年六氟磷酸锂项目也进入试生产阶段，江苏国泰的300 吨/年的项目仍处于中试阶段。

5.国内电动自行车电池主要有哪几种?他们分别占有的市场份额大约是多少？

高达89% 采用铅酸电池，镍氢电池仅8%，锂离子及其它电池仅3%，预估未来将改 以锂离子电池为主。

6.生产、研发动力电池的国内企业主要有那些？

天津力神电池股份有限公司

深圳市芯动力精电电子科技有限公司 苏州星恒电源有限公司

上海恒动汽车电池有限公司

赛恩斯能源科技有限公司

合肥国轩高科动力能源有限公司

深圳市北虎电池科技有限公司

江西省福斯特新能源有限公司

深圳市科普仕能源有限公司

北京中芯优电信息技术有限公司

东莞市翔度电池有限公司

中聚雷天动力电池有限公司、北京中润恒动动力电池有限公司

比亚迪

深圳比克

哈尔滨光宇

7.电池隔膜的主要作用是什么？阐述一下国内电池隔膜的现状。

电池隔膜是指在电池正极和负极之间一层隔膜材料，是电池中非常关键的部分，对电池安全性和成本有直接影响，其主要作用是：隔离正、负级并使电池内的电子不能自由穿过，让电解质液中的离子在正负极之间自由通过。

锂电池成本中，隔膜约占20%，但毛利率却高达70%，是动力锂电池中盈利能力最强电池材料部分。

目前国内隔膜市场80％以上被美、日进口产品占领，国产隔膜主要在中、低端市场使用。我国高品质隔膜尚待突破。目前国内佛塑金辉高科、东莞星源科技、河南新乡格瑞恩、中科来方等厂商已可提供小型锂电池用隔膜，价格只有进口隔膜的1/3~1/2，采货周期也相对短些，但国产隔膜的厚度、强度、孔吸率不能得到整体兼顾，且量产批次均匀性、稳定性较差。国产隔膜正逐步进入中低端市场进口产品替代阶段，同时，少量产品已经进入高端市场。

8.前段时间发生了铅酸铵电池生产企业的污染水源事件（血铅事件）。谈一谈中国目前铅酸铵电池行业的现状，以及未来有哪些投资机会。

全国范围近2000 家铅酸电池企业，由于血铅事件，共有583 家企业被取缔，比例达到30%。此外，还有50%的企业被停产整顿，仅13%的企业能够正常生产。

从中期看，铅酸电池新批产能项目将变得非常困难，主要由于：1）各省市重金属排放实行严格的总量控制；2）铅蓄电池项目审批实行终身问责制；3）铅污染事故仍在蔓延。新建生产线需要1～1.5 年的时间，短期内供需难改善。目前在生产的铅酸电池厂，仍存在环境污染隐患，行业整治仍将持续，市场集中度将持续提高。目前动力电池已经提价近20%，毛利率达到40%以上。

对于未停业整顿的龙头企业，有利于产业整合。另外有利于推进具有环保类型的电池发展，比如锂电和镍氢电池。

篇2：锂离子电池

学校的通用教育模式让学生能适应众多领域的工作：汽车、铁路、船舶工业，核能源，海洋可再生能源，机器人技术，金融数学，海洋学或环境学等等。学校的大部分毕业生的第一份工作一般都在企业的研发部或者企划部，不久便能达到管理和项目总监的位置。ENSTA ParisTech是由法国国防部领导下的公共教育科研机构。

参加学校的教学活动的，不仅有ENSTA ParisTech的教师，研究员，还有在经济，工业领域了解最新技术革新的教员。

科研是 ENSTA ParisTech 的另一主要任务。学校的五大系和法国、欧洲乃至全球的其他大学以及科研机构在多个领域都有科研合作。大量来自CNRS，INSERM 和综合理工的科研人员和 ENSTA 的教授共同开展科研活动。

ENSTA 教授授于学生们的知识充分迎合企业的需求。课程的设计就是为了让学生们将来能方便地融入企业生活，尽快地从高技术含量的岗位（研发部门，企划部门）转移到能够管理和统筹项目的职位。ENSTA 致力于带给该校的工程师们扎实的知识基础，以便他们将来能从事同时具备多种职责的工作，这是当今和将来的工程师将面对的典型挑战。工程师们需要关心的内容往往很少局限于某一特殊的技术领域。

教学计划中安排有10个月的实习，所有的学生都拥有至少3个月在国外的学习或实习经历。ENSTA ParisTech的工程师教育共三年（第一年只针对通过参加公共选拔的学生）。每学年分为两学期，包含三个学时相近的大的教学模块： 公共的科学课模块（约500学时）约700学时的自主选择的科学课模块 约700学时的经济，语言，文化课模块

ENSTA 的教学同时包括一些实习和实践课题项目。第二学年（硕士课程第一年）结束前的研究实习是学生第一次接触科研的机会。第一学年，第二学年中的工业实习以及第三学年的毕业实习让学生有机会更多的了解公司。为了向学生提供国际经验，学校要求学生有一段在国外的教育经历。这种经历可以是很多形式，例如公司里的实习，合作学校的学习等。

“工程师文凭” 教学二年级（相当于工科硕士一年级）以两个半月的理科核心课程为开端，期间主修应用数学和统计数学，力学，编程以及信息技术。

第二学期，学生有数个可自选的独立单元课程。针对目前的科研发展，这些课程为学生完成自主实验室科研项目（“PPL”）提供了必要的知识。（“PPL”）是一项科研性的实习。从五月上旬开始，持续时间在两个月到四个月之间。学生要独自在 ENSTA 的校内实验室或是学校在法国或者国外的科研合作队伍中完成个人的科研项目。除了理工科课程以外，学生要接受法律，经济，管理，文化，交流和外语教学。这些课程贯穿整个全年，除了最后学生做 PPL 的两个月。

工科硕士的第二年针对工业应用，主攻高级专业化课程。为此，除了全面的工程学教学，学生还将会获得成为某一个特定领域的工程师所需要的专业技能，使他们能在这个领域开启自己的职业生涯。

学生需要在学校提供的专业中作出选择。某个专业有四个单元的课程，每个单元课程包括84小时的教学时间。对于大部分专业，学生能在众多的单元课程中进行选择。这些选择主要取决于他们对自己将来的职业道路的规划和侧重点。学校通常组织教学旅行，以便让学生们能对相关的职业有更具体的认识。专业方向选择

除了经济，管理，法律的课程外，学生还将参加ATHENS programme。同时，学校还设有语言，求职面试课程。工程师教育以第二学期的毕业实习（“PFE”）结束。它通常以公司实习的形式进行，学生以年轻工程师的身份在法国或者国外的公司实习。毕业实习项目也可以在某一研究机构的实验室做先进的科研项目。

毕业实习项目（法语页面）

公司实习在锻炼工程师学生的过程中起着重要的作用。它是连接职业世界不可替代的桥梁，通过它，学生认识到职业世界的多样性，利害关系和需求。它同时也让学生对工程师这个职业有了更清楚的认识，帮助他选择将来自己希望工作的领域。

学校有将近700 名辅助教师。这些教师都是专职工程师。他们在 ENSTA 的教学中给学生提供了最新工业领域的专门知识。学校第三年的课程（从本质上来说更具实践性）是这一系统的最大受益者。每一个专业都有一名学校的专职教师授 课，他们从学校的辅助教师那里得到各种帮助，而辅助教师们也在需要时与其余老师商讨某些特殊的知识点。

为了呼应工业界的普遍意愿和发展对环境的考虑更周到、更节能的公共机动能力，电动车辆工程专业硕士的课程由4个巴黎高科的工程师大学校（国立高等工程技术学院（Arts et Métiers ParisTech），国立高等先进技术学院（ENSTA Paristech），国立高等矿业学院（Mines ParisTech），国立高等路桥学院（Ecole des Ponts ParisTech）），在雷诺公司的合作下，与法国电力集团和汽车产业集团的支持下联合开设。

这种直接面向未来汽车产业需求的职业化创新技术的培训，目标在于取得和加深从传统内燃机车辆到电动车辆转变所需必要的技术知识。

由此，我们学校提供给学生两门专攻课程： 一门基于陆路运输的机械和电力设计

另一门基于其他会因电动汽车的大规模引入而带来重要影响的行业

同时，公共核心课程是从10月到12月，在巴黎高科的四所学校内完成的。电动车辆的可持续机动性这一难题及其影响 电动车辆能量学 电动车辆设计工具

名为 “电动车辆能量控制：从分配网络到车轮” 的选修课将从1月到3月底在里尔的国立高等工程技术学院中心完成。传统机电到车轮马达的转换 静态转换（电力电子技术）能量储存

系统的控制和指挥大作业

名为 “电动汽车的建造与设计” 的选修课将从1月到3月底在国立高等先进技术学院完成。运用于电动汽车的机械工程技术 运用于电动汽车的电气工程技术 机械系统和电气系统的耦合

法国SAFT 公司是世界著名的锂电池生产公司，其各种型号锂离子电池已广泛应用于卫星、UUV（无人水下航行器）以及各类便携式电子设备上。据美国能源杂志报道，上世纪末，SAFT英国分公司就曾与英军合作研制过一款24 V，12Ah 容量的锂电池。目前该公司生产的圆柱型单体锂离子电池比能量达到143 Wh/kg，80%DOD 的比功率345 W/kg，为装备潜艇而制造的锂离子动力电池，单体容量为3000 Ah 级。

在电池设计、正负极材料制备工艺、电解液及其添加剂改进、电池生产工艺和一体化电 池保护电路等方面进行了深入研究，并将大量研究成果运用到了生产实际中。

锂离子动力电池具有能量高、重量轻、绿色环保无污染等优点，应用范围广泛，其应用领域包括数码产品、家用电器、电动工具、电动汽车、航空、航天和武器装备等。

法国政府给予电动汽车高度重视和支持，出台了许多鼓励研发和生产产业化的优惠，支持，补贴和扶持政策。法国政府，法国电力公司，标致-雪铁龙汽车公司和雷诺汽车公司签署协议，共同承担开发和推广电动汽车，并且合资组建了电动汽车的电池公司--萨夫特公司承担电动汽车的高能电池的研究和开发。

篇3：锂离子电池

新的设计方法首先合成出一种富含硫的新物质, 并将其作为电池的阴极, 可能传导锂离子和传统电池阴极中使用的硫金属锂化物。随后, 再将其同由锂制成的阳极和固态电解质结合在一起, 便可制造出这种能量密度较大的全固态电池。

固态电解质不仅消除了硫溶解的问题, 还避免了与锂金属接触, 所以新电池的安全性更高。新电池中使用的硫是处理石油后剩下的副产品, 原料丰富且成本低, 储能效果更好, 这使得新电池具有很大的市场竞争力。

篇4：锂离子硫化铁电池

一家英国的国防技术公司，奎奈蒂克公司(Qinefiq)，正在测试一种用于全电动汽车及混合动力车的新型锂电池，它比现有的电池便宜得多，也更高效。

这种新型电池以锂离子硫化铁为基础，锂离子硫化铁具有许多现有电池的化学物所没有的优势，奎奈蒂克公司电源部技术主管加里·麦帕斯德(Gary Mepsted)表示。新型电池的成本只需现有电池的一半，却比其他锂电池使用寿命长，再充电更为快速。麦帕斯德说，相比于标准锂电池，这种新型电池显示了约1.6倍于标准锂电池的能量密度(这将扩展插入式供电的范围)，以及比标准锂电池高出50％的功率密度(这使得混合充放电更迅捷)。

长久以来，研究人员们一直把锂电池视作一种有吸引力的替换物，替代现用于混合动力车的昂贵金属基体电池。但尽管标准锂电池比起标准镍金属氢化物电池来相对便宜、储能翻倍，开发者还是得先克服许多技术难题，以使其能在交通工具上实际运用。

麦帕斯德指出，插电式电动车需要更高能量密度的电池来扩充其电荷值域，而对混合动力车来说，对于妥善处理伴随混合动力车再生制动系统而来的快速充放电问题，标准锂电池的功率密度并不那么理想。

另一个议题是安全性能，加拿大哈利法克斯市达尔豪西大学(Dalhousie Umversity in Halifax，Canada)的物理、化学教授杰夫·唐(Jeff Dahn)认为，在手机这类小设备中，电池安全并不是问题，“但是对于大装置来说，在遭滥用的状况下，电池很难保持安全性能的稳定”。这样的状况包括过度充电或撞击，可造成电池燃烧甚或爆炸。

奎奈蒂克公司的方法涉及以锂离子硫化铁，而不是更常用的锂氧化钴为原料，制取阴极。因为锂硫化铁可为每个硫化物生成两个锂离子，从而造就电池能量密度的巨大增加。

成本是一个主要问题，“现在的锂电池价格比我们期望的大约贵了3至5倍”，唐说。不过，虽然换用硫化铁可带来能量和成本的优势，但应用于制造业却尚有疑问。“硫化铁在空气中很稳定，但一旦跟锂反应，这种稳定性则会丧失”，唐解释道。

奎奈蒂克公司称，他们已经攻克了这个难题，不过，并没有透露如何解决的具体细节。麦帕斯德说，基于早期的估价，使用小容量材料，新电池的成本只需镍金属氢化物电池的一半。

篇5：锂离子电池总结报告

工作原理

锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。

当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。

电池副反应

1.过充问题，当充电器对锂电池过度充电时，锂电池会因温度上升而导致内压上升，需终止当前充电的状态。此时，集成保护电路IC 需检测电池电压，当到达4.25V 时（假设电池过充电压临界点为4.25 V）即激活过度充电保护，将功率MOS 由开转为切断，进而截止充电。另外，为防止由于噪音所产生的过度充电而误判为过充保护，因此需要设定延迟时间，并且延迟时间不能短于噪音的持续时间以免误判。过充电保护延时时间tvdet1计算公式为：

t vdet1 = { C3 ×（Vdd6）（1）式中：Vdd为保护N1 的过充电检测电压值。

简便计算延时时间： t = C3/ 0.01 ×77（ms）（2）

如若C3 容值为0.22 F，则延时值为：0.22 /0.01 ×77 = 1694（ms）2.锂电池内部存储电能是靠电化学一种可逆的化学变化实现的，过度的放电会导致这种化学变化有不可逆的反应发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电电压低于2.7V，将可能导致电池报废。在过度放电的情况下，电解液因分解而导致电池特性劣化，并造成充电次数的降低。过度放电保护IC 原理：为了防止锂电池的过度放电状态，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过度放电电压检测点（假定为2.3 V）时将激活过度放电保护，使功率MOS FET 由开转变为切断而截止放电，以避免电池过度放电现象产生，并将电池保持在低静态电流的待机模式，此时的电流仅0.1μA。当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过度放电电压时，过度放电保护功能方可解除。另外，考虑到脉冲放电的情况，过放电检测电路设有延迟时间以避免产生误动作。解决方案：电池内部都安装保护电路，电压还没低到损坏电池的程度，保护电路就会起作用，停止放电。

电池的正负极材料

和所有化学电池一样，锂离子电池也由三个部分组成：正极、负极和电解质。1.正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，电动自行车则普遍用镍钴锰酸锂（俗称三元）或者三元+少量锰酸锂，纯的锰酸锂和磷酸铁锂则由于体积大、性能不好或成本高而逐渐淡出。导电集流体使用厚度10--20微米的电解铝箔。主流产品多采用锂铁磷酸盐。不同的正极材料对照：

2.隔膜——一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。

3.负极——多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。大体分为以下几种： ①第一种是碳负极材料：实际用于锂离子电池的负极材料基本上都是碳素材料，如人工石墨、天然石墨、中间相碳微球、石油焦、碳纤维、热解树脂碳等。[3] ②第二种是锡基负极材料：锡基负极材料可分为锡的氧化物和锡基复合氧化物两种。氧化物是指各种价态金属锡的氧化物。没有商业化产品。

③第三种是含锂过渡金属氮化物负极材料，没有商业化产品。

④第四种是合金类负极材料：包括锡基合金、硅基合金、锗基合金、铝基合金、锑基合金、镁基合金和其它合金，没有商业化产品。

⑤第五种是纳米级负极材料：纳米碳管、纳米合金材料。

⑥第六种纳米材料是纳米氧化物材料：目前合肥翔正化学科技有限公司根据2009年锂电池新能源行业的市场发展最新动向，诸多公司已经开始使用纳米氧化钛和纳米氧化硅添加在以前传统的石墨，锡氧化物，纳米碳管里面，极大的提高锂电池的充放电量和充放电次数。

使用寿命

一般而言，锂电池可以正常工作2~4年，循环充放电次数大约在300次。这两个是理想值。其实寿命主要取决于以下几点：

正常使用中影响寿命的因素：

1、充电和放电最终将减少电池的活性材料，并引起其它化学材料的变化，从而引起内部电阻提高和永久性容量损失。但是，即使电池未使用时也会发生永久性容量损失。

2、在温度升高、电池电压保持在 4.2V(满充电)时，永久性容量损失最大。为了最大限度延长储存寿命，电池应该以 40% 的充电量(3.6V)在 40oF 的温度下(冰箱中)储存。

不正常使用带来的寿命影响：

1、电池不能过放电。如果电池过长时间储存而不使用，由于电池内部有保护电路，会不断消耗电能，且电池也存在一定的自放电，当电池电压低于一定值时，会发生不可逆的损坏。

2、过充电。锂电池充电对电压精度要求很高，一般充电终止电压为4.2V，如果电压到4.25V，都会较为严重的影响寿命。哪种山寨的电池充电器一般都是简单的TL431做的，不能很好的保证精度，会严重影响电池寿命，比较典型的现象就是电池中间鼓起来了，一般是由于过度充电引起。

3、不恰当的使用温度和过大的放电电流，都会影响寿命。

电池的经济因素评价

篇6：锂离子电池隔膜行业报告

********有限公司

2014年*月*日 一．锂离子电池隔膜发展和行业演进

1．从隔膜作用看其性能要求

隔膜性能的优异对锂离子电池性能有重要作用。

在锂离子电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。

隔膜的作用—阻隔正负极，同时具备微孔结构允许锂离子通过。

隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂离子电池，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。

图1.锂电池隔膜在电池中的位置和作用（钴酸锂电池为例）

从作用出发看性能要求，锂离子电池隔膜一般需满足如下几个方面的要求：（1）隔断性要求：具有电子绝缘性，保证正、负极的有效隔离；（2）孔隙率要求：有一定的孔径和孔隙率，保证低的电阻和高的离子电导率，对锂离子有很好的透过性；（3）化学和电稳定性要求：由于电解质的溶剂为强极性的有机化 合物，隔膜必须耐电解液腐蚀，有足够的化学和电化学稳定性；（4）浸润性要求：对电解液的浸润性好并具有足够的吸液保湿能力；（5）力学强度要求：具有足够的力学性能，包括穿刺强度、拉伸强度等，但厚度尽可能小；（6）平整性要求：空间稳定性和平整性好；（7）安全性要求：热稳定性和自动关断保护性能好。

2．锂离子电池隔膜行业进入壁垒

隔膜是技术壁垒最高和国产化率最低的锂电池材料，其技术难点在于造孔的工程技术、基体材料以及制造设备。2013年，受消费类电子产品和小型动力电池市场的驱动，锂离子电池行业继续保持良好的增长，这就促进了隔膜的进一步发展。但至2013年，国内仅有的三家能生产中高端锂电隔膜的企业：沧州明珠（002108）、深圳星源材质、金辉高科。中国市场的高端隔膜产品仍需要大量进口，而国际隔膜行业则形成了以旭化成、Celgard、东丽等为领先企业，SK、宇部、Entek和国内企业如星源材质、格瑞恩等作为追随者的市场格局。

近几年来，国内还有数十家投资者计划或正在参与投资隔膜项目，如乐凯集团、九九久、南洋科技。国内隔膜行业在面临巨大的市场机遇的同时，也面临着技术制约和投资过热的风险。行业内新型隔膜技术和产品也不断出现，成功与否正在被时间和事实所检验。

3．锂离子电池隔膜国家扶持政策

锂离子电池隔膜属于国家鼓励发展的电池配套材料，符合国家《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南》，同时属于“国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）”中所列的前沿技术第（11）项：高效能源材料技术中的高效二次电池材料及关键技术专题。

“十一五”期间，中央政府将在锂离子电池研制方面投资6000万元，同时要求承担项目的公司按照10倍比例投入配套资金，这样总的投资将达到6亿元。2008国家“863”计划将“低成本锂离子电池隔膜关键技术研究”列为重点产业化导向项目。近期，国家工信部接连出台的《新材料产业十二五规划》和《电子信息产业十二五规划》均将锂电池隔膜作为重点支持发展的新兴产业给予支持。媒体透露，《通用锂离子电池聚烯烃隔膜》国家标准正在进行数据验证与标准修订工作，并有望于2014年发布。今年3月31日，中共中央政治局常委、国务院副总理张高丽一行调研了沧州明珠新能源工业园区。这次的调研行动，充分说明了我国政府对于新能源建设的高度重视。有业内分析指出，未来几年，中国新能源汽车行业及其上下游产业链将会持续从政策的支持中受益。

二．隔膜生产工艺现状及发展趋势

1.隔膜生产工艺现状

目前市场上主流的锂电池隔膜生产工艺包括两种，即干法（熔融拉伸工艺）和湿法（热致相分离工艺），干法工艺又可细分为干法单向拉伸工艺和干法双向拉伸工艺。两种方法都包括至少一个取向步骤使薄膜产生空隙并提高拉升强度。

干法制备工艺原理

干法的制备原理是先将高聚物原料熔融，之后高聚物熔体挤出时在拉伸应力下结晶，形成垂直于挤出方向而又平行排列的片晶结构，并经过热处理得到硬弹性材料。具有硬弹性的聚合物膜经过拉伸环节之后发生片晶之间的分离而形成狭缝状微孔，再经过热定型制得微孔膜。该工艺对过程精密控制要求高，尤其是拉伸温度高于聚合物的玻璃化温度而低于聚合物的结晶温度，孔隙率也控制较难把握。目前主要包括干法单向拉伸和双向拉伸工艺。

干法单向拉伸工艺——源自美国Celgard 公司

从技术源头来看，干法单向拉伸工艺源自美国Celgard公司，该方法主要是在在熔融挤出成膜后经退火结晶处理形成半结晶PP/PE/PP，单向拉伸出微裂纹，孔隙率在30~40%。该工艺经过几十年的发展在美国、日本已经非常成熟，美国Celgard公司拥有干法单向拉伸工艺的一系列专利，日本UBE公司则通过购买Celgard的相关专利使用权进行生产。采用干法单向拉伸方法生产的隔膜具有扁长的微孔结构。从性能上看，没有横向拉伸步骤有利有弊：由于只进行单向拉伸，隔膜的横向强度比较差，但正是由于没有进行横向拉伸，横向几乎没有热收缩。

干法双向拉伸工艺——源自中科院化学所，美国Celgard 集大成

干法双向拉伸技术源自中科院化学所，后又得到国家863计划的支持。该技术通过在聚丙烯中加入具有成核作用的β晶型改进剂，利用聚丙烯不同相态间密 度的差异，在拉伸过程中发生晶型转变形成微孔，用于生产单层PP膜。尽管中科院化学所拥有专利技术，但是其集大成者却是美国的Celgard公司。2001年，化学所将其在美国、英国和日本申请的干法双向拉伸专利权转让给美国Celgard公司。国内的新乡格瑞恩公司以及新时科技的技术就来自于中科院化学所，采用的是干法“双向拉伸”技术生产单层PP膜。从理论上分析，干法双向拉伸工艺生产的隔膜经过双向拉伸，在纵向拉伸强度相差不大的情况下，横向拉伸强度要明显高于干法的单向拉伸工艺生产的隔膜。

湿法工艺——目前在日韩厂商中占据主流

和干法相比，湿法需要有机溶剂，其基本过程是指在高温下将聚合物溶于高沸点、低挥发性的溶剂中形成均相液，然后降温冷却，导致溶液产生液－固相分离或液－液相分离，再选用挥发性试剂将高沸点溶剂萃取出来，经过干燥获得一定结构形状的高分子微孔膜。在隔膜用微孔膜制造过程中，可以在溶剂萃取前进行单向或双向拉伸，萃取后进行定型处理并收卷成膜，也可以在萃取后进行拉伸。

和干法相比，湿法的制膜过程相对容易调控，可以较好地控制孔径、孔径分布和孔隙率，且机械性能良好，可以满足动力电池的大电流充放的要求。但制备过程中需要大量的溶剂，容易造成环境污染，而且工艺相对复杂，采用的聚乙烯基材熔点也比较低只有140℃，所以热稳定性较差。目前日韩厂商采用湿法工艺的公司较多，主要有日本旭化成、东丽、三菱化学、韩国SK化学和美国Entek等。

2.隔膜发展趋势

隔膜厚度发展趋势——消费类锂离子电池追求更薄，动力电池倾向于厚膜。对于手机、笔记本电脑、电子相框等消耗型锂离子电池，25μm的隔膜逐渐成为标准。然而，由于人们对便携式产品的使用的日益增长，更薄的隔膜，例如20μm、18μm、16μm、甚至更薄的隔膜开始大范围的应用。对于动力电池来说，由于装配过程的机械要求，往往需要更厚的隔膜，同时厚一些的隔膜往往同时意味着更好的安全性。总体来讲隔膜的厚度直接影响电池的安全性、容量和内阻等指标，目前常用的隔膜厚度一般为16~40um。

凝胶聚合物锂离子电池的复合隔膜可能成为未来隔膜的发展趋势。为了消除液态锂离子电池潜在的爆炸隐患，近年使电解液与具有离子传输性 能的聚电解质充分浸润形成凝胶的全固态凝胶聚合物锂离子电池开始出现。全固态锂聚合物电池采用凝胶聚电解质，要求隔膜具有良好的吸液性能，出现了以偏氟乙烯与六氟丙烯共聚物（PVDF-HFP）为主要材料，通过溶剂涂膜、静电纺丝或拉伸方法制备凝胶聚合物隔膜的研究和报道。同时以聚烯烃隔膜材料为基体，涂覆PVDF、PEO等材料，适应于凝胶聚合物锂离子电池复合隔膜的研究也有大量报道。全固态凝胶聚合物锂离子电池指明了未来锂离子电池的发展方向，对于国内隔膜生产企业来说，开发能够满足全固态锂离子聚合物电池使用的隔膜将是大势所趋。

三．锂离子电池隔膜行业状况

1.全球锂离子电池隔膜行业状况

全球隔膜产业呈稳步高速增长

全球范围内来看，随着锂离子电池应用范围的逐步扩张，下游锂离子电池产业规模保持了快速的增长趋势，从而带动整个隔膜产业的高速增长。2008年到2011年间，全球锂离子电池隔膜的产量均保持了10%以上的增长速度，特别是2009年受益于全球经济的复苏，下游需求的增长带动全球隔膜产量增幅高达20.15%，达到3.28亿平方米。2010年，由于基数较大的原因，隔膜产量的增幅保持平稳，产量达到3.93亿平方米。2011、2012年，受到下游需求带动的影响，隔膜产量达到4.87和6.54亿平方米，同比增长23.9%和34.29%。

图2.全球隔膜产量趋势 据研究统计，2013年全球锂电隔膜出货量为7.76亿平方米，同比增长22.78%。产品主要有传统的聚烯烃类隔膜和新型无纺布隔膜两大类，其出货量分别为7.68亿平方米和800万平方米。业内人士分析，新型材料隔膜虽然在性能上表现相对好一些，但是由于价格偏高而造成市场需求增长非常缓慢。

隔膜市场仍为国外制造商占主体

2013年全球隔膜龙头依然是日本旭化成、东丽以及美国Celgard，前三名总市场份额高达48.33%，使得隔膜国际市场依旧是寡头垄断形态。值得注意的是，日本的这两家企业的主要增长得益于涂覆了陶瓷材料的PE隔膜产品，其以更薄的隔膜和更高的耐热性能取代了部分美国Celgard生产的PP/PE/PP三层复合隔膜的动力锂离子电池业务。第四名的韩国SK创新公司除了本国固有的三星SDI客户外，其在中国的市场业务也拓展良好。

中国的隔膜龙头企业新乡格瑞恩、深圳星源材质、佛山金辉高科分别以7000万平方米、3200万平方米以及2600万平方米位列第五、七、八位。格瑞恩的主打产品是PP隔膜，不过已经有试产的PE生产线；星源材质和金辉高科的产品分别以PP隔膜和PE隔膜为主。

图3.2013年全球主要隔膜企业市场份额

电动汽车爆发式增长使隔膜需求量倍增

2013年全球电动汽车销量同比增长78.3%，2014年预计同比增长80%，全球电动汽车保有量将超过70万辆。根据国际能源署估计，2015年全球电动汽车销量将达到110万辆，2020年将达到690万辆，市场空间巨大。这种全球电动 汽车爆发式增长将拉动锂电池材料需求增长。

以特斯拉为例，2014年特斯拉Model S电动轿车销量将达3.5万辆，年产量将达5万辆，每辆特斯拉电动车平均使用7500个18650电芯，每个18650电芯隔膜使用量为0.09m2，则每辆特斯拉电动车消耗隔膜675平方米，2014年特斯拉电动车的隔膜用量则为3375万平方米。据了解，特斯拉的目标是争取在10年内将产量扩大至50万辆，如果使用的电池组保持现状，到2024年，特斯拉电动车的全球隔膜将达到3.4亿平方米。

2.国内锂离子电池隔膜行业状况

国内隔膜需求增加，但国产隔膜市场占有率低

作为世界上最大的锂电池生产制造基地和第二大锂离子电池生产国和出口国，中国对隔膜的需求日益增加。2013年，中国国内隔膜市场容量为5.38亿平方米，同比增长40.40%，市场规模达到50.32%亿元，同比增长20.52%。但是由于隔膜具备较高的技术壁垒，国产隔膜与进口隔膜在性能上存在较大差距，导致国内隔膜市场大部分需要进口，尤其是高端隔膜基本依靠进口。因此，仅从国产隔膜的产量来看，2013年，国产隔膜的产量仅为2.96亿平方米，产量约为国内隔膜市场容量的50%左右，同比增速保持了54.31%。

图4.2009年-2013年我国隔膜产量及国内隔膜需求量 中高端为国际巨头垄断，仅三家国内企业具中高端产能

目前国内锂电池隔膜市场主要呈现国外、本土厂商共存且两极分化的市场格局：低端市场集中度较低，无序竞争状态明显，主要由本土厂商占据；技术门槛高、产品质量要求高的中高端市场则为日韩厂商及本土少数领先企业所占据。国内仅有的三家能生产中高端锂电隔膜的企业包括沧州明珠、深圳星源材质、佛塑科技与比亚迪合资公司金辉高科。深圳星源已切入LG供应链；沧州明珠也成功打入比亚迪、苏州星恒、中航锂电供应体系；佛塑科技联营公司佛山金辉高科的客户包括比亚迪、比克等国内知名电池厂商，公司产品主要用于数码类产品的锂电池上。国内的锂电池隔膜企业未来有望凭借性价比，进一步打入国际供应体系。

中国隔膜行业产能严重过剩，导致价格迅速下滑

在4 大关键材料中，隔膜是唯一没有完全实现国产化的，行业初期毛利率高达40%。众多企业看到投资机会，本着先有“量”再有“质”的一贯方式，上马隔膜项目，致使现在中国企业隔膜规划产能已经达到了一个令人不可置信的数字——36亿平方米，是我国国内需求量的6倍多。参与企业的迅速增多引发了激烈竞争，导致隔膜价格快速下滑。从图5可以看到，国产PP隔膜的均价由2010 年的8 元/m2 下降到了2013 年的4.4 元/m2，而国产PE 隔膜的均价则由2010 年的9.3 元/m2 下降到了2013 年的5.6 元/m2，降幅分别达到了45%和40%。

图5.2010年-2013年国产隔膜价格走势 国内隔膜企业和国际龙头的主要差距

目前国内的隔膜企业和国际龙头的主要差距在于企业实力、生产原料、生产工艺的研发、生产设备、以及长期积累的品牌信任度。

首先，国外隔膜厂商基本都有生产电池的背景或者是从电池企业转型而来，因此他们了解下游电池企业的生产需要，也有足够的财力支持从原材料开始进行研发，例如旭化成、东丽、Celgard等都有独立的高分子实验室，可以实现专料供应。而国内的隔膜企业主要是做塑料拉伸膜的塑料加工企业、风投组成的企业或是其他行业转型过来的，基本上是小企业，没有足够资本。国内企业若想保证研发力量，需要实现10亿元的收入，有股权保证的上市公司更受到资本投入的欢迎。

其次，我国企业的设计产能结构和市场需求结构存在差异。国产隔膜主要集中应用在电动工具、消费类电子产品等中低端领域，而这一部分市场已经饱和。高端动力电池隔膜还在发展阶段，供需缺口很大，基本依赖进口。所以目前国内的隔膜投资主要是瞄准高端隔膜，希望在市场格局成熟固化之前分得一杯羹。

最后，隔膜产业作为中间工业品也同样需要基于技术和品质的品牌价值。国内企业应该学习国外成熟的锂电池产业链模式，开拓下游市场，营销自己的产品品牌，切入知名电池企业、甚至电动汽车企业的供应链。例如，2013年初美国PPT公司为拓展亚洲市场，在上海成立新公司，专门生产具有高孔隙度、低电阻特点的电池隔膜产品，并为亚洲电池制造商提供现场支持服务。

篇7：新型锂离子电池材料的中试研究

项目的中期报告

2009年9月到中投新能源有限公司，比亚迪等多家锂离子电池生产厂家和设备生产厂家调研并进行咨询，收集当今锂离子电池各种档次生产设备的资料。根据投资方对中试基地的研发规模确定了中试基地的设备采购方案和设备配置，提供了中试基地设备的不同厂家供投资方选择，根据设备采购方案进行了中试基地的设计规划，将绍兴开发区提供的1000平米的研究场地划分为试验区﹑办公区和休息区。试验区又分别为材料制备室﹑电极制备﹑电池制造室和电池性能测试室。

2009年10月设备采购基本完成：实验桌﹑药品柜﹑通风厨﹑货柜等布局设计及安装到位。

2009年11﹑12月设备安装和配置基本到位。根据设备的功率和研究工作的流程，为试验区设计了与之匹配的电路﹑气路和水路布局方案和安装。制备锂离子电池正极材料的设备和仪器调试﹑验收基本完成。前期科研工作人员进驻中试基地，并接受了操作设备的岗前培训。

2010年2﹑3月，电极制备和电池制造设备及流水线的调试和验收。设备使用人员岗前培训，各主要岗位人员基本配置到位并达到独立操作和管理设备的水平。锂离子电池制造所需的材料采购到位。调试锂离子电池的正负极浆料，优化调试浆料工艺条件；调试锂离子电池正负极的涂布工艺，优化其工艺条件；优化电极制造和电池制造工艺。

制造新电极材料的原材料基本采购到位；制备辅助仪器基本到位。

2010年4月，用中试基地的电池制造流水线制造的小型块状（长×宽×厚=4.2×3.2×0.6mm2）软包装锂离子电池已试完成，充放电循环状况较好。绍兴市科技局﹑经贸委﹑发改委﹑开发区等单位领导亲临现场观看电池制造过程和既得软包装电池，评价较好。

制造新型锂离子电池电极材料并已达到初级放大约50倍的中试规模；材料组成确定，已进行了材料分析并获得了可靠的材料分析检测报告。

项目负责人（上饶师范学院）:

篇8：锂离子电池并联研究

关键词：锂离子电池,电池单体,并联,电池组

锂离子电池自工业化以来, 发展极其迅速。其突出的优势是能量密度高、循环寿命长、环境友好、自放电率低等[1,2], 应用领域有便携式数码产品、电动工具、电动车、电动玩具等[3]。对电动工具、电动车、手提电脑领域, 通常都是将多只单体电池串并联使用, 以提高电池组的能量。本文以软包装锂离子电池为研究对象, 研究了单体电池的性能参数对并联电池组性能的影响。

1 实验部分

1.1 四种软包装锂离子单体电池的制作

1.2 单体电池测试

确良测试三种正极单体电池的1C放电曲线, 测试单体电池的放电容量、电压、内阻、放电平台、自放电率;并抽样测试1C循环寿命。

1.3 并联电池组

并联组合方式如图1[4]。

(1) 不同容量单体电池并联:

选择正极材料都是钴酸锂的a类和c类单体电池, 容量有明显差异, 并联测试。

(2) 不同正极单体电池并联 (即不同放电平台) 单体电池并联:

选择容量相近、正极材料分别是钴酸锂和钴镍锰酸锂的a类和b类单体电池, 并联测试。

(3) 不同初始电压单体电池并联:

选择a类单体电池, 容量相近, 单体电池初始电压相差250mV, 并联测试。

(4) 不同自放电率的单体电池并联:

选择a类单体电池, 容量相近, 单体电池自放电率有差异, 并联测试。

2 测试结果

2.1 不同正极材料单体电池的1C放电曲线

钴酸锂正极的放电平台较高, 3.6V放电容量达80%左右;三元 (钴镍锰酸锂) 正极放电平台最低, 3.6V放电容量50%左右;1:1混合正极放电平台居中, 3.6V放电容量65%左右。

由于三元正极放电时脱锂电位要低于钴酸锂[3], 因此其放电平台较低, 而钴酸锂与三元按1:1混合的正极, 放电脱锂时, 电位从高到低依次放电, 其放电平台介于钴酸锂和三元正极之间。

2.2 单体电池循环寿命

从表2中可看出, 三种正极材料的循环寿命相比, 钴镍锰酸锂最好[3,5]。

2.3 单体电池放电容量对并联电池组的影响

根据电池并联的特性, 充放电循环时, 两单体电池的分电流之和始终等于电池组的总电流, 而两单体电池的电压永远是相等的, 因此其电池容量理论上满足:C总=C1+C2, 且并联后循环寿命不会受到影响;电池组的内阻也相当于两个分电阻并联, 因此理论上也满足1/R 总=1/R1+1/R2。

从表3结果可知:并联电池组内阻初步满足1/R总=1/R1+1/R2, 相差5.2%, 可以解释为并联过程的接触电阻对电池组内阻测试有影响;并联电池组容量初步满足:C总=C1+C2, 相差0.4%。不同容量电池并联后, 循环性能正常。

2.4 单体电池放电平台对并联电池组的影响

2.4.1

单体电池和并联电池组基本数据, 见表4。

2.4.2 放电曲线

由于单体电池采用了不同的正极材料, 一是钴酸锂, 一是钴镍锰酸锂, 两者的放电曲线明显不同, 如图2。而如果正极采用上述两种正极材料按1:1混合 (实验中的d类电池) , 则1C放电曲线与并联后的电池组的放电曲线对比如图3:两者几乎是重叠的。即不同放电平台的电池并联后, 电池组的放电平台介于两单体电池之间, 电池组的循环性能正常。

2.5 单体电池初始电压对并联电池组的影响

(1) 单体电池和并联电池组测试结果

(2) 由于两单体电池电压相差较大ΔV=250mV, 并联后, 高电压电池必定会向低电压电池充电, 充电流变化如图4。

从图4可知, 两单体电池ΔV=250mV时, 并联初始充放电电流达到1020mA, 但只是瞬间, 10秒种后降到780mA。电池组循环性能正常, 该规格电池充电电流最大为1C:800mA, 上述瞬间大电流充放电没有对电池组造成不良的影响。因此对该型号电池, 并联单体的初始电压差要控制在250mV以内。

由于不同初始电压的电池单体并联成为一个电池组后, 两单体电池电压将永远是相等的, 电池组循环过程不会再受初始电压不同的影响, 因此其循环寿命正常, 如表5的结果。

2.6 单体电池自放电率对并联电池组的影响

其中一只非正常自放电率单体电池并联结果见表6。

从表6可知, 有一只单体电池自放电率很高, 并联电池组自放电率也很高, 循环很差, 其机理为:只要有一只电池内部有慢性短路 (电子导通) , 则该电子导通短路会将两只已并联的单体电池的正负极都连接, 从而整个电池组会有慢性短路, 循环性能也很差。

3 结 论

单体电池的放电容量对并联电池组性能基本没有影响;不同正极材料钴酸锂、钴镍锰酸锂的单体电池并联后, 放电曲线与上述两材料按1:1混合的单体电池相同;单体电池的初始电压差对电池组有影响, 要加以控制, 并联瞬间两电池间会有充放电电流通过;自放电率对并联电池组影响较大, 只要有一只单体电池内部有微短路, 则电池组也会发生微短路, 严重影响电池组性能。

参考文献

[1]Guo bingkun, et al. (郭炳焜, 等) .锂离子电池[M].Changsha (长沙) :Press of Certral South University (中南大学出版社) , 2000.

[2]Hu xinguo (胡信国) .动力电池技术与应用[M].Beijing (北京) :Chemical Industry Press (化学工业出版社) , 2009.

[3]Wu yuping, et al. (吴宇平, 等) .聚合物锂离子电池[M].Beijing (北京) :Chemical Industry Press (化学工业出版社) , 2007.

[4]Zhang huahui, et al. (张华辉, 等) .锂离子电池组合前后的特性研究[J].Battery Bimonthly (电池) , 2007, 37 (4) :294-296.