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欧洲杯锂电池:开拓新能源时代前程万“锂”的



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  锂电池是一种充电电池,又被称为二次电池或蓄电池,其通过锂离子(Li+)在正负极之间移动来实现充放电功能。锂电池主要依靠含锂元素的正极、碳元素的负极、介于正负极之间的电解液和隔膜这四部分来实现工作。

  当充电时,锂离子从电池的正极脱嵌,通过电解液,穿过隔膜,运动到负极。而碳材料组成的负极呈层状,且有很多微孔,达到负极的锂离子将嵌入到碳层的微孔中,达到富锂状态,嵌入的锂离子越多,充电容量越高。当电池放电时,嵌在负极的锂离子将原路返回至正极。回正极的锂离子越多,放电容量越高。在充放电这一过程中,锂离子从正极运动到负极,再由负极返回到正极。

  锂电池可分为多种,按照正极材料的不同,可分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等;按照电解质的不同,可分为液锂电池和聚合物电池,两者工作原理基本相同,不同的是前者的电解液以液态存在,而后者以固态或胶态聚合物来充当电解液。

  1990年以来,中国锂电池产业从最初的模仿借鉴到逐渐自主创新,从最初只能提供消费电池到后期一跃成为动力电池的主要供应商,中国在锂电池行业扮演的角色愈发重要。经过几十多年的发展,中国锂电池生产厂从最初的几家到现在的上百家,完成了数量的突破,欧洲杯中国成为全球最大的锂电池生产国和消费国。在政策、补贴的双重推动下,中国锂电池产业诞生出很多具有全球竞争力的企业。2016年,全球前三强的动力电池供应商中,中国企业比亚迪和宁德时代,分别位居第二和第三。而2017年,宁德时代超越了日本厂商松下,位居动力电池出货量全球第一。

  随着电子产品的和新能源汽车的发展,消费者对于电源和储能的需求也与日俱增,锂电池逐渐取代铅酸等传统电池,大量应用于电子、新能源汽车和储能领域。锂电池体积小、循环寿命长、充电快、能量密度高,同时不含铅、镉等有毒重金属,具有传统电池不可比拟的优势,受到了各国政府和企业的大力支持。据沙利文数据统计,中国锂电池市场规模从2014年645.3亿元增长至2018年的1,494.7元人民币,年复合增长率达23.4%。伴随电子产品的不断升级更新、新能源汽车强势发展以及政府对于节能环保要求的提高,锂电池的市场空间有望进一步扩大。

  储能领域主要指家庭储能、风光储能以及通信基站的后备电源三大板块。中国储能电池仍处于发展期,受限于技术与成本问题,尚未得到大范围应用。随着5G的商用化日渐成熟,锂电池在储能领域的应用重要性逐步体现,得到了企业、政府、社会资本的关注。5G的基站功耗是4G基站的2-3倍,为了保证5G通信设备能稳定运行,行业内一般储备约4小时的储能电量。5G能耗的大幅提升,为能源储备带来了更大挑战,而锂电池在储能的优势更加明显,相较于普通铅酸电池,欧洲杯。锂电池容量更高。同时,锂电池的能量密度是铅酸电池的1.5倍,相同容量下,锂电池拥有更小的体积。中国国家发展改革委、财政部、科技部、工信部以及国家能源局于2017年9月22日联合发布《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,明确指出要拓展电动汽车等分散电池资源的储能化应用,探索通讯基站电池、不间断电源等分散电池资源的能源互联网管控和储能化应用,开展对淘汰动力电池进行储能梯次利用研究。

  用作新能源汽车的动力电池主要分为磷酸铁锂和三元材料两种,磷酸铁锂的使用寿命较久,约为5年;而三元材料的寿命较短,只有2-4年,这表明动力电池在较短时间内将迎来第一批退役。随着时间推移新能源汽车渗透率的进一步提高,预计2019年报废电池数量将会成倍增加,预计2023年退役的废旧电池将超过20万吨,回收废旧电池的相关产业规模就达到140亿元,回收废旧锂电池会成为锂电池衍生产业中较为重要的一环。一方面,锂电池是由镍、钴、锂等重金属原料组成,随意丢弃会对自然环境造成巨大危害,也不符合中国的环保政策要求。另一方面,镍、钴、锂是不可再生资源,也是中国的重要战略资源,自然中提取工艺复杂且含量稀缺,且提取量远低于废旧电池提取量,如果废旧锂电池得到充分回收,将大大减少现行的挖掘成本,且对环境友好,利于提高可持续发展。

  新能源汽车的动力电池如果减损至原容量的70%将无法满足车载需求,退役后的动力电池经过测试、筛选和重组等一系列工序,可将合格的动力电池用在储能电力方面,实现锂电池产业链的闭环。2018年7月23日,工信部、科技部、生态环境部、交通运输部、商务部、市场监管总局和能源局七部联发《新能源汽车动力蓄电池回收利用试点方案》,完善蓄电池回收体系,以市场化机制,鼓励产业链上下游联动合作,形成动力蓄电池梯次利用规模化市场。

  3C电子设备和新能源汽车对于续航要求不断提高,锂电池发展成为必然趋势。如何在不增加锂电池体积和保证锂电池安全前提下,增加锂电池的容量和充电效率是未来锂电池主要探索方向之一。同时,做好废旧锂电池回收工作不仅有利于环境保护,而且可充分利用锂电池中不可再生资源,有益于锂电池行业的可持续发展。在政策支持和需求拉动的共同作用下,锂电池行业增量空间巨大。