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概述产业对锂离子电池的性能要求

2022.8.31

  要理解正极材料的技术指标,需要首先从电池的技术指标说起。锂离子电池产业初期,主要服务于移动电子产品的发展,例如笔记本电脑、平板电脑、移动智能终端(手机)等。近年来,新能源产业和电动车产业迅速崛起,对锂离子电池的需求急速增长,刺激锂电产业加快了发展速度。因此,锂离子电池需满足诸多技术性能指标,才能被产业认可、得到进一步的发展。这些技术指标中,最基本的有比能量、循环稳定性、比功率、成本、安全性可靠性、耐用性能、生产制造效率、可持续性等等,指标之间相互关联,不同的应用领域对锂离子电池指标的优先考虑顺序是不同的。与便携式电子产品中的锂离子电池相比,储能与电动车产业中应用的锂离子电池的最大不同是单体电池的容量增长为十倍甚至几十倍,同时电池模组的功能、结构及应用的复杂程度显著提高,这对锂离子电池的一致性、可靠性提出了更高的要求。

  基于20多年的研究和工程实践经验,认为锂离子电池的技术指标中最重要的是比能量和循环性能,其次是比功率、安全性、可靠性、成本和一致性等性能指标。比能量越高,单位能量(Wh)的材料成本就下降;循环寿命越长,电池的实际使用成本就低。目前移动智能终端用锂离子电池需要满足比能量700Wh/L以上、循环性能200次以上的要求,而电动车用锂离子电池需要满足比能量140Wh/kg(磷酸铁锂或者锰酸锂正极材料)或200Wh/kg(层状氧化物正极材料)以上、循环性能1500次以上的要求。锂离子电池正极材料需满足上述电池指标才可能被电池主流市场所接受。而目前锂离子电池的比能量和循环性能主要取决于正极材料[1-6],因而锂离子电池正极材料的主要研发目标就是高比能量、长循环寿命。

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