大功率锂电池研究现状论文

1、第一条当然是在整个寿命期内免维护；2、功率和充电性能不受水的消耗的影响；3、在深度充电和紧接着的停放后，可在电气系统条件下重新充电；4、充足电的蓄电池可以长期存放。为了延长蓄电池的寿命，要防止剧烈的加热和冷却，蓄电池在连续超过50℃的环境中工作，会出现自放电现象而缩短寿命。防止潮湿，防止接触机油、燃油和其他溶剂。蓄电池固定好，防止由于剧烈的振动引起机械损伤。汽车市区的长期低速行驶，特别是怠速时发电机在相应的低转速运转，给蓄电池的充电电流很小，不利于蓄电池的放电-充电平衡，也会缩短蓄电池的使用寿命。

行业主要上市公司：宁德时代(300750);比亚迪(002594);国轩高科(002074);孚能科技(688567);亿纬锂能(300014);鹏辉能源(300438);欣旺达(300207)等

本文核心数据：锂电池板块上市公司研发费用;锂电池相关论文发表数量

全文统计口径说明：1)论文发表数量统计以“lithium battery”为关键词，选择“中国”、“论文”筛选。2)统计时间截至2022年8月17日。3)若有特殊统计口径会在图表下方备注。

锂电池技术概况

1、技术原理及类型

(1)锂电池技术原理

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态;放电时则相反。

(2)锂电池的分类

按照电解质材料、电池外形、外包材料、正极材料、应用领域等不同分类方式，可将锂电池分为以下几类：

2、技术全景图：四大细分技术领域

从锂电池构成来看，锂电池技术主要包括正极材料、负极材料、电解质和隔膜四个主要细分技术领域。其中，正极材料主要包括磷酸铁锂、三元正极、锰酸锂等;负极材料主要包括碳系材料和非碳系材料;电解质主要包括液态电解质、固液复合电解质和固态电解质;隔膜主要包括干法隔膜和湿法隔膜。

锂电池技术发展历程：正负极材料演变拉动技术发展

从20世纪70年代第一个锂电池出现，到如今五十余年的岁月中，锂离子电池不断发展，负极材料从锂金属发展到碳材料，再试图回到锂金属;正极材料也不断丰富，陆续推出钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。

锂电池技术政策背景：政策加持技术水平提升

近些年来，我国提出了一系列锂离子电池技术发展相关政策，加速了锂离子电池产业链的发展，同时对锂电池的安全性、技术体系、回收体系做出了规范，使得锂电池技术水平稳步提升。

锂电池技术发展现状

1、锂电池技术科研投入现状

(1)国家重点研发计划项目

据已公开的国家重点研发计划项目，2018-2021年我国锂电池技术相关国家重点研发计划项目共计18项。国家重点研发计划项目的资金来源为中央财政经费，一个项目的财政经费在2亿元以上。

(2)A股上市企业研发费用

锂电池行业经过多年发展，产品相对成熟，但行业整体研发投入水平不算太高。从A股市场来看，2017-2021年，我国锂电池板块上市公司研发总费用逐年增长，2022年第一季度，锂电池板块上市公司研发总费用约46.75亿元。

2、锂电池技术科研创新成果

(1)论文发表数量

从锂电池相关论文发表数量来看，2010年至今我国锂电池相关论文发表数量呈现逐年递增的趋势，可见锂电池科研热度持续走高。截至2022年8月，我国已有69366篇锂电池相关论文发表。

注：统计时间截至2022年8月。

(2)技术创新热点

通过创新词云可以了解锂电池技术领域内最热门的技术主题词，分析该技术领域内最新重点研发的主题。通过智慧芽提取该技术领域中最近5000条专利中最常见的关键词，其中，正极材料、负极材料、电解质、集流体等关键词涉及的专利数量较多，说明锂电池领域近期的研发和创新重点集中于正负极材料、电解质等领域。

(3)专利聚焦领域

从锂电池专利聚焦的领域看，目前锂电池专利聚焦领域较明显，其主要聚焦于锂电池、锂离子电池、正极材料、负极材料、电解液等。

主要锂电池技术对比分析

根据分析磷酸铁锂、三元锂电池的技术特性，可以看出磷酸铁锂电池在安全性、经济性、原材料丰富度和循环寿命方面优势明显，而三元锂电池在能量密度、低温性能和充电效率方面优势明显。因此，磷酸铁锂电池技术更适合用于中短距离用车(中低端车型)、电动自行车、储能等场景;三元锂电池技术更适用于长距离用车(高端车型)、消费电子、医疗等场景。

锂电池技术发展痛点及突破

1、锂电池技术发展痛点

(1)缺乏高能量密度的正负极材料产业化应用

尽管锂离子电池技术和市场快速发展使得电池能量密度已有明显提升，然而缺乏可行的未来正极材料来继续提高锂离子电池的能量密度，给锂离子电池产业持续发展带来了重大挑战。

(2)锂离子电池安全问题亟待解决

另一方面，锂离子电池安全问题也是锂离子电池技术发展的痛点之一。锂离子电池安全问题的根源主要是电池的热失控。主要是由于锂离子电池内部具有很强的燃爆条件，其内部的易燃性材料如低熔点可燃有机脂类化合物、石墨负极材料都会成为相应的“燃料”，在充放电以及运行过程中不当的热管理将成为锂电池安全事故的导火索，最终引发燃爆事故。

2、锂电池技术发展突破

(1)锂电池结构创新设计

锂电池电芯集成方式的革新是锂电池的重要结构创新，例如CTP(Cell To Pack)即跳过标准化模组环节，直接将电芯集成在电池包上，提高能量密度。

(2)固态电池技术

目前，锂离子电池面临着安全性差的问题，固态电池可在安全性、能量密度、温度范围等方面突破锂离子电池的局限。

锂电池技术发展方向及趋势：短期提高电池能量密度、长期技术路线多元化

短期内，提高锂电池能量密度主要通过对现有材料体系的迭代升级和电池结构革新来实现。其中，锂电池材料体系的迭代升级包括正负极材料、电解液和隔膜的迭代升级;电池结构革新又包括电芯、模组、封装方式等的结构改进和精简。

从长期来看，由于磷酸铁锂电池能量密度上限较低，并且为了应对不同应用场景下的不同需求，锂电池技术路线将朝多元化方向发展。除了酸铁锂电池和三元锂电池之外，固态电池、磷酸锰铁锂电池、富锂锰基电池等新型锂电池技术路线的发展趋势向好。

「前瞻碳中和战略研究院」聚焦碳中和领域的政策、技术、产品等开展研究，瞄准国际科技前沿，服务国家重大战略需求，围绕“碳中和”开展有组织、有规划科研攻关，促进碳中和技术成果转化和推广应用，为企业创新找到技术突破口，为各级政府提供碳达峰、碳中和的战略路径管理咨询和技术咨询。院长徐文强博士毕业于美国加州大学伯克利分校，二十余年来一直深耕于低碳清洁能源和绿色材料领域的基础研究、产品开发和产业化，拥有55项专利、33篇论文，并已将30多种产品推向市场，创造商业价值50+亿元，专注于氢能、太阳能、储能等清洁能源研究。

以上数据参考前瞻产业研究院《锂电池行业技术趋势前瞻及投资价值战略咨询报告》。

2019年，还在依然在坚挺，且处于增长的两个行业：锂电，光伏这两大行业。

锂电池的产生是日本索尼率先攻克难关，打造了应用于 汽车 行业的18650电池。（18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示为圆柱形电池。）

真正发扬光大的是日本松下，松下为当前电动 汽车 最燥热的品牌特斯拉提供的就是18650圆柱电池模组。只是而今逐步换成21700。

未来10年，锂电池是不可争议的移动设备动力源。10年并不遥远。

电池本身的发展经历了很长一段时间。电池的类型有很多种，我们经常接触的干电池，纽扣电池，手机电池的，电动自行车都是电池。 电池分为几类？粗略电池分为：7大类。

铅酸电池就是我们目前电动自行车主要采用的电池。笨重且能量密度低。但优点是技术成熟且安全。正常情况下，只要不是在充电时候，因为接触不当形成短路，铅酸电池即使使用变形都不会出现爆炸等安全问题。这主要原因在于铅酸电池的结构，主要由铅网板隔板及电解液填充物。有拆解过早年的随身听移动充电器的应该有了解其结构。（私自拆解有风险，不建议儿童操作）

铅酸电池的最大特点就是：能量密度低，且伴随着温度的变化，放电情况不稳定。有尝试过载寒风中，骑电动的朋友，应该有体会，冬天的电池很快就没电了。

所以东北的天，电动车基本是用来在地下室睡觉的。

从铅酸电池发展至今，锂电池是能量密度最高的电池。并且经过多年努力价格已经较低。

当前的锂电池能量密度，可以满足电动 汽车 ，500~750km续航。目前做的最好也就是特斯拉。那还是在整个 汽车 底盘都是 汽车 电池的情况下。

这密密麻麻的圆柱电池底盘就是一个一个的圆柱电池，经过PACK（分包后组装在一起的）

因此，如果需要更高的需要能力，达到续航1000km，甚至2000km，就需要让锂电池提高能量密度。因此在锂电细分中，三元电池逐步替代成熟且稳定的磷酸铁锂电池。成为新一代的首选。

锂电池的应用场景非常的广泛，在我们手机中，笔记本电脑，新型电动自订车，电动 汽车 （目前用量最大，且最具有潜力的市场），储能电站。以及各类通讯基站都需要锂电池。

（1）动力电池市场：

动力电池在 汽车 行业的装机量。中国作为全球主力推动新能源电动车发展的国家，电动 汽车 是中国下一步争取产业转型的筹码。《详见文章：微利的中国 汽车 业路在何方？新能源 汽车 或将颠覆 汽车 产业链格局》

2、通讯基站领域储能电池的应用，中国将新建640万座5G宏基站。

3、储能电站：

据中关村储能联盟（CNESA）的不完全统计，从2000年至2018年底全球电化学储能的累计投运规模为6.5GW，同比增长121 %。其中2018年一年新增电化学储能的投运规模为3.5GW，同比增长288%。2000年至2018年底中国电化学储能的累计投运规模为1.01GW，同比增长159%。2018年一年国内新增电化学储能的投运规模为0.6GW，同比增长414%。其中电网侧储能应用爆发是最主要原因，全年累计投运储能规模为1.02GW/2.91GWh（规模/容量，不仅限于电化学），是2017年累计投运规模的2.6倍。

当前全球储能市场，主要采用的是蓄水储能。蓄水储能，本身对地理条件就有极高的要求。因此电化学储能，既刻意移动且装配方便。

在新一代能源市场中，中国唯一抓住且占据较强议价能力的就是锂电池。国内锂电池产业较为全面。尽管在一些加工设备方面需要外部设备进行加工，但主要正负极材料国内极为丰富。

整个锂电的正负极材料，生产设备，以及生产企业，在中国市场都是最大的。

对于这么一个优势的行业，你说国内是否会作为主要发展方向？

中国最具代表性的企业，宁德时代，比亚迪都是锂电行业的巨头。

2018年，统计数据显示，宁德时代在全球电动 汽车 市场，占据第一位，超过松下。同时中国电池厂商，比亚迪，国轩高科，孚能电池，力神，比克电池均位列前十。

有需求就会有发展。需求越大，发展前景越有潜力，尤其对于新能源有关的产品，比如说动力电池。锂电池未来几年的发展前景如何？ 2015年动力型锂电池市场占比达47%，到了2016年达到了52%。而消费型的锂离子电池市场占比持续下滑，在2016年大约是42%。储能型锂电池在光伏分布式应用和移动通信基站储能电池领域的应用不断扩大。2016年占比达到6%。 通过这些数据可以看得出来。锂电池，它的应用领域和占比都是在不断变化的。未来的前景重点应用应该集中在电动工具，新能源 汽车 ，轻型电动车和能源存储系统等等。这些领域内的产业规模，在未来几年应该会保持成倍的增长趋势。 一、锂电池的优势导致它不断增长 新能源 汽车 的大力发展，也带动了锂电池行业的深度发展，动力锂电池在电池比例中不断升高。因为锂电池和传统电池相比优势比较大，他们在相同体积下锂电池容量更大，生产使用回收过程都更加的绿色环保。 二、新能源 汽车 数量的增加，导致锂电池供不应求。 在2017年，中国的电动 汽车 产量达到65万辆。到2018年，这个数据仍然在持续上涨。这一结果直接导致锂电池需求猛增。尤其是动力锂电池，市场潜力巨大。 三、新技术的整合利用，提升利用率。 随着新技术的开发与研究。石墨烯纳米材料等一些先进的材料设备不断完善和锂离子电池的研发加速融合。它的应用领域，也越来越广泛。

2019年全球锂离子电池产业规模达到450亿美元，同比增长9%，增速仅为2018年的一半，增速呈现加速回落态势。全球锂离子电池产业主要集中在中、日、韩三国，从2015年开始，在中国大力发展新能源 汽车 的带动下，中国锂离子电池产业规模开始迅猛增长，2015年已经超过韩国、日本跃居至全球首位。

锂离子电池以其能量密度高、输出电压高、输出功率大、自放电小、工作温度宽、无记忆效应和环境友好等优点，自20世纪90年代实现产业化以来，被成功应用于多种便携式电子设备，迅速发展成为了3C产品领域重要的电源产品。

锂电池是一种采用含有锂元素的材料作为电极的充电电池，其包括正极、隔膜、负极、电解液、电池外壳五部分组成。本项目产品为锂电池电解液用有机溶剂，市场需求直接取决于锂电池的产业发展。锂电池市场按应用领域划分，可分为小型锂电池、动力型锂电池和储能用锂电池三大类。

锂离子电池产业规模增速加速回落

2019年，受中美电动 汽车 市场发展放缓影响，全球电动 汽车 产量仅增长6%至220万辆，动力电池需求增幅收窄，全球锂离子电池产业发展速度进一步放缓。2019年全球锂离子电池产业规模达到450亿美元，同比增长9%，增速仅为2018年的一半，增速呈现加速回落态势。

按容量计算，2019年全球锂离子电池市场规模达到225GWh，同比增长近15%。容量增速高于产值增速，主要在于锂离子电池产品价格不断下滑。

由于全球电动 汽车 增长有限，动力电池市场增速明显放缓，而主要品牌的智能手机、便携式电脑产品携带的锂离子电池容量继续保持了小幅增长，2019年全球锂离子电池市场结构基本与上年保持一致。按容量计算，2019年消费类锂离子电池(含手机、便携式电脑0和其他消费电子产品)占比40.0%，较2018年下降了0.7个百分点;

电动 汽车 用锂离子电池占比达到46.7%，仅比2018年提高了0.2个百分点，继续保持对消费类锂离子电池的优势;储能用锂离子电池古比为5.1%，与2018年持平;

其他用途(电动工具、电动自行车等)的锂离子电池占比为8.2%，较2018年提高了0.5个百分点。尽管电动 汽车 9用锂离子电池仍然是拉动全球锂离子电池产业增长的主要动力，但其对2019年全球锂离子电池产业增长的贡献率仅为48.9%，这一数值较2018年下降了23.6个百分点。

全球锂离子电池产业主要集中在中、日、韩三国，从2015年开始，在中国大力发展新能源 汽车 的带动下，中国锂离子电池产业规模开始迅猛增长，2015年已经超过韩国、日本跃居至全球首位。

2019年，全球动力电池市场需求增长乏力，全球锂离子电池市场格局基本保持不变，中国仍然保持领先地位，韩国在乏力追赶，日本趋于落后。

日本锂离子电池规模稳中有降

尽管特斯拉电动 汽车 产量快速增长，带动松下动力电池业务持续发展，但在消费电子产品日本企业的溃败造成消费类锂离子电池市场需求不断萎缩，整体来看日本锂离子电池产业呈现稳中有降的发展态势。根据日本经济产业省的数据显示，2019年日本国内锂离子电池产量为9.3亿只，较2018年大幅下降27.9%;容量为34.8亿Ah，同比下降23.0%;实现收入4043亿日元，同比下降6.5%。

其中，动力型锂离子电池产量5.7亿只，容量为25.1亿Ah，收入2898亿日元，分别较上年下降了33.1%、26.8%和7.0%;其他类型锂离子电池产量3.6亿只，容量9.7亿Ah，收入1145亿日元，分别同比下降16.9%、11.1%和5.4%。

动力型锂离子电池下滑态势更为明显，其在产量、容量以及收入方面的占比分别为61.2%、72.2%和71.8%，较2018年分别下降了5.0、3.7和0.2个百分点。

在经历过去两年的高速增长后，2019年韩国锂离子电池产业增速出现了较为明显的回落。2019年韩国锂离子电池产业规模约为146亿美元，同比增长14%，增速较2018年下降了42个百分点，主要原因在于：全球动力电池市场需求增长有限，SDI、LG Chem、SK Inovation等韩系企业锂离子电池业务收入增长明显放缓，其中SDI锂离子电池业务收入2019年仅增长6%，在一定程度上拖了后腿。

需要指出的是，尽管SDI、LG Chem、SKInovation等企业2019年营业收入不同程度增长，但净利润出现了明显下降，LG Chem和SK Inovation甚至出现了大幅亏损。

—— 更多数据及分析请参考前瞻产业研究院 《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》。

石油是不可再造，越用越少，用了也就没有了，所以人类必须要想办法寻找可替代的东西，新能源锂电池，可循环使用而且环保还可再造！是人类智慧得结晶，我觉得我们应该相信它，使用它，专研它！让它更好的再为人类服务！

题主你好，我觉得 锂电池未来的发展前景非常广阔 ，锂电池的技术革新在未来将会继续改变我们的生活。

下面，我来介绍几个锂电技术未来的新应用，将来可能会大规模走进我们的生活中。

压电材料在受到机械应力时会产生电荷。基本上，如果您挤压，挤压或挤压它，则机械能会转换为电能。

1.步进动力

研究人员已经开发出一种由硬币大小的锂离子电池制成的小型设备，它可以嵌入到跑步鞋鞋底中，每次脚踩到地面时，都会在设备上施加少量力，从而压缩中间的压电膜，它会产生电荷，使锂离子从阴极移动到阳极，就像在将普通锂离子电池插入外部电源进行充电时所发生的充电过程一样。

这项技术的关键是发展压电电荷产生，它无法提供足够的电量来运行您的手机，但对于GPS跟踪设备而言可能就足够了。

2.声音驱动

氧化锌是压电材料，当它的微小纳米棒暴露于声波时，它们会弯曲，从而产生物理应力并产生电流。将纳米棒放置在金属片之间的电触点上，连接微型锂电池，可以吸收由弯曲的纳米棒产生的电流。

运用该技术首次制造了声能电池，将其置于除日常噪音中，可以产生5伏特电压。

3.穿戴式电池

体积小，重量轻且灵活，能够从携带它的人的机械能中汲取动力。放置在背包或衣服中的发电机将行走或跑步时所经历的机械能转化为电能。然后，这些电能用于为基于织物的柔性锂电池充电。使用导电织物在所有不同组件之间建立连接，可以设计出“灵活”的新可穿戴技术。

充分储存可再生能源（例如：太阳能和风能）产生的能量被视为“未来的动力”，将其与锂电技术相结合，用来存储太阳能或风能是很好的选择。

随着大型锂离子电池的价格越来越便宜，未来可以作为家用电池，在屋顶安装太阳能电池板，白天便能源源不断的储存太阳能，转化成电能存储于锂电池中，晚上用来家庭供电。

下面，我来介绍几种正在研究中的锂电前沿新技术，未来必定能够带来技术革新。

1.石墨烯覆盖硅阳极技术

硅（Si）用作阳极材料时，其储能能力大大提高。与传统的石墨电极相比，硅的容量理论上提高了十倍。但是，其晶格结构包含锂离子会导致体积显着增加超过300％。当电池放电时，锂离子从硅阳极释放，硅收缩。随着时间的流逝，这种反复的膨胀和收缩使硅阳极破裂并破裂，电池的使用寿命非常短。

解决这一问题的途径是使用石墨烯覆盖硅，因为石墨烯片可以彼此“滑动”，并补偿硅的膨胀和收缩，这几乎使电池的能量密度增加了一倍。

2.石墨烯阳极

石墨烯也可以代替石墨作为锂离子电池的负极。石墨烯由碳原子连接在一起形成单原子厚的片材制成。将锂离子快速插入到石墨中，这对于大功率或快速充电应用是必不可少的，也会导致阳极击穿。石墨烯片材可用于高功率应用，锂离子不需要隧穿石墨晶体到达其插入位置。在世界范围内，这种新材料目前有许多科学家正在研究，试图将其开发成新的电池电极材料。

3.锂空气

锂空气电池可以通过使用周围大气中的氧气作为阴极材料，从稀薄的空气中抽出能量，这将使电池极轻，使其能量密度比标准锂离子电池高10倍，而能量密度可与汽油竞争。

然而，锂空气电池有一些挑战，在其纯金属形式下，锂具有极强的反应性，难以保持由锂制成的阳极的稳定性。寻找能够保持阳极稳定并防止其与空气中的氧气反应的电解质材料是一项挑战。

目前有两种尝试：一是，用固体电解质（例如玻璃或陶瓷）覆盖电极来防止与空气发生反应。二是，使用高度多孔的石墨烯作为阴极，并向电解液混合物中添加了碘化锂（LiI）和水（H2O）。

锂电池未来发展前景将会非常光明，各种新技术的突破与应用，一定会让我们的生活更加美好，让我们拭目以待。

从信息面来看，锂电池未来还是有发展空间的：

最近彭博新能源 财经 (BloombergNEF)将锂离子电池年需求量预测较之前提高了1/3。

彭博预计，到2030年，锂离子电池年需求量将超过2.7太瓦时，较去年预测值上调了35%。乘用车销售量从去年300万辆增至2025年的1400万辆，占总市场的比例将达到72%。

中国将继续其在电池供应链特别是加工和冶炼中的优势地位。今年，中国新投产氢氧化锂项目几乎占全球的一半，占世界硫酸镍市场的55%，占硫酸钴市场的80%。

中国的硫酸锰产量占世界的95%，以及几乎全部阳极用石墨材料。尽管在供应链占统治地位，但欧洲电动车市场将快速发展，到2025年德国销售量将占到全球的40%，而中国为25%。

彭博认为， 汽车 制造商因为担心原材料成本上升而将转向磷酸铁锂(LFP)电池，其价格对于制造商来说更便宜，不过代价是里程短。这将使电动交通有增无减，“磷酸铁锂在固定储能市场的份额将从以前预测的23%增至53%”。

再从行业的周期起伏逻辑来看：

10年新能源 汽车 起点发端为第一个高峰，15年新能源 汽车 补贴政策是第二个，20年是新能源 汽车 推广普及和储能行业发端逐渐形成第三个上升趋势。

下游需求增长推动锂电产能扩张，刺激了上游设备需求，继而又加大了上游材料需求，很良性的市场逻辑。考虑到材料企业的扩产周期以及市场的敏感反应，可能需要两年左右的爬坡时间。下游企业为了供应链 健康 稳定，也会选择多家供应商，避免一家独大，这就能带动细分领域第二梯队的厂家发展起来。

但正是由于产能扩张有建设周期的爬坡阶段，很可能导致下游需求不能得到上游产能及时补充，上游产能扩张也不能立刻反应到下游需求和价格中，进而导致周期跌宕。由此造成的产能过剩、恶意低价、龙头企业亏损、产能扩张放缓甚至停滞等情况都会不利于行业 健康 发展。

以下内容，为个人见解：

中国锂电池的行业发展概况：

锂电池：锂电池是一类由锂金属或者锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的电池。

锂电池在传统领域主要应用于数码产品，在新兴领域主要用于动力电池，储能领域。近年来，我国锂电池的产量逐年增长。

需求方面：2019年起受益于国家政策，新能源 汽车 的发展以及对动力电池的需求量增加，我国的锂电池出货量也在逐年上升，2019年达到131.6GWh，产业规模超过1700亿元人民币。目前消费锂电池领域需求已经较为饱和。未来，随着全球系能源产业的发展，电动车逐渐成为锂电池的大需求产业，因此动力锂电池成为锂电池产业需求增长的集中领域。

锂电池的未来的发展绝对是大好。

锂电已经在能源战略方面显现了其必要性；

相对于市场而言，规模效应已经为其建立了壁垒；

对于消费者而言，人们已经享受到了锂电的好处，传统的石油观正在加速改变，锂电观正在形成。

三个层面的共同作用，使得除了氢能之外的化学体系基本没有能力冲击锂电的核心位置。

反过来说，没有任何一种化学体系能在短期内在这三个方面全面超过锂电。

锂离子电池未来发展前景

综合目前情况来说，下一个厮杀的点或将在储能战场。

储能，相当于一个巨型充电宝。 风电、光伏发电会收到天气制约，每天发电量不稳定。要接入实时平衡的电网，需要将电先储存至充电宝中，再持续输出。这类充电宝也能在停电、限电时输出电力。

从2020年起，在双碳、海外需求扩容下，储能的商业模式开始清晰。

而储能对应着中国双碳国运，具有强政策环境的因素。去年年底，工信部发布了《锂离子电池行业规范条件（2021年本）》，对不同类型锂离子电池的能量密度作出要求，进一步引导锂离子电池行业技术进步与规范发展。

对锂电、动力电池等相关内容感兴趣的小伙伴，欢迎前往@立方知造局 阅读深度一文《宁王大战宁王：宁德双雄恩怨纠葛，决战万亿储能之王》

有需求就会有发展。需求越大，发展前景越有潜力，尤其对于新能源有关的产品，比如说动力电池。锂电池未来几年的发展前景如何？ 2015年动力型锂电池市场占比达47%，到了2016年达到了52%。而消费型的锂离子电池市场占比持续下滑，在2016年大约是42%。储能型锂电池在光伏分布式应用和移动通信基站储能电池领域的应用不断扩大。2016年占比达到6%。

通过这些数据可以看得出来。锂电池，它的应用领域和占比都是在不断变化的。未来的前景重点应用应该集中在电动工具，新能源 汽车 ，轻型电动车和能源存储系统等等。这些领域内的产业规模，在未来几年应该会保持成倍的增长趋势。

一、锂电池的优势导致它不断增长 新能源 汽车 的大力发展，也带动了锂电池行业的深度发展，动力锂电池在电池比例中不断升高。因为锂电池和传统电池相比优势比较大，他们在相同体积下锂电池容量更大，生产使用回收过程都更加的绿色环保。

二、新能源 汽车 数量的增加，导致锂电池供不应求。 在2017年，中国的电动 汽车 产量达到65万辆。到2018年，这个数据仍然在持续上涨。这一结果直接导致锂电池需求猛增。尤其是动力锂电池，市场潜力巨大。 三、新技术的整合利用，提升利用率。 随着新技术的开发与研究。石墨烯纳米材料等一些先进的材料设备不断完善和锂离子电池的研发加速融合。它的应用领域，也越来越广泛。

立帜汽车制造网 随着世界能源危机和环保问题日益突出，汽车工业面临着严峻的挑战。一方面，石油资源短缺，汽车是油耗大户，且目前内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热能大约只有35%—40%用于实际汽车行驶，节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾；另一方面，汽车的大量使用加剧了环境污染，城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC的58%和微粒的8%来自汽车尾气，此外，汽车排放的大量CO2加剧了温室效应，汽车噪声是环境噪声污染的主要内容之一。我国作为石油进口国和第二大石油消费大国，污染严重，世行认定的20个污染最严重的城市有16个在中国。国内汽车产品水平与国外差距很大，平均油耗高出10%—30%，排放约为15—20倍，汽车工业面临的压力更大。上个世纪末以来世界各国和各大汽车公司以及国内各大科研机构和高等院校纷纷致力于开发清洁节能汽车，新能源汽车获得了长足发展。汽油和柴油是传统内燃机汽车的能源，利用除此以外的能源提供汽动力的汽车均可称为新能源汽车。目前正在开发的新能源包括天然气、液化石油气、醇类、二甲醚、氢、合成燃料、生物气、空气以及电荷燃料电池等。本文介绍新能源汽车技术的发展概况，并对其发展前景提出看法。1 新能源汽车的种类及其特点1.1 天然气汽车和液化石油气汽车天然气汽车又被称为“蓝色动力”汽车，主要以压缩天然气(CNG)、液化天然气(LNG)、吸附天然气(ANG)为燃料，常见的是压缩天然气汽车(CNGV)。液化石油气汽车(LPGV)是以液化石油气(LPG)为燃料。CNG和LPG是理想的点燃式发动机燃料，燃气成分单一、纯度高，与空气混合均匀，燃烧完全，CO和微粒的排放量较低，燃烧温度低因而NOx排放较少，稀燃特性优越，低温起动及低温运转性能好。其缺点是储运性能比液体燃料差、发动机的容积效率较低、着火延迟期较长。这两类汽车多采用双燃料系统，即一个汽油或柴油燃料系统和一个压缩天然气或液化石油气系统，汽车可由其中任意一个系统驱动，并能容易地由一个系统过渡到另一个系统。康明斯与美国能源部正合作开发名为“先进往复式发动机系统(ARES)”的新一代天然气发动机，根据开发目标，该发动机热效率达50%(热电联产时达到80%以上)，NOx排放量低于0.1g／km，制造成本为400450美元／kW，维护费用低于0.01美元／kwh，在满足这些目标的同时，发动机具有较高的可靠性。1.2 醇类汽车醇类汽车就是以甲醇、乙醇等醇类物质为燃料的汽车，使用比较广泛的是乙醇，乙醇来源广泛，制取技术成熟，最新的一种利用纤维素原料生产乙醇的技术其可利用的原料几乎包括了所有的农林废弃物、城市生活有机垃圾和工业有机废弃物。目前醇类汽车多使用乙醇与汽油或柴油以任意比例掺和的灵活燃料驱动，既不需要改造发动机，又起到良好的节能、降污效果，但这种掺和燃料要获得与汽油或柴油相当的功率，必须加大燃油喷射量，当掺醇率大于15%—20%时，应改变发动机的压缩比和点火提前角。乙醇燃料理论空燃比低，对发动机进气系统要求不高，自燃性能差，辛烷值高，有较高的抗爆性，挥发性好，混合气分布均匀，热效率较高，汽车尾气污染可减少30%以上。这种汽车最早由福特公司在20世纪80年代中期开发，到2003年底，美国有230多万辆乙醇汽车，其中多数是道奇和克莱斯勒厢式车——2003年已卖出233466辆。1.3 氢燃料汽车氢是清洁燃料，采用氢气作燃料，只需略加改动常规火花塞点火式发动机，其燃烧效率比汽油高，混合气可以较大程度地变稀，所需点火能量小，有利于节约燃料。氢气也可以加入其它燃料(如CNG)中，用于提高效率和减少N02排放。氢的质量能量密度是各种燃料中最高的一种，但体积能量密度最低，其最大的使用障碍是储存和安全问题。宝马公司一直致力于氢气发动机研制，开发了多款氢发动机汽车，其装有V12氢发动机的7系列轿车是世界上首批量产的氢发动机，该发动机可使用氢气和汽油两种燃料。1.4 二甲醚汽车二甲醚(DME)是一种无色无味的气体，具有优良的燃烧性能，清洁、十六烷值高、动力性能好、污染少，稍加压即为液体，非常适合作为压燃式发动机的代用能源，使用该燃料的车辆可达到美国加州的超低排放标准。日本NKK公司成功地开发出用劣质煤生产二甲醚的设备，并且和住友金属工业公司于1998年完成了用二甲醚作为汽车燃料的试验，二甲醚汽车(DMEV)不会排放黑色气体污染环境，产生的NOX比柴油少20%。1.5 气动汽车以压缩空气、液态空气、液氮等为介质，通过吸热膨胀做功供给驱动能量的汽车称为气动汽车，气动发动机不发生燃烧或其他化学反应，排放的是无污染物辐射的空气或氮气，真正实现了零污染。目前开发比较成功的是压缩空气动力汽车(APV)，工作原理类似于传统内燃机汽车，只不过驱动活塞连杆机构的能量来源于高压空气。APV介质来源方便、清洁，社会基础设施建设费用不高，较容易建造。无燃料燃烧过程，对发动机材料要求低，结构简单，可借鉴现有内燃机技术因而研发周期短，设计和制造容易。但目前APV能量密度和能量转换率还不够高，续驶里程短。1991年法国工程师Guy Negre获得了压缩空气动力发动机的专利，并加盟MDI公司，2000年MDI公司推出的名为“进化”(evolution)的APV，质量仅700kg，其发动机质量仅为35kg，速度可达120km／h，一次充满压缩空气可行驶200km，充气费用仅为0.3美元，在城市中约可行驶10h，在压缩空气站充气2min就可完成，用气泵充气3h可完成。1.6 电动汽车世界上第一辆电动车(EV)由美国人在19世纪90年代制造。EV大致分为蓄电池电动汽车(BEV)、燃料电池电动汽车(FCEV)和混合动力电动汽车(HEV)。电动汽车的一个共同特点是汽车完全或部分由电力通过电机驱动，能够实现低排放和零排放。蓄电池电动汽车是最早出现的电动汽车。使用铅酸电池的汽车整车动力性、续驶里程与传统内燃机汽车有较大的差距，而使用高性能镍氢电池或者锂电池又会使成本大大增加。而JtBEV都需有一定充电时间及相应的充电设备，使用场合受到了限制。燃料电池具有近65%的能量利用率，能够实现零排放、低噪声，国外最新开发的高性能燃料电池已经能够实现几乎与传统内燃机汽车相当的动力性能，发展前景很好，但成本却是制约其产业化的瓶颈。在加拿大进行的示范试验表明，使用燃料电他的公共汽车制造成本为120万加元，而使用柴油机的公共汽车仅为27.5万加元。混合动力汽车融合了传统内燃机汽车和电动汽车的优点，同时克服了两者的缺点，近年来获得了飞速发展，并已经实现了产业化和商业化，PRIUS和INSIGHT两款混合动力汽车的成功向人们展现了混合动力技术的魅力和巨大的市场潜力。1.7 以植物油为燃料的汽车为了寻找可代替石油的新能源，科学家也将目光投向了植物油，正在研制以植物油如大豆油、玉米油及向日葵油为原料的内燃机油。科学家们还在研究生物柴油，这是一种以植物油为原料的燃料，将来可作为柴油的替代品大量用于卡车和轮船。生物柴油中不含硫，因此不会对环境造成酸雨威胁。为生产生物柴油，化学家们正在对植物油进行酯化加工，使之变成甲基酯化合物，燃烧起来更干净，发动机内残留物也较少。2 我国新能源汽车的发展概况我国天然气资源丰富，分布广泛，海南、北京、上海、重庆等省市被列为国家燃气汽车重点示范城市，各地均在燃油汽车基础上研制开发改装了压缩天然气汽车和液化石油气汽车，主要用于出租车、公交客车、大型车辆和工程设施等。一汽—大众公司开发了捷达LPG，上海交大研制成LPG轿车并和申沃客车联合开发成功改装型LPG城市bus，北京开发了CNG城市bus。山西是产煤大省，甲醇汽车项目已进行多年，目前已达到商业运行阶段，所用甲醇汽车采用灵活燃料系统，既可用甲醇，也可用汽油，将乙醇当作有氧燃料使用，现在在河北和黑龙江等地推广。同时国家制定了乙醇汽油燃料相关标准。我国云岗汽车公司大同汽车制造厂开发了甲醇中巴车。我国煤炭资源丰富，政府支持以煤炭为原料制造车用燃料项目。煤直接液化和间接液化制取车用燃料的项目正在积极进行。“十五”期间在云南和陕西建立了煤直接液化示范厂，以煤为原料合成石油或二甲醚等车用燃料。西安交通大学与中国科学院煤化工研究所经过5年协同攻关，于2000年研制出了“超低排放二甲醚汽车”，通过在TYll00单缸柴油机及装备有大连柴油机厂生产的CA498柴油机的面包车上燃用二甲醚的试验，发现发动机的功率可提高10%-15%，热效率提高2—3个百分点，噪声降低10%-15%。我国从事燃料电池研究的单位有20余家，质子交换膜(PEM)燃料电池技术已取得较大进展，但与国外还有不小差距，例如，国外将功率50—80kW的PEM燃料电池用于轿车，而我国最大的PEM燃料电池单堆功率为5kW，离轿车使用相距甚远。我国的金属燃料电池技术已经达到世界先进水平。我国的镍氢电池和锂电池技术水平也已经达到国际先进水平，比亚迪在2005年上海车展展出的E1电动车已经具备了很好的整车动力性能。目前国内对压缩空气动力汽车的研究报道最多的是浙江大学，他们已经开发出压缩空气动力摩托车研究平台，探索出不少有益的结论，正在进一步深入研究，此外重庆大学和同济大学也做过一些探索性研究。应当说APV在国内的发展才刚刚起步。3 代用燃料汽车的发展前景在各种汽车代用燃料中，LPG和CNG最方便投入使用，而且目前已经具有好的配套基础设施。在排放和经济性能要求较高而动力性能要求一般的公共交通领域具有很好的应用前景，美国近年来新型公交客车中天然气汽车就占据了较大比例。在中国这样的农业大国特别是一些农业大省，乙醇资源丰富，乙醇汽车有良好的应用前景。二甲醚等合成燃料具有很好的排放特性，也将具有很好的应用前景，特别是作为代用柴油应用于混合动力汽车。混合动力汽车毫无疑问是下一代汽车动力系统的主要形式。蓄电池电动汽车的使用性能不如混合动力汽车和燃料电池汽车，且成本高。氢燃料发动机的能量利用率不如氢氧燃料电池。因而蓄电池电动汽车和氢发动机汽车的发展前景不是十分乐观。当然随着太阳能电池技术的发展和突破，也许纯电动汽车能迎来一个不错的发展局面。压缩空气动力汽车虽然实现了零污染，但其整车性能与传统汽车相差太远，只能在较小的范围内应用于特定场合。燃料电池是目前技术条件下能量利用率最高的车用能源。燃料电池的比能量可达200—350Wh／kg，为锂离子电池的2—3倍；能量转换效率高达60%～80%，是汽油机或柴油机的1.5～2倍，能实现超低污染甚至零污染，而且燃料电池使用的氢能源是可再生的。目前以甲醇燃料电池技术最为成熟。国外各大石油公司和汽车均在致力于燃料电池汽车的研发以抢占在未来汽车发展中的滩头。戴姆勒—奔驰汽车公司从1993年到2000年先后推出了NecarI—NecarⅣ和Nebas等系列FCEV，2001年5月Necar4在美国试车，功率55kW，最高车速145km／h，装载行程450km，最新推出的Necar V-FCEV采用甲醇燃料电池。1997年Ballard动力公司和福特汽车公司组建了Xcellsis公司开发燃料电池轿车，美国AR—CO、壳牌、德士古等石油公司和加州CARB先后加盟，组成世界上最强大的燃料电池车开发联盟。日本电力中央研究所正在开发一种全面使用耐热陶瓷的燃料电池，电池在发电效率非常高的1000℃的高温下工作，电解质的输出功率达到1W／cm2，相当于传统燃料电池的5倍。EvomR公司致力于开发铝和锌燃料电池，已具有相当水平。总之对代用燃料的综合评价应考虑以下因素：燃料成本；车辆成本；对进口石油的依赖程度；有效能源利用率；温室效应；排放污染；生产、储运、分销、加注设施；装载行驶里程和加注时间；安全性。基于这些因素，目前最容易投入使用的代用燃料是CNG和LPG。电、甲醇和乙醇的综合评价指数都低于汽油。可以预计LPG和CNG以及乙醇的市场份额将会不断增加。二甲醚和合成柴油在十年后其市场份额会快速稳定增长。混合动力汽车会进一步发展，迅速增加市场份额。而燃料电池汽车会在20年之后开始实现产业化逐渐增加市场份额。传统汽油机汽车的市场份额会在20年之后开始出现明显的下降，但柴油车会在重型车辆领域继续保持很高的市场份额。4 结束语在未来的20年内，汽油和柴油仍是汽车主要的能量来源，但汽油和柴油的质量要求越来越高，发动机技术将快速发展以提高能量利用率。代用燃料会得到迅速运用，天然气汽车和乙醇汽车会率先大规模投入使用，二甲醚和合成燃料会逐步扩大应用。混合动力系统会得到快速发展和应用，混合动力汽车将至少在30年内都是汽车工业最切实可行的解决能源问题和污染问题的途径。因此应当整合资源加速混合动力汽车的开发，抢占汽车技术发展的新高地。燃料电池是最有前途的车用能量，也是未来汽车的主要能量源，国内石油工业应该与汽车工业联手开发先进的燃料电池技术，抢占未来先进汽车技术的前沿阵地!