聚合物锂离子电池技术与产业

锂离子电池研究进展锂离子电池研究进展主要内容聚合物锂离子电池简介与分类聚合物锂离子电池技术状况聚合物锂离子电池工艺状况聚合物锂离子电池产业发展与出路锂离子电池研究进展二次电池发展历程聚合物锂电池：是顺应IT产业迅速发展，在二十世纪末发展起来的新型高能二次（可充电）电池。它具有重量轻、体积小、不会漏液、不会爆炸、无污染的优良特性，是高端便携式电子产品必选电源。铅酸电池镍镉、镍氢电池液态锂电池1899年以前1990年1996年聚合物锂电池1998年锂离子电池研究进展二次电池性能对比酸性电池好23580200-10~60无51有毒固定镍镉电池好1.241120300-10~60有102有毒固定银锌电池好1.560150200-10~60无~3010有毒固定镍氢电池好1.250-80100-200300-20~60轻微~303轻毒固定液态锂电池好3.7120-160200-300400-20~60无104轻毒固定聚合物锂电池优秀3.7140-200300-420500-30~60无55无毒任意形状形状工作温度(°C)记忆效应自放电成本工作电压（V）重量能量比(Wh/kg)电池类型毒性体积能量比(Wh/l)循环寿命安全锂离子电池研究进展锂离子电池简介锂离子电池基本原理SeperatorLithiumMetalOxideCathodee-e-CarbonCaseAnodeElectrolytePowerSupplyLoad负极LixCnXLi++Xe+Cn正极XLi++Li1-XCoO2+XeLiCoO2总反应LixCn+Li1-XCoO2LiCoO2+Cn充电放电充电放电充电放电锂离子电池研究进展锂离子电池分类锂离子电池液态锂离子电池LIB钢壳锂离子电池铝壳锂离子电池软包装锂离子电池ALB聚合物锂离子电池LIP凝胶态聚合物锂离子电池多孔态聚合物锂离子电池干态聚合物锂离子电池锂离子电池分类锂离子电池研究进展锂电结构差别聚合物锂离子电池层叠式液态锂离子电池（含软包装）卷绕式锂离子电池结构差异锂离子电池研究进展WhyPolymerLithiumbattery？安全性能好-铝塑软包装不爆炸，厚度小，能做得更薄-可做到1mm以下，重量轻-较同等容量的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%!容量大-较同等尺寸规格的钢壳锂电池容量高10～15%内阻小-可小于10mΩ，是高倍率放电电源理想选择，形状可定制-根据客户需求量身定做，充分利用空间，提升容量。放电特性佳放电平稳，放电平台高，循环寿命更长。锂离子电池研究进展聚合物电池的一些主要用途聚合物锂离子电池便携式电子产品电动工具蓝牙系列电动玩具电动车后备电源锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池历程1990年代初日本SONY公司商业化批量生产1996年聚合物锂离子电池在美国商业化1998年中国聚合物锂离子电池产业化2000日本Sony与Sanyo公司聚合物电池批量生产2002年中国聚合物锂离子电池产业初具规模锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池技术聚合物锂离子电池分类聚合物锂离子电池LIP凝胶态聚合物锂离子电池多孔态聚合物锂离子电池干态聚合物锂离子电池聚合物锂离子电池之液态软包装ALB假聚合物真聚合物锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池技术(ALB)为什么用液态软包装锂离子电池（也称聚合物）？1.综合了LIB与LIP的优势，前段工艺采用LIB技术制作，工艺与技术成熟；后段用聚合物锂离子电池相对成熟的软包装技术。因而与真聚合物电池相比有明显的成本优势。2.所用设备也相对简单与成熟，故也能减少投资与生产维护成本。3.采用液态极片滚压技术，制作高密度极片，因而同型号电池的体积能量密度相对较高。有优势。4.可采用水性极片，工艺与材料成本优势。锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池技术真聚合物锂离子电池的优势与困境：优点：正极、负极与隔膜界面稳定，所以整个电池结构稳定，带来性能也稳定，阻抗均匀，寿命长。可以做很大与很薄的电池（大面积与0.5mm以下软包装电池不是能做的）困境：工序多而复杂；成本居高不下；量产一直不理想；市场空间被严重挤压，缺乏再生能力。锂离子电池研究进展真聚合物锂离子电池应用于大型电源动力电源系列30Ah5C放电15Ah10C放电锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池在低温军用电池中的应用3.5Ah电池-40C放电曲线（3.5Ah/6串/24.88V）0:00:32,24.974:25:38,15.030510152025300:00:001:12:002:24:003:36:004:48:00放电时间h放电电压V放电条件：-40C静置5小时以上，然后0.2C（0.7A）、0.4C（1.4A）、0.6C（2.1A）放电至15V0.2C放电结果：放电4小时25分，约为常温容量的90％0.4C放电结果：放电2小时06分，约为常温容量的84％0.6C放电结果：放电1小时22分，约为常温容量的81％聚合物锂离子电池工艺差异锂离子电池研究进展凝胶类聚合物电池工艺代表：日本Sony公司电极制作凝胶电解液配制电池组装加注凝胶化光照或加热凝胶聚合物锂离子电池锂离子电池研究进展复合类聚合物电池工艺代表：美国Bellcore公司电极制作隔膜制作电池组装热复合溶剂萃取热处理复合聚合物锂离子电池加液活化锂离子电池研究进展复合类聚合物电池工艺代表：美国Bellcore公司一个单电池(onecell)热复合锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池研究前沿相关研究前沿锂离子电池研究进展聚合物电解质及隔膜研究进展聚合物锂离子电池研究前沿高导电性与高强度聚合物电解质膜的研究；纳米无机填料的应用研究，如纳米SiO2和TiO2等；改性聚合物骨架的研究，以提高膜的室温电导率；各种新型添加剂的研究，提高应用范围。阻燃型聚合物电解质膜的开发多元电解质盐复合应用的研究。锂离子电池研究进展其它材料研究进展聚合物锂离子电池研究前沿各种添加剂研究，如电解液的成膜添加剂，改善安全性添加剂；改善电极导电性能的超级碳黑添加剂；改善膜结构与机械强度的填料等。超级导电气相碳纤维材料的研究；集流体的研究，如薄型化与网格分布优化等。聚合物多孔隔膜的研究在国内正在起步电解液与电极相容性的研究也是一个研究热点锂离子电池研究进展电极制作工艺研究进展聚合物锂离子电池研究前沿电极工艺研究，如电极制作工艺的低成本化条件研究。阴极浆料的制浆均匀性研究，如制作工序的改进与优化，设备的改进等。正负极浆料的高效分散剂材料应用研究。..….锂离子电池研究进展电池结构工艺研究锂离子电池工艺研究进展电池薄型化研究：超薄电池应用于智能卡，如IC卡等，低于0.4mm以下的薄电池；微米级甚至更薄电极的制备，如印刷与真空镀电极，激光溅射电极；超薄高性能包装材料及技术；微电极装配工艺；大电池结构工艺：Z-型折叠电池结构工艺（兼顾高能量与高功率密度）；多电池的筛选与串并组合，以及相关电子保护与充放电平衡工艺的研究。高性能全固态锂离子电池结构一直是努力的目标。锂离子电池研究进展锂离子电池研究需努力的方向一、材料研究新型高容量正极材料的研究（掺杂与包覆）高容量无序化石墨材料研究；纳米合金等电解液添加剂的研究高性能价格比与更环保的粘合剂研究高强度隔膜的研究（急需国产化）二、工艺研究高能量密度电池结构的研究IC卡等领域用超薄锂离子电池的研究更加环保的新加工工艺研究三、产业化的问题节能、环保的总体工艺设置、三废处理。锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势1996年美国Bellcore开发可批量生产Hybrid类聚合物锂离子电池产品来，这一产业开始兴旺。后来较多研究机构和企业加入这一行业，产业得以增长。2000年，聚合物锂离子电池在日本和美国商业开发迅速发展。以Sony公司为首的日本聚合物锂离子电池企业每年的产量都达到两千万只以上，占世界市场份额50％以上；中国的聚合物锂离子电池从1998年开始产业化。目前有越来越多的企业加入聚合物锂离子电池的开发与生产。中国产能目前已达到年产8000万只的规模。可见，尽管国内聚合物锂离子电池行业呈现方兴未艾的势态，但同时也面临不容乐观的形势与极大的挑战，需要相关的企业与行业组织引起重视。锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势需求连续增长；但价格持续下降由于移动电子产品市场在近几年快速增长，拉动锂离子电池的需求迅速增长，2003年全球锂离子电池的产量为14亿只，2004年约为18亿只，据估计2008年这一产量将达到23亿只，增加约30％，但总价值的增长却很缓慢，仅从48亿美金增加到52亿美金，只有8％左右的增长。据行业统计，锂离子电池市场售价每年以15％以上的幅度下降。聚合物锂离子电池电池也面临同样问题。Pricevs.year012345672000200120022003200420052006YearPrice价格（$/Ah)?锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势价格持续低靡，销售微利甚至无利；目前聚合物锂离子电池的市场销售价格和液态锂离子电池的价格很相近。以383562为例，液态售价8-10元人民币，聚合物12-14元人民币；但聚合物锂离子电池的成本却较高，约高40％（不包括软包装电池）。故国内聚合物锂离子电池企业举步维艰锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势多数企业企图靠规模生产来取胜；制造成本相对LIB高，急需从工艺和材料上降低成本企业进行过度的规模扩张；一些企业不得不牺牲部分聚合物锂离子电池的性能，采用廉价的正负极材料，简化的工艺等手段，来降低电池制造成本，以求生存。这样造成电池产品质量的降低，容易进入品质低，售价低，市场萎缩的恶性循环。锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势无力投入更多的经费进行新产品开发，技术水平在低位徘徊；无突破性新技术出现由于国内锂离子电池企业的残酷竞争，多数企业微利或无利，生存维持艰难，无进一步的资金来支持新的技术研发，努力目标变为转向低档廉价的产品，以求企业生存。在这样的形势下，聚合物锂离子电池这个行业没有企业有开发全新技术的资金与时间，所以整个行业基本没有突破性的技术出现，能保证目前的技术水平不退步已算不错锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势产品应用市场与液态锂离子电池大量重叠由于聚合物锂离子电池产品和目前大量生产的液态锂离子电池产品的用途相同，所以它们的客户群大量重叠，直接和成本较低的液态锂离子电池一起在同样的客户采购部门拼价格。有的聚合物锂离子电池企业甚至在研发生产的成长初期时就不得不面对残酷的价格血战，毫无喘息时间。锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势原材料价格上涨。自2004年下半年以来，世界石油价格大幅上涨，引起相关化工材料上涨，特别是聚合物材料占聚合物锂离子电池中相当成分。普通化工材料与2003年相比都有50％左右的价格上扬，化工溶剂上涨达70％以上。所以多数聚合物锂离子电池生产企业不得不面对原材料上涨导致的明显的产品成本升高。当然，原材料价格的涨跌有些不确定性，但在现阶段，原材料价格上涨对电池制造企业来说无疑是雪上加霜。锂离子电池研究进展聚合物锂离子电池产业形势以特种电池产品的开发为主，进行一些较薄电池或较大容量电池的开发，以充分发挥聚合物锂离子电池的特长与优势。同时也重视高比功率电池的开发。聚合物锂离子电池的特点：易于制定生产：聚合物锂离子电池采用软包装材料，其外壳成型模具比其它金属外壳成型模具简单，成本低，易于换型。可以完全配合用户需求进行定制生产，同时能够快速转换型号，对市场的需求反应快。提高竞争力薄型化：由于采用热封口工艺，能够轻易突破金属成型3mm的禁区，做到1mm厚度也不成问题。大容量：由于散热较好与包装易实现的原因，10Ah以上容量的电池对聚合物锂离子电池来说现实起来难度不大，目前做30Ah以上的大容量电池并不需要特殊的结构与包装设计就能批量生产。所以，薄型电池与大容量电池的开发是聚合物锂离子电池的一个突破口。高功率：由于其电池的结构特点