2023年中国电池市场分析

介绍2023年我国电池的产量及进出口量:电池总产量约609.66亿只,其中锂离子电池约960 GW·h,铅蓄电池约270 GW·h,碱性锌锰电池约147亿只,普通锌锰电池约166亿只,太阳能电池约541.16 GW,燃料电池为5 668堆;电池出口总量333.35亿只,进口总量23.04亿只。讨论我国电池市场发展趋势。

2024年上半年中国电池行业运行情况

分析2024年上半年我国锂离子电池、钠离子电池、铅蓄电池、氢镍电池、锌锰电池、燃料电池和太阳能电池等电池产品产销量、进出口量情况,讨论我国电池市场发展趋势。2024年1-6月,我国电池总产量约323.55亿只,其中锂离子电池产量约133.15亿只,铅蓄电池产量约13 500万kVAh,碱性锌锰电池产量近90亿只,普通锌锰电池产量约81.51亿只,燃料电池产量2 773堆,太阳能电池产量286.3 GW。2024年1-6月,电池出口总量约171.79亿只,进口总量约11.41亿只。

锂离子电池前沿技术

工业、航空、国防等领域的快速发展,对电池能量密度、功率密度、安全性、使用寿命、极端环境适用性和降低成本等方面提出了更高的要求。同时我国也面临国际的竞争,这些年日本、美国、英国、欧盟都提出了一些电池的国家计划来加强基础研究,希望在源头上进一步布局,抢占制高点[1]。我国应当加强电池技术领域基础研究,加强高比能、长寿命、智能化电池材料及电池系统技术开发,重视固态锂电池等新兴电池技术的发展,从源头上实现科技自立自强,希望能够主导新一代电池的发展。前瞻性电池技术主要包含电池材料创新、电池结构创新、电池先进制造/表征技术、电池数字化等。

储能电池建模与状态估计研究进展

储能电池具有能够平滑可再生能源输出,提高电力系统灵活性和应对电力需求峰谷等优势,有助于推动可再生能源发展,从而应对环境污染和能源紧缺的双重压力。目前市场主流的储能电池为锂离子电池,具有高比能特性,同时新型储能电池也在蓬勃发展,其中全钒液流电池具有高安全性的优势,液态金属电池具有超长循环寿命,在电力储能领域具有重要应用前景。储能电池的建模和状态估计对提高储能电池系统性能,确保其安全性以及优化维护效率至关重要,因此文中对锂离子电池、全钒液流电池和液态金属电池的建模和状态估计进行综述。首先,介绍了储能电池状态估计的整体框架,对基于实验的方法、基于模型的方法和基于数据驱动的方法进行整体介绍,并对荷电状态(state of charge,SOC)、健康状态(state of health,SOH)和剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)进行概括;然后,从原理出发,分别总结了不同储能电池体系的内部工作过程、模型构建、状态估计与电池管理过程;最后,对不同储能电池体系的主要工作特性进行横向对比和总结,旨在为储能电池选择和发展提供启示。

CATL动力电池专利技术现状

在最近几年,宁德时代新能源科技有限公司(简称宁德时代或CATL)已经发展成为一家具有全球竞争力的动力电池生产企业。这家公司致力于新能源汽车的动力电池系统和储能系统的研究开发、生产及销售,其核心科技覆盖了动力与储能电池、材料科学、电芯技术以及电池系统的设计与制造等多个领域。通过在这些关键技术领域的积极专利布局和拥有众多专利技术,宁德时代已在全球市场上确立了自己的地位。公司的专利策略主要针对电池技术的多个方面,包括动力电池和储能电池、电池用材料、电池隔膜技术、电池冷却系统以及电池组合技术等。

钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展及展望

综述近年来钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展现状,介绍钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术在效率和可靠性方面的优势。从工艺优化、结构协同设计和性能优化等方面对钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池进行总结,着重讨论叠层结构的每个子单元太阳电池复杂的协同效应。

基于双向交错并联变换器的电池模拟器研究

动力锂离子电池测试既要考虑安全性、便捷性,也要考虑测试时间和硬件成本等因素。在保证测试精度前提下,将非线性电池模型与电力电子开关器件相结合,基于三阶RC等效电路模型,采用交错并联Buck-boost变换器作为电池模拟器的主电路拓扑,实现对真实动力电池的替代测试。首先分析了电池等效电路模型及其参数辨识原理。其次研究了电池模拟器工作原理和双向交错并联Buck-boost变换器控制策略,并设计了控制器参数。最后搭建了电池模拟器试验平台,试验结果表明该电池模拟器可以较高精度地实现对电池伏安外特性的模拟,可以满足对动力锂离子电池的测试需求。

生物质黏结剂在锂/钠离子电池中的研究进展

生物质材料是由生命体衍生得到的材料,具有可再生、可降解的特征,而且其结构中富含多种活性基团,能与电极活性材料产生氢键、离子-偶极和化学键等强相互作用。传统的油溶性黏结剂因活性基团缺乏、使用有机溶剂等特点,不利于电池综合性能和绿色发展,而采用生物质黏结剂是一种实现高循环性能、抗容量衰减的有效手段之一。该文综述了生物质黏结剂的分类及特点、与活性材料之间的作用机理,重点介绍和总结了生物质黏结剂在锂离子电池和钠离子电池中的应用,并展望生物质黏结剂在电化学领域的发展方向。未来的研究仍应集中于对天然生物质进行改性,使其兼具良好的黏附性、分散性、导电性和自愈性,以便更好地利用生物质材料的结构特性和功能特性。

动力电池回收的经济性与规范化探讨

随着新能源电池系统生产技术的不断提升和规模的不断扩大,市场趋于饱和,我国动力电池产业装机量增速开始放缓,企业产能利用率逐渐下滑;同时,市场动力电池的报废、退役现象逐渐增多,我国动力电池的报废开始进入小高峰时代,而在国际市场上,制造动力电池的原材料价格不断上涨。为缓解材料供应短缺,对废旧动力电池进行回收已成为保障行业可持续发展所必须采取的措施。电池回收领域的发展前景良好,但电池回收市场规模的爆发也导致部分企业失去理智的发展规划.

基于动态可重构电池网络的大规模退役动力电池梯次利用储能系统运行性能评估

退役动力电池因其一致性差、安全性薄弱等缺陷在梯次利用时面临巨大挑战。动态可重构电池网络(dynamic reconfigurable battery network,DRBN)能够有效提高退役动力电池梯次利用储能系统的一致性和安全性。目前DRBN储能系统已经进入工程应用阶段,然而现有的研究缺少对大规模DRBN储能系统的运行性能评估。为此,以实际运行的大规模退役动力电池梯次利用储能系统作为分析对象,选取储能系统中80个DRBN的1个月运行数据进行分析。从运行工况、均衡效果、薄弱辨识三个方面验证了DRBN储能系统对电池模组一致性的提升效果。数据分析表明,90%的DRBN一致性良好,且其他一致性较差的DRBN都能够被准确辨识。

储能用锂离子电池加速寿命老化研究综述

随着清洁能源发电在电网中占比的不断提升,其间歇性、不稳定性和周期性等不足的存在,不断推动着储能技术和产业的快速发展.锂离子电池作为规模化储能应用的一种关键设备,面临循环寿命和安全问题的双重制约,需要在电池的可靠性、安全性和实际寿命预测等方面实现持续突破.当前,储能电池寿命循环试验多基于实验室环境下严格受控的周期循环模式.然而,面对复杂多变的实际工况条件,寿命预测仍然面临巨大挑战.以储能用锂离子电池的发展现状为出发点,深入研究了储能电池寿命的衰减机理、加速寿命实验方法以及电池寿命预测方法.重点阐述了锂离子电池寿命衰减机理及对应的加速应力条件的影响,系统梳理了储能用锂离子电池加速寿命老化分析的方法.同时,介绍了基于实际数据进行加速老化及寿命预测所面临的挑战.通过对储能用锂离子电池加速寿命老化分析的深入研究,旨在为储能电站在实际场景中的应用以及规模化应用时的运维和调度提供参考,有助于推动储能电池全生命周期管理和状态评估技术的进步,提升储能电站运行的安全性与经济性.

抗争与突破:民国时期辽宁电池工业探析(1918—1931)

在近代中国电池工业的发展历程中,辽宁的电池工业起步较早,并在国产干电池领域初步突破技术瓶颈。在辽宁本地的电池生产方面,以王秉乾创办的安东中华电气机械厂和张少亭兄弟创办的中国干电池制造工厂为代表的辽宁电池工业虽然规模弱小,但是发展势头良好。总体而言,民国时期辽宁电池工业是为打破外商垄断、重新夺回本地市场而产生的,符合近代中国工业“冲击—反应”发展模式。由于其规模弱小,并未形成与外资企业开展“商战”的能力,但折射出的国人不畏困难、勇于探索的奋进精神和不屈不挠、自强不息的抗争精神,时至今日仍然值得颂扬。

锂电池运输标准建设分析

随着锂电池在新能源汽车、储能、电子设备等行业快速渗透,各类锂电池产品和设备的需求激增,催生了更大的锂电池运输需求。本文介绍了我国锂电池运输标准建设,提出了后续锂电池运输标准完善建议,为后续完善锂电池运输相关标准体系提供依据和参考,旨在推进锂电池产业链供应链安全高效发展。

全固态无负极锂金属电池纳米化复合集流体构筑

全固态无负极锂金属电池(AFSSLB)是一种通过初次充电形成金属锂负极的新型锂电池,它的负极与正极容量比为1,能使任意锂化正极系统达到最大能量密度。无机固态电解质的引入使无负极锂金属体系兼具高安全性。然而,电池循环过程中的锂离子通量不均导致的界面接触损失和锂枝晶生长会不断加剧,从而造成电池循环容量迅速衰减。本文构筑了纳米化的银碳复合集流体,显著增强了全固态无负极锂金属电池中集流体-电解质界面的性能。使用该集流体的固态电池循环过程中接触良好,界面阻抗为~10Ω·cm^(-2)。从而实现了超过7.0mAh·cm^(-2)锂金属的均匀稳定沉积,并在0.25mA·cm^(-2)的电流条件下实现循环200次以上。

柔性织物基太阳能电池的研究进展

近年来,柔性电子技术、可穿戴器件和物联网的发展极大地推动了便携式能源器件的发展。作为便携式能源器件的供电器件,织物基太阳能电池凭借其重量轻、可弯曲、可折叠、可扭曲等特性,成为了太阳能电池技术的研究热点之一。为了全面了解织物基太阳能电池的最新进展,文章介绍了织物基染料敏化、织物基钙钛矿和织物基有机3种不同类型的织物基太阳能电池,分析了它们的结构、制备方法和性能,并总结了织物基太阳能电池技术发展的局限性和目前所面临的挑战,为织物基太阳能电池的进一步研究和发展提供参考和借鉴。

蓄电池精准配置分析模型开发与应用研究

作为基站备用电源,蓄电池除能保证通信网络的可靠性与稳定性,还能在削峰填谷、平衡电网负荷及降低通信设备能耗的情况下发挥重要作用。调查发现,在蓄电池正常运行的情况下,仍存在容量下降过快、使用寿命大幅缩短的问题,初步认为与蓄电池本身状况及使用环境有关。为此,该文开发一种电池容量测评模型,该模型建立4个一级指标和17个二级指标,在指标赋值的情况下对蓄电池的基础信息、运行环境、社会影响和维护情况作出综合评价,根据最终的评分判断电池等级,并为下一步的蓄电池管理提供指导。

超低成本电池阴极材料研发成功

据报道,美国佐治亚理工学院领导的多机构团队开发出一种革命性低成本阴极材料——氯化铁,其成本仅为典型阴极材料的1%~2%,但可储存相同数量的电量。该项成果将极大地改善了电动汽车市场和整个锂离子电池市场。电动汽车等大规模能源用户对锂离子电池的成本尤其敏感。目前,电池约占电动汽车总成本的50%,这使得清洁能源汽车比许多内燃机汽车更昂贵。在电池结构中,阴极材料会影响容量、能量和效率,在电池的性能、寿命和价格承受能力方面发挥着重要作用。从2019年开始,研究团队尝试使用氯化物基固体电解质和传统商用氧化物基阴极制造固态电池,结果证明阴极和电解质材料无法兼容。团队最终发现,氯化物基阴极可以与氯化物电解质更好地匹配,从而能提供更好的电池性能。其中氯化铁的晶体结构更适合储存和运输锂离子。目前,电动汽车中最常用的阴极材料是氧化物,需要大量昂贵的镍和钴,这些重元素可能有毒,对环境构成挑战。相比之下,新开发的阴极材料只含有铁和氯。这两种元素常见于钢铁和食盐中,储量丰富、价格低廉。

锂离子电池应用占据主导地位

自2010年以来,锂离子电池的成本降低了90%,能量密度更高,寿命更长,过去十年锂离子电池已经超越了其他替代品。锂离子电池的价格已经从2010年的1400美元/千瓦时下降到2023年的140美元/千瓦时以下。锂离子电池比铅酸电池具有更高能量密度,能够堆叠在更轻、更紧凑的电池组中。锂离子电池在电动汽车和储能应用中占据主导地位,2023年磷酸铁锂(LFP)电池的市场份额上升到电动汽车销量的40%和新电池储能的80%。锂离子电池几乎代表了目前电动汽车和新储能应用中的所有电池。新销售电动汽车中超过一半的电池使用镍含量高的电极材料,因此具有更高能量密度。

全对称电池电极材料研究进展

日益严重的环境问题和能源挑战引起了人们对开发绿色高效储能系统的迫切需求。在各种储能技术中,钠离子电池(SIBs)、钾离子电池(PIBs),特别是已经商业化的锂离子电池(LIBs)在便携式电子设备或下一代电动汽车中发挥着非常重要的作用。因此,在这些储能系统中寻找成本更低、安全性更高、密度更高的新型电极材料已成为满足日益增长的需求的重要途径。对称电极由于在同一储能系统中使用相同的活性材料作为正极和负极,从而降低了制造成本,简化了制造工艺,成为近年来研究的热点。最重要的是,这一特性也使对称储能系统具有更高的安全性、更长的使用寿命和双向充电能力。本文对有机和无机对称电极进行了全面的总结和评论,并重点研究了对称电极在不同储能系统中的应用,如上述SIBs、PIBs和LIBs,还对大规模生产的可能性提出了进一步的考虑。

锂电池回收产出的碳酸锂制备单水氢氧化锂工艺分析与探讨

锂元素的回收是电池回收工艺中的关键步骤,目前一般采用湿法浸出技术将有价元素从锂电池黑粉中转移到溶液中,然后经过除杂净化得到精制的硫酸锂溶液,加入碳酸钠制备成工业级碳酸锂或者碳酸锂粗品,再经精制除杂得到碳酸锂产品返回电池生产过程。随着氢氧化锂市场需求的提高,如何将碳酸锂经济高效地转化为氢氧化锂也成为重要环节。针对电池回收产生的工业级碳酸锂转化为氢氧化锂的工艺过程,详细分析了不同工艺路线的原料选择、工艺过程、产品及副产品产出以及能源消耗等关键因素,通过对比不同工艺路线的优劣势,总结出不同企业状态适用的工艺路线,旨在为优化生产流程、提高回收产业链附加值提供有价值的参考。研究结果将有助于指导电池回收企业在选择氢氧化锂生产工艺时作出决策,同时也为盐湖提锂和矿石提锂产生的碳酸锂生产氢氧化锂提供借鉴。