动力电池你了解吗，动力电池结构件市场发展变化怎么样？
来源：宝鄂实业
2019-04-11 11:19
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电池结构件在技术上的要求是很高的。尽管锂电池精密结构件市场规模呈现快速增长趋势，新进入的结构件制造企业也逐渐增多，但市场竞争非常激烈，行业两极分化的发展趋势日趋明显。作为保障动力电池安全性能的硬防火墙，精密结构件的产量和质量，都是国内外动力电池企业关注的焦点，锂电池精密结构件制造企业进入电池企业的供应链体系和动力电池企业产品进入整车企业供应链一样，都是非常困难的。
有调研发现，精密结构件制造企业与下游大型客户建立稳定供应关系的门槛很高，动力电池企业在选择供应商时往往会经过严格、复杂及长期的认证过程，会进行大量的实地考察、打样、试产、检验等程序，逐步形成长期稳定的战略合作关系。
深圳市瑞德丰精密制造有限公司总经理王有生曾表示，动力电池结构件作为汽车工业零件，需要ppm级别的质量控制，因此对于制造商提出了极为严苛的挑战。的确，锂电池结构件制造企业必须掌握核心技术、具备强大的研发能力和生产制造能力以及快速反应能力，才能够在市场竞争中脱颖而出。技术的要求不光是表现在多年的积累沉淀以掌握核心技术，拥有高度自动化精密生产设备以及严格生产管控体系，也是锂电池精密结构件制造企业成功的必备条件。
动力电池结构件产品生产过程一般通过精密生产设备和高水准的生产环境来保障，需要采用柔性制造设备、数控机床、工业机器人等自动化、精细化程度较高的高端制造设备，且制造环境对温度、空气中粉尘含量、设备表层绝缘程度等均有较高要求。
尽管锂电池精密结构件技术要求高、进入电池企业供应链难度大，但国内结构件制造企业依然表示乐观，并纷纷开启扩产模式抢占市场。据业内人士称，这个行业竞争非常激烈，有很多新进入者但基本上量都不大，目前科达利所占市场份额最大。锂电池精密结构件行业虽未形成较为明确的竞争梯队，但其实市场上已呈现两极分化的发展趋势。
动力锂电池结构件市场的两极分化说明有人已经抢占先机，相信在接下来的几年内，动力电池结构件行业的需求越来越大，要求越来越高，竞争越来越强。
我们现在使用的锂电池都是锂离子电池，此外还有锂金属电池，以锂金属或锂合金作为负极材料的一种电池，最早在1912年便由Gilbert N. Lewis提出，当时的锂金属电池为一次电池（不可充电），由于相比当时的其他电池，锂金属电池对加工、保存的要求高，因而没有成为主流。
而锂离子电池则比锂金属电池年轻许多，它采用锂的金属氧化物作为正极，于20世纪70年代诞生，但直到90年代，随着电子产品的快速发展，对高功率、高能量密度电池的需求增大，锂离子电池才开始成为主流。并且，锂金属电池随着技术发展，近来有开始复兴的趋势，但还未形成潮流，本文主要讨论的对象三元锂电池和磷酸铁锂电池均为锂离子电池，除此之外，算上钛酸锂电池，这三种电池是主流的车用动力电池。
☆锂离子电池的结构
锂离子电池的主要结构包括正、负极、电解液、隔膜和其他一些附件。其中正极材料是研究的重点，三元锂和磷酸铁锂均描述了锂离子电池的正极材料。而当前应用的负极材料主要为石墨，结晶度高，导电性好，对锂离子的容量大，达到了372mAh/g，大大超过了正极材料的容量，这也是为什么现在主要研究正极材料的原因。
锂电池的电解液与传统电池（铅酸电池、镍镉电池等）不同，不采用以水为溶剂的电解液，因为水的了理论分解电压只有1.23V（想想上一期的燃料电池单电池理想电压），因此，以水为电解液的电池电压最高不过2V左右。而锂电池的电压在3-4V左右。常用的电解质材料为无机阴离子锂盐，LiBF4、LiPF6、LiAsF6这三类。溶剂则有酯类、醚类和飒类。
隔膜则是起隔断电子和透过离子作用，使电子必须从外电路迁移，而离子则可以通过电解液移动，保证外电路有电流通过，防止电池内短路。隔膜材料有单层PE、单层PP、三层PP等。
☆锂离子电池充放电的基本原理
先明确两个概念，一，电池是将氧化还原反应的化学能转化为电能的装置。典型特征就是电极上反应物得失电子，通过外电路流动，进而便产生了电流。正负极之间的电荷传递是通过电解液中阴阳离子的运动形成的。
二，二次电池是指可多次再充放电的电池，其内部发生的电化学反应是可逆的。电池放电，内部的A物质变成B物质，化学能变成电能；而充电时，B物质又能够变回A物质，电能变成化学能储存。
充电时锂离子从正极材料的晶格中脱出经过电解质嵌入到负极材料层中；放电时锂离子从负极材料晶格中脱出，经过电解质嵌入到正极材料中。而电子则通过外电路，形成电流。
锂电池充放电反应过程为：
式中，Y为过度金属，在钴酸锂电池（LiCoO2）中Y为钴（Co），在锰酸锂电池中就是锰（Mn）。对于三元锂电池就是镍钴锰酸锂[Li（NiCoMn）O2]中的NiCoMn，对于磷酸铁锂（LiFePO4）电池，就是FePO4。
另外，正极负极指电位高低，阴极阳极则通过得失电子区分，得电子的电机发生还原反应是阴极，失电子发生氧化反应是阳极。充电和放电正负极不变，而阴阳极会反向。
对于锂离子电池而言，正极材料的开发是其关键技术。理论上，根据上述反应化学式，可以实现锂离子脱嵌的物质都可以作为正极材料，但实际上，这并非易事。出于性能考虑，它需要有良好的导电性、较大的放电倍率以及与电解质良好的相容性；出于寿命考虑，它需要有高度的可逆性和较弱的极化效应，出于安全考虑，它需要保证良好的稳定性和温和的电极过程动力学。
☆磷酸铁锂和三元锂电池
磷酸铁锂电池的特点在于安全性高，高倍率充放电特性和较长的循环寿命。文献显示，在充电条件为1C倍率充电至3.65V，然后转恒压至电流下降到0.02C，之后以1C倍率放电至截止电压2.0V，循环1600次之后电池容量仍有初始容量的80%。
PS：充放电倍率=充放电电流/额定容量；例如：额定容量为100Ah的电池用20A放电时，其放电倍率为0.2C。电池放电C率，1C,2C,0.2C是电池放电速率：表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕，称为1C放电；5小时放电完毕，则称为1/5=0.2C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。对于24AH电池来说，2C放电电流为48A，0.5C放电电流为12A。
