锂电池为二次电池,依靠 Li+在正负极之间移动完成充放电过程。二次电池又称充电电池或者蓄电池,指在电池放电后可通过充电的方式激活活性物质而继续使用的电池。锂电池的四大组成材料包括正极、负极、电解液和隔膜。锂电池通过 Li+在正负极之间往返嵌入和脱出完成充放电过程。在充电时,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。
锂电池性能优异。常用的二次电池包括锂电池、铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池。相较于其他二次电池,锂电池具有较高的能量密度以及较长的循环寿命,能量密度可达 100-200wh/kg,循环寿命大于1000次,远高于其他二次电池。此外,锂电池还具备可快速充电、高功率放电、环保性能好等优点。
锂电池的正极材料主要有钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等,按照正极材料的不同锂电池可划分为三大类:钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元 NCM 电池。
钴酸锂电池充放电稳定,但循环寿命较差。钴酸锂结构类型为层状氧化物,其平均能量密度为 180-240wh/kg,循环寿命处于500-1000次,具备充放电稳定及良好的高低温性能。但钴酸锂电池存在钴价较高以及循环寿命较差的缺点,一般应用于消费电子领域,包括手机、笔记本电脑及其它便携式电子设备。
磷酸铁锂电池安全性能高、循环寿命好,但能量密度较低。磷酸铁锂结构类型为橄榄石,循环寿命大于 2000 次,具备良好的热稳定性和安全性。磷酸铁锂的平均能量密度为 100-150wh/kg,显著低于钴酸锂电池和三元材料 NCM 电池。此外,磷酸铁锂电池还存在低温性能较差以及产品一致性较差的缺点,一般应用于储能领域和新能源汽车领域,其所应用的新能源汽车领域主要包括商用车、低端乘用车等。
三元 NCM 电池能量密度高,但是热稳定性略差。三元NCM电池结构类型为层状氧化物,其平均能量密度为 180-300wh/kg,高于钴酸锂和磷酸铁锂电池。同时三元 NCM 电池具有较高的循环寿命,处于800-2000次。三元 NCM 电池热稳定性较差,根据 OFweek 数据,其在250-300℃时便会发生分解,导致其安全性相对磷酸铁锂电池略差。三元NCM电池一般应用于新能源汽车领域。
政策支持叠加产能建设带动全球锂电池行业快速发展。在全球碳中和背景下,各国纷纷出台政策支持新能源汽车发展,包括但不限于对新能源汽车的现金补贴、对充电桩安装的补贴以及系列税收优惠政策等。其中国内新能源汽车免征车辆购置税政策已延长至2023 年底。此外,全球各锂电池生产厂商加快建设锂电池产能。在政策、产能的叠加效应下,全球锂电池行业有望保持快速发展。