鋰離子電池可用于多種產(chǎn)品，包括電子產(chǎn)品、電池供電的工業(yè)設(shè)備、無線耳機(jī)、家用電器和儲能系統(tǒng)。創(chuàng)新的鋰離子電池制造和回收技術(shù)正在迅速商業(yè)化，全球需求顯著增加。
鋰離子電池的市場動態(tài)
在過去十年里，鋰離子電池在國內(nèi)和工業(yè)應(yīng)用中得到了普及。它們優(yōu)越的電荷密度和儲存電能的能力是其成功的核心原因。
它們優(yōu)越的能量密度意味著這些電池可以儲存比傳統(tǒng)產(chǎn)品相比更高的能量，使用更少的材料和體積更小。這使得它們成為小型、可穿戴和便攜式產(chǎn)品的熱門選擇。
到2023年，鋰離子電池行業(yè)的市值約為544億美元。隨著鋰電池需求的增加，專家預(yù)測這一市場將穩(wěn)步增長，從2024—2030年的復(fù)合年增長率(CAGR)約為20.3 %
汽車行業(yè)是鋰離子電池的主要客戶，具有最具發(fā)展?jié)摿�。由于鋰離子電池能力的改進(jìn)和低成本，電動汽車(EV)預(yù)計(jì)將在全球范圍內(nèi)呈指數(shù)級增長。
美國處于這電池市場的前沿，在有力的監(jiān)管和眾多私人運(yùn)營商的推動下，電動汽車銷量不斷增長。到2030年，預(yù)計(jì)美國64%的輕型汽車將使用鋰電供電。
在主要的鋰離子電池制造公司中，阿爾伯馬爾公司(ALB)的利潤最高，市值為181億美元。其他關(guān)鍵企業(yè)，如來自韓國的LG能源解決方案、日本工業(yè)巨頭東芝公司和安迪鋰PLC，是全球鋰離子電池開發(fā)的領(lǐng)跑者。
技術(shù)進(jìn)步：更高效和更強(qiáng)大的鋰離子電池
新型鋰電池每月都在出現(xiàn)，磷酸鐵鋰(LFP)電池目前主導(dǎo)著市場。中國是LFP電池的領(lǐng)先制造商，生產(chǎn)近95 %的電池安裝在輕型汽車(LDVs)上。
不含鋰的鈉離子電池的供應(yīng)鏈也正在建立中，生產(chǎn)能力超過100千瓦時(主要在中國)。
由于其在LFP電池化學(xué)領(lǐng)域的主導(dǎo)地位，中國的CATL生產(chǎn)了大部分的卡車電池。LFP電池的耐用性和低成本使其成為傳統(tǒng)鋰離子電池的首選替代品。
依賴于固體電解質(zhì)的全固態(tài)鋰電池(ASSLBs)也因其操作起來更安全而越來越受歡迎。大多數(shù)制造商利用具有高離子導(dǎo)電性的硫化物電解質(zhì)來實(shí)現(xiàn)其高效的操作能力。
然而，硫化物電解質(zhì)的顯著電導(dǎo)率有助于電子通過電解質(zhì)球的平穩(wěn)傳遞，導(dǎo)致鋰樹突在晶界(GBs)直接沉積，并導(dǎo)致嚴(yán)重的自放電。
研究人員最近引入了一種晶界電子絕緣(GBEI)策略，防止電子傳遞穿過晶界(GBs)。這種方法使Li−Li對稱細(xì)胞表現(xiàn)出30倍長的循環(huán)壽命。它還使整個細(xì)胞的自放電速率比原始硫化物電解質(zhì)低三倍。
Li−LiCoO2 ASSLBs在650個循環(huán)后表現(xiàn)出80 %的高容量保留率，并在0.5 mA cm-2的電流密度下，在超過2600個循環(huán)中保持穩(wěn)定的循環(huán)性能。
鋰電池所面臨的挑戰(zhàn)和未來的創(chuàng)新
雖然鋰電池提供了令人印象深刻的性能，但它們并非沒有限制。鋰會造成重大的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，需要及時的解決方案，促進(jìn)其快速商業(yè)化。
最近的創(chuàng)新預(yù)計(jì)將塑造鋰電池的未來，隨著新材料的集成在提高能量密度和降低原材料費(fèi)用方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，從而降低鋰電池和封裝成本。
在這些創(chuàng)新中，新型電解質(zhì)化學(xué)物質(zhì)是最重要的。這些配方對于開發(fā)下一代鋰電池制造的負(fù)、正極活性材料至關(guān)重要。
學(xué)術(shù)和工業(yè)研究人員正在開發(fā)定制的液體電解質(zhì)配方，包括氟化溶劑，以促進(jìn)高效的鋰金屬循環(huán)。公司還在投資新型高效的鋰提取技術(shù)，顯著降低成本并滿足先進(jìn)的性能要求。
考慮到鋰電池發(fā)展的進(jìn)展，其利用率的增長趨勢有望呈指數(shù)級增長。 |
