2021年動力電池行業全產業鏈發展格局分析研究報告（93頁）.pdf

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1、對電動汽車動力性能要求提升，推動動力電池技術發展。由原電池驅動開始，電動汽車中的化學電源不斷發展，從可反復循環使用的鉛酸電池，到鎳鎘電池，再到鎳氫電池，以及鋰二次電池，這些驅動源在應用上相比同時代電池技術，具備較高的能量密度與功率密度，可靠性較強，因此成為不同時期的主流動力電池。鉛酸電池：高可靠性且價格低，但比能量較低。單體鉛酸蓄電池主要由正極板(活性物質 PbO2)、負極板(主要是 Pb)、硫酸電解液、隔板、蓄電池蓋與槽組成。蓄電池中，正負極板浸在硫酸溶液中，由耐腐蝕耐氧化的隔板分開，而槽體的耐酸與耐溫范圍寬，機械強度高。鉛酸電池因其理化和結構特性，具有使用可靠安全性高、可大電流放電、工作溫

2、度范圍較寬、大容量電池技術成熟、維護簡單、使用壽命長、材料易得而價格低廉的特點。但鉛酸電池的理論比能量僅有 170Wh/kg，實際比能量由于活性物質利用率低而僅有 3545Wh/kg。受限于能量密度，鉛酸電池在電動汽車應用方面不具備優勢。鎳鎘電池：容量損失大，比能量低，有記憶效應。鎳鎘電池的體系以氧化鎳(NiOOH)為正極，鎘(Cd)為負極，氫氧化鉀(KOH)或氫氧化鈉(NaOH)溶液為電解液，是一種堿性蓄電池。鎳鎘電池具有工作壽命長(充放電循環周期可達數千次)、自放電小、低溫性能好、耐過充過放、耐沖擊和振動等優點，因此在民用軍用多個領域得到廣泛應用。但鎳鎘電池的電流效率、能量效率、活性物質利

3、用率較低、鎘材有毒、價格也相對昂貴，以及記憶效應(電池可逆失效)帶來的容量損失。鎳鎘電池的理論比能量為214Wh/kg，但一般情況下正極活性物質利用率為 70%左右，負極活性物質利用率在75%85%之間。因此其實際比能量也較低，在 50Wh/kg 左右。鎳氫電池：安全性及比能量較高。鎳氫電池的正極為氧化鎳，負極則是氫電極，可以說是鎳鎘電池與燃料電池結合的產物。密封鎳氫電池也叫做高壓鎳氫電池(H2-Ni)，用來區別以金屬氫化物為負極的低壓鎳氫電池(MH-Ni)。鎳氫電池具備比能量較高(比鎳鎘電池高 1.52 倍)、充放電循環壽命長、過充過放承受能力強等優點，但初始成本較高，自放電速度隨氫壓提升而增加。鋰離子電池：與其他主要的電池類型相比，綜合性能更佳。鋰離子電池正極一般采用插鋰化合物，如 LiCoO2、LiMn2O4 等，負極采用碳基、硅基等可嵌鋰的高比容量材料，傳統電解質則為可溶解鋰鹽的有機溶劑。循環充放依靠鋰離子在正負極材料中嵌入脫出實現。鋰離子電池的優點表現在容量大、工作電壓高、荷電保持能力強、循環使用壽命長、安全性高，結構上因比能量高而有體積小重量輕的特點。但傳統鋰離子電池還存在內部阻抗高、電壓變化大、成本仍有待繼續降低等不足。