从锂电池开始制霸全球小说（锂电池与氢燃料电池，哪个更有前途）

本文目录

• 锂电池与氢燃料电池，哪个更有前途
• 与三元锂电池对比，磷酸铁锂电池在乘用车上有哪些短板刀片电池如何解决
• 锂电池行业前景怎么样
• 新能源电池龙头：比亚迪，宁德时代在全球什么地位谁更有前途
• 石墨烯电池为什么没有取代锂电池成为电动车的电池
• 本人从事锂电池制造行业，国内锂电池发展的前景在哪里

锂电池与氢燃料电池，哪个更有前途

先上结论：锂电池会继续发展，氢燃料电池汽车和锂电池汽车会取代传统燃油车，氢能在能源领域会发挥更大作用。

1、锂电池会继续发展。虽然目前锂电池相比传统燃油车，存在充电时间长、续航里程短等问题，但电池就在继续发展，未来充电时间会显著减少，换电模式形成标准且广泛应用后，会显著提升锂电池的应用水平和使用范围。

2、氢燃料电池汽车和锂电池汽车会取代传统燃油车。2030碳达峰、2060碳中和，为了这个目标发展，燃油车会逐渐退出历史舞台，目前欧洲和日韩比较激进，其他国家逐渐跟进来制定燃油车的退出时间表，未来车辆会是这两类新能源车占主导，本人感觉锂电池车的份额会更大些。

3、氢能在能源领域会发挥更大作用。其实氢燃料电池汽车只是氢能的一类终端应用，氢能本质上是一种能源载体，在未来与风光等可再生能源搭配，在储能领域会发挥更大的作用，解决日间错配、月/季度错配甚至跨年储能，在分布式供能、应急供能等领域也将占有一席之地，预计氢能在未来能源的份额将达到10~20%，在未来会有飞跃式的发展。

与三元锂电池对比，磷酸铁锂电池在乘用车上有哪些短板刀片电池如何解决

先来说说传统磷酸铁锂电池的优势吧，除了众所周知的安全稳定性外，使用寿命长也是其优点之一。三元锂电池充放电循环次数为2000次，使用寿命约为6年左右，而磷酸铁锂电池充放电循环次数大于3500次后才会开始衰减，使用寿命可达8~10年；除此之外；高温性能好，也是其主要优势。三元锂电池热失控温度在300度以下，而磷酸铁锂电池热失控温度要超过500度……

优势那么多，为什么市面上应用更为广泛的电池还是三元锂电池呢？当然，因为它的劣势也比较明显！传统的磷酸铁锂电池的能量密度较低、低温性能较差、续航能力比不上三元锂电池。

因此面对这些**，比亚迪“刀片电池”从结构入手将通姑婆系统层面的创新，将方块电芯换成长电芯，体积能量密度提升高达50%，续航能力也得到大大的提升。

锂电池行业前景怎么样

谢邀。

锂电池设备作为生产工艺设备，直接决定了锂电池的品质和一致性。锂电池按照形态可分为圆柱电池、方形电池和软包电池等，其生产工艺有一定差异，但大体上其工艺流程可分为前端工序（极片制作）、中端工序（电芯制作）以及后端工序（化成分容及电池组装）。

锂电前段工艺的内容是极片制作，主要工序包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切等过程，对应的主要设备包括真空搅拌设备、涂布设备、辊压设备、分切设备、制片设备、模切设备等。中段工艺的内容是电芯制作，主要工序包括卷绕/叠片、入壳、点焊、烘烤、注液、封口、清洗等过程，对应的主要设备包括卷绕设备、叠片设备、入壳设备、滚槽设备、封口设备、焊接设备等。后段工艺的内容是电池组装，主要工序包括化成分容、pack组装等过程，对应的主要设备包括化成分容柜、激光点焊机等。

锂电前、中、后段设备的价值量占比分别约为35%、30%、35%。其中前、中、后段工艺最核心、价值量也最高的设备分别为涂布机、卷绕/叠片机、化成分容柜。由于锂离子电池的安全性能要求很高，因此在电池制造过程中对锂电设备的精度、稳定性和自动化水平都有极高的要求。

锂电前段工艺的内容是极片制作，主要工序包括搅拌、涂布、辊压、分切、制片、模切等过程，对应的主要设备包括真空搅拌设备、涂布设备、辊压设备、分切设备、制片设备、模切设备等。锂电前段工艺是后续生产工艺的基础，例如一旦分切过程中产生毛刺则后续装配、注电解液等程序、甚至是电池使用过程中都可能出现安全隐患。因此锂电前段设备是电池制造的核心设备，影响到整条生产线的质量。根据钜大锂电数据，前段设备的价值量占比约为35%。

浆料搅拌是指将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂搅拌成浆状。根据起点锂电数据，目前锂电搅拌设备的国产率已超过95%，基本实现国产化。同时，锂电搅拌设备领域逐渐形成两极分化的格局，尾部企业逐渐出清，市场份额向龙头集中的趋势愈发明显。根据高工锂电数据，2018年搅拌设备行业排名前十企业已经占据90%的市场份额。目前锂电搅拌领域的上市企业主要有先导智能、赢合科技、北方华创、金银河等。

极片涂布指将搅拌后的浆料均匀涂覆在金属箔片上并烘干制成正、负极片。涂布是锂电生产前段工艺中的核心环节，直接决定锂电池的电芯容量、一致性、安全性等关键性能。根据钜大锂电数据，在电池失效的所有原因中，涂布工艺不当的占比超过10%。

涂布设备在前段工序中占地面积最大、价值量最高。根据钜大锂电数据，2019年涂布设备领域国产化程度不断提升，国产涂布设备占比已超过80%。但目前国内真正掌握涂布核心技术的企业较少，因此涂布设备高端市场仍无法完全实现国产替代。同时，涂布设备领域市场集中化态势明显，根据钜大锂电数据，国内前五大涂布企业市场份额占国产总量达到60%以上。目前，行业内产品口碑较好、排名靠前的涂布设备厂商包括先导智能、赢合科技（雅康精密）、璞泰来（新嘉拓）、科恒股份（浩能科技）、金银河等。

辊压工艺是指将涂布后的极片进一步压实，改变涂料物质的电化学性能来提高电池的能量密度。分切工艺是指将较宽的整卷极片连续纵切成若干所需宽度的窄片。辊压分切工艺的关键是极片表面光滑平整，**刺无翘曲，因此对设备的精度性能提出了较高要求。

锂电中段工艺的内容是电芯制作，主要工序包括卷绕/叠片、入壳、点焊、烘烤、注液、封口、清洗等过程，对应的主要设备包括卷绕设备、叠片设备、入壳设备、滚槽设备、封口设备、焊接设备等。根据钜大锂电数据，中段设备的价值量占比约为30%，主要集中于卷绕/叠片环节。

锂电生产的前段工序将极片制作完成后，下一步是制作电芯。电芯制作方式可以分为卷绕式和叠片式两种。卷绕工艺是将原材料按负极、隔膜、正极、隔膜的顺序叠在一起，把分条后的极片固定在卷针上，随着卷针转动将正极极片、负极极片以及隔膜卷成电芯的工艺方式。在这里极片的大小、卷绕的圈数等参数根据电池设计容量来进行确定。

与叠片工艺相比，卷绕工艺更成熟、生产效率更高。卷绕工艺从消费电池开始应用，经历最初期的手动式卷绕机、更新后的迭代半自动卷绕机、再到现在的全自动卷绕机。在此期间卷绕工艺生产效率大幅提升，成为电池领域主流工艺路线。因此在消费电池向动力电池发展过程中也沿用卷绕工艺，成为当前动力电池主流生产工艺，广泛应用于方形电池和圆柱电池。叠片工艺则是伴随着电动车发展逐渐发展起来的，目前主要在市场份额较小的软包电池领域应用。

叠片工艺是将正极、负极切成小片与隔离膜叠合成小电芯单体，然后将小电芯单体叠放并联起来组成一个大电芯的制造工艺。

从操作工艺上看，叠片工艺主要可分为Z字型叠片、卷绕式叠片、制袋式叠片和热复合叠片四种方式。

· Z字型叠片：隔膜主动放卷，经过度辊，张力机构引入主叠片台。主叠片台带动隔膜前后往复运动，呈Z字型折叠并放置裁切好的正负极片。叠放至设定片数后，停止叠片，完成隔膜裁切，贴胶。

· 卷绕式叠片：先将正负极片裁切成单元，并通过对转台与升降吸盘的设置，分别贴在隔膜上。然后用卷绕的方式，包括正负极片分别包裹起来，实现两组正负极片相间叠放。

· 制袋式叠片：（1）放置极片：设有若干层走带隔离膜，除最上层外每层隔离膜上间隔设置极片，并使极片按正、负极从上到下周期排列；（2）叠带：将上述放置好极片的隔离膜相互贴近、层叠，并使极片除极耳部分外处于隔离膜的包覆中；（3）制袋：将层叠后的隔离膜无极片空白区进行多层一体制袋，使隔离膜间的极片均处于隔离膜制成的袋子中；（4）出料。

· 热复合叠片：将带极耳的极片卷与隔膜料卷同时收放，经过张力纠偏后，进行热复合。在热复合前，正负极片先裁切成单元，放置在上下双层隔膜上。随后经烘箱，在设定好的温度下烘烤。热复合一体机的隔膜为涂胶隔膜，受热有粘性。烘烤后的正负极片与隔膜热复合，随后经辊压，裁切成复合单元。然后有机械手将其转移至叠片台进行叠片。叠完后热压，再进行贴胶。

接下来从以下几个方面分别对卷绕工艺和叠片工艺进行对比：

（1）电池内阻：叠片式电芯具有较低内阻，而卷绕式内阻较高。因为卷绕式电芯通常是单一极耳，而叠片式电芯是多极耳式，使得其内阻大大降低。内阻不同造成电池产品在充放电循环中产热量和电池容量衰减快慢不同，叠片式的电池容量衰减更慢。

（2）电池寿命：叠片式电池寿命较长而卷绕式较短。叠片式电池内部的温度分布较为均匀，而卷绕式电池由于极片与隔膜之间只有单方向的热传递方式，导致其内部高温、外部低温的现象严重。温度分布不均匀导致电池在充放电过程中，高温位置活物质率先失活，不能进行脱嵌锂离子的功能，进而缩短电池寿命。

（3）电芯内部所受应力：叠片式电芯极片隔膜之间受力面积一致，无明显应力集中点，电池在使用过程中不会出现某个部位急剧破坏。卷绕式电芯的边缘处是应力集中所在，极片弯折处更易出现微短路、电击穿以及析锂的现象。应力集中点是电池失活的首要位置，这也导致卷绕式电池的循环寿命降低。

（4）电池倍率性能：叠片式工艺相当于多极片并联起来，更容易在短时间内完成大电流放电，有利于电池的倍率性能。而卷绕式单一极耳导致倍率性能略差。

（5）电池能量密度：叠片式电池能量密度更高，因为其内部空间利用较为充分。卷绕式电池由于极耳厚度、电芯两边为圆形、收尾的两层隔膜要占据厚度等原因导致内部空间没有完全利用，体积比容量因此略低。尤其是应用于体积较大的方形电池，卷绕**在四个边角形成弧度，在方壳内产生空隙。而叠片法则可以充分利用空间，尽量填满方壳。根据钜大锂电数据，叠片式电池能量密度相比卷绕式高5%左右。

（6）电池安全性：叠片式安全性更高而卷绕式更低。由于卷绕式结构的特点，电芯两侧边缘位置的电极存在较大的曲率，在充放电的过程中正极、负极产生的体积变化会导致电芯边缘处应力集中，进而导致电芯发生变形和扭曲，引起锂离子电池性能下降，甚至产生安全问题。

（7）适用范围：叠片电池适用范围更宽，其电芯内部结构一致不易变形，因此不论是做成超薄电池还是超厚电池，叠片工艺都可以胜任。而卷绕电池适用范围较窄，对于超薄电池，极耳厚度占据空间比例过大进而影响电池容量。对于超厚电池，不仅卷绕起来极片太长难以控制，且电池两侧空间无法得到充分利用，也会降低电池容量。

（8）电池设计形状：叠片电池可以根据电池尺寸来设计每个极片尺寸，因此可以做成任意形状。卷绕电池由于内部结构不均一，若尺寸较厚则大倍率充放电或者循环多次后有变形可能。因此只能做成长方体或圆柱体电池。

（9）加工工艺：卷绕式工艺简单易操作，容易实现产业自动化，每个电芯只需要进行正负极各一次分切。而叠片工艺则非常繁琐，需要将每个极片进行两次分切，一个电芯则涉及到数十次分切，每次分切都存在极片的截面产生毛刺的风险。因此对工艺控制和设备技术的要求更高。

（10）生产效率：卷绕工艺的生产效率更高，能够带来成本优势。相比之下，叠片工艺比卷绕电池生产效率低。根据高工锂电数据，目前国内叠片机行业效率普遍在单工位0.8-1.2秒/片，而只有效率提升到0.2秒/片左右时，叠片工艺才可能与卷绕工艺成本相当。

软包电池具备显著性能优势。与硬壳电池（方形和圆柱）相比，软包电池具有设计灵活、重量轻、内阻小、不易**、循环次数多、能量密度高等特点，能在现有技术水平提升动力电池的能量密度，在续航里程上进一步缩小同燃油车的差距。

注液工艺是指将调制好的电解液注入电芯。注液设备定制化程度较高，主要分为大转盘、直线和小转盘三种技术路线，其中前两者是主流。小转盘成本偏高因此市占率较低；大转盘占地面积大，维护较麻烦，特别是分割器基本上2年就要维护一次。大转盘和直线一旦设备故障就必须整线停机，所以市场开始出现小转盘或大转盘+直线的模式。

国产注液设备的性能与国际领先水平几乎无差，在稳定性方面略有短板。目前国内注液设备领域主要公司有超业精密、精朗自动化、众脉科技等。先导智能、赢合科技虽已具备整线供应能力，但单卖注液设备情况较少。根据起点锂电大数据的调研结果，若干设备厂商都表示拿过该两家企业的注液机订单，可见该两家公司整线销售中的注液机并不完全由自己生产。

封装过程具体包括入壳、点焊、封口等。其中入壳是指主要是将经过卷绕或叠片后的*电芯装入外壳之中；点焊是指将圆柱/方形电池的极耳与外壳相应端口焊接到位，软包电池则主要是将多层极片与极耳引脚焊接到位；封口是指通过滚槽、冲压或焊接的方式实现密封操作。对应设备主要包括入壳机、滚槽机、封口机、点焊机等。

后段工艺的内容是电池组装，主要工序包括化成分容、pack组装等过程，对应的主要设备包括化成柜、分容柜、激光点焊机等。后段工艺最核心，也是价值量占比最高的设备是化成柜/分容柜。

化成，是指激活电芯（使电池中活性物质借第一次充电转成正常电化学作用，并使电极主要是负极表面生成有效钝化膜或SEI膜），使电芯具有存储电的能力，类似于硬盘的格式化。

分容，即“分析容量”，又叫分容测试，是指将化成好的电芯按照设计标准进行充放电，以测量电芯的电容量。分容需要对电芯进行一次完整的充电及放电，国外某些电池生产厂家使用单独的充电机和放电机，但在国内一般使用带有充电和放电功能的充放电机来进行分容，所以充放电机有时也被叫做分容机，与化成机被叫做化成柜一样，充放电机也被称为分容柜。

来源于：2015年锂电池发展现状及2016年趋势预测（一）

锂离子电池在未来5年内市场总体规模是要飞速扩大的。如上图所示。

锂离子电池的主要应用市场分为消费类电子产品、电动交通工具、工业&储能这三大板块，我们可以发现，锂离子电池的需求重心正处于由消费类电子产品的小电池市场向电动交通工具和工业&储能的动力电池市场转移的发展阶段，大致的先后顺序是：消费类电子产品市场→电动交通工具市场→工业&储能市场。

在平板电脑、电动汽车(PHEV+EV)、与分布式风光发电相配套的家庭储能等新兴市场，锂离子电池有的是不二之选，有的是首选。在尚未兴起的电网储能等市场，目前已开展的相关示范运行项目中，锂离子电池的用量显著超过其他二次电池(如极具代表性的国家电网张北风光储输示范项目等)。

锂离子电池之所以能在市场上攻城掠地，主要得益于它快速下滑的价格。就性能而言，锂离子电池明显优于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等主要竞争对手。通过性能的优势，锂离子电池逐渐扩大了市场规模，而需求的增长直接导致产能扩张、制造成本下降，这又反过来刺激市场需求进一步增长。锂电池产业就这样走上了一条良性循环的发展道路。

全球消费类电子产品市场对锂离子电池的需求占比从2011年至2014年呈现出明显的下滑势头——由2011年的80%以上快速降到2014年的55.7%，预计到2020年会持续降到30.5%。与此同时，后两大市场的占比却在快速上升，其中电动交通工具市场主要以电动汽车和电动自行车为代表，工业&储能市场主要以移动通信基站电源市场为代表，下图为2015年全球锂电池产量和占比情况。

来源于 ：【数据】2015全球锂离子电池产量达100.75Gwh

来源：洁净厂房设计和施工

新能源电池龙头：比亚迪，宁德时代在全球什么地位谁更有前途

宁德时代主要生产动力锂电池，三元锂电池是其主导产品，国内主要车企，如一汽、上汽、吉利、广汽、北汽、长安及东风都与宁德时代有紧密的合作，配套其生产的电动汽车，国际上奔驰、宝马、大众等都有合作。这几年涉及能量密度偏低的磷酸铁锂电池生产，已经在今年7月配套国产特斯拉MODEL 3。2019年动力电池出货量超40GWh。

比亚迪不仅仅只生产动力锂电池(磷酸铁锂电池是其特长产品)，同时还是国内新能源汽车整车制造商的领导者。起步和起点都比宁德时代要早和高，但这几年电池的产量被宁德时代拉开差距，主要原因比亚迪的电池主要自销，早期和奔驰合资的电动汽车产量不理想所致。近来比亚迪也调整思路，其一准备将动力电池独立出来，可以对外销售，其二，和丰田成立合资电动汽车公司，其三，利用和提升磷酸铁锂技术特长，今年6月推出能量密度达140wh/kg的刀片电池配套的电动汽车汉，预售量已突破1.5万辆。当然比亚迪目前的想法很好，具体市场如何，大家都将拭目以待。

不过，比亚迪可能会抓住宁德时代的三元锂电池811，由于能量密度太高导致的容易起火的不足，将刀片电池的产量推向一个前所未有的高度，但难度不小。毕竟宁德时代早已后来居上，国内国外抓住了太多优质的资源，国内出货量已达50%以上。但比亚迪也许还有机会，其三电技术以及电动大巴方面专长，早已深得民心。大家都希望两家在动力电池方面能齐头并进，对松下和LG化学两个传统厂家形成超越和拉开距离（宁德时代已经超越）。毕竟国内早已是全球最大的新能源电动汽车市场。

以2019年全球动力电池出货量排名，宁德时代占据榜首，比亚迪第四。两家都是伟大的和令人尊敬的公司，将为中国在全球电动汽车行业占据不可估量的地位。

石墨烯电池为什么没有取代锂电池成为电动车的电池

石墨烯被研究者和各大媒体誉为“新材料之王”，是人类已知强度高、韧性好、重量轻、透光率高、导电性佳的新型纳米材料。

集万千光芒于一身的石墨烯聚合电池，有着比能量高、充电速率快等优点，正好是当今电动汽车的痛点所在。比如早在2015年，华为瓦特实验室在日本第56届日本电池大会上发布的一项快充技术，这款3000mAh的石墨烯电池仅需5分钟，就可获得高达48%的电量。

更有甚者，早在2014年，西班牙Graphenano公司就与西班牙科尔瓦多大学，合作研究出了首例石墨烯聚合材料电池。

按他们的说法，这款电池有着诸多优点：

1. 一个石墨烯电池的比能量超过600wh/kg，储电量是当时市场最好产品的三倍，这个表现放在当今都能呈碾压态势（比如目前比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150~160Wh/kg、特斯拉最新的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右）；

2. 单次续航里程可高达1000公里；

3. 单次完全充电仅需8分钟以内；

4. 使用寿命是传统氢化电池的四倍，锂电池的两倍；

5. 重量仅为传统电池的一半；

6. Graphenano表示，此款电池的成本比锂电池低77%。

如果从实验室角度看，这些数据我并不十分怀疑，因为石墨烯电池又被称为“圈钱利器”或“论文利器”。不信去大学看看就知道了，研究这东西很好发文章，但真到实用阶段，基本都哑火了。

验证这是不是故意贬低石墨烯电池，方法很简单。比如距今已经过去了4年之久，Graphenano公司再也没出现在我们的视野中。

从其官网看，最新的新闻基本都是参加国家会议或石墨烯在其他产品上的应用（比如牙科产品）。放着广阔的电动汽车市场不要，赚医学用品的钱，要么就是脑袋秀逗了，要么就是我们过分高估了他们的产品。

事实上就目前石墨烯在电池上的应用来说，主要是和硅结合，所谓的石墨烯电池，本质上还是属于锂电池。对锂离子电池来说，石墨烯作为碳基负极材料，是没有办法从根本上改变锂离子电池能量比数量级的。

在电池负极里面代替原来的石墨，虽然可以提升电池的整体容量和充电速度，但性能提升效果有限，并没到上文所述那般强势。

附：上图为斯坦福大学崔屹教授团队在Nature Nanotechnology上发表的题目为“Air-stable and ****standing lithium alloy/graphene foil as an alternative to lithium metal anodes”的研究成果。即便如此，其性能也没有达到碾压的程度。

当然，这并不是阻碍石墨烯电池面市的主要原因，量产化困难的主要原因在其内部。

1. 全石墨烯电池成本十分高昂，而且制备难度大，几乎不可能量产。现在公布的一些惊人数据基本都来自纯度极高的石墨烯电池，仅出现在概念阶段或实验室内；

2. “掺杂石墨烯电池”在锂电池上的作用是导电剂或电极嵌锂材料，但与传统的导电碳和石墨低廉的成本相比，前者带来的性能提升不足以吸引各厂家；

3. 石墨烯材料本身具有的高比表面积等性质，与现在的锂离子电池工业的技术体系无法相容；

4. 除此之外，比如其他材料的冲击（比如硅在做负极上有着更高的理论容量）和分散工艺难度高等问题，都制约着它在锂电池上的应用。

总之，首先要说明的是，石墨烯电池取代锂电池在中短期内基本是不可能的；“掺杂石墨烯锂电池”虽然有着一定的应用前景，但收效并不大，完全不足以撼动现今的格局。

本人从事锂电池制造行业，国内锂电池发展的前景在哪里

您好，我目前从事新能源售后业务。

总体来讲锂离子电池发展大市场来看是市场主流发展方向。

从两方面来看：1.汽车领域，目前来讲，锂电池的发展自然离不开汽车行业的发展带来的需求。目前燃料电池，氢能源技术尚不成熟。国家一直在倡导新能源。欧洲一些国家明确了燃油车退出市场的时间，所以说，这个在未来10年来讲应该是发展趋势。

2.但从时代的发展的角度来看，随着时代的发展，一旦寻找到替代锂电池的产物，锂离子电池在汽车领域的份额会逐渐减少，但是在家电领域，小电池领域市场份额可能会增加。

总体来讲：未来20年是锂电池的天下。