既提高充电速率又保证循环寿命！美国科学家利用电解质添加剂提高锂金属电池性能【附动力锂电池技术赛道观察图谱】

ze2年前 (2024-03-16)资讯627

【/h/]放眼前沿

【/h/]美国能源部布鲁克海文国家实验室的化学家最近取得了重大突破。他们已经成功地使用电解质添加剂来提高高能耗锂金属电池的性能。通过在电池的阳极和阴极的电解质中添加一种称为硝酸铯的化合物，研究团队在保持长循环寿命的同时，显著提高了锂金属电池的充电速率。

【/h/]这项新工作最近发表在《自然新闻》上。研究团队的目标是改善电池的界面，即电池正负极上形成的保护层。这种保护层的作用是防止电池电极退化，这是制造可以像锂离子电池一样多次充放电的锂金属电池的关键。

【/h/]布鲁克海文实验室电化学储能组研究人员穆罕默德·莫米努尔·拉赫曼说:“我们希望提高目前最先进的锂金属电池的充电速率，但我们也希望通过更具保护性的接口来稳定电池，使其使用寿命更长。”

【/h/]除了成功稳定电池外，研究人员的电解质添加剂还以意想不到的方式改变了电池的化学成分。布鲁克海文实验室的化学家Enyuan Hu说:“Mominur的发现挑战了有效界面成分的传统概念。我们非常高兴地看到这些发现如何为能源部专注于锂金属电池的主要工作做出贡献。”

【/h/]通常可以实现电池快速充电的电解液也可能与锂金属阳极发生反应。为了防止这种情况发生，布鲁克海文的化学家开始设计界面。他们认为硝酸铯可以用于锂金属电池的这一目的。正铯离子聚集在电池带负电的锂金属阳极侧，而负硝酸根离子聚集在带正电的阴极。

【/h/]为了更好地了解硝酸铯添加剂如何影响电解质成分和电池性能，化学家将新电池带到了国家同步加速器光源II（NSLS-II）。该用户设施位于美国能源部布鲁克海文实验室，为研究人员提供了一个更好地了解硝酸铯添加剂如何影响电解质成分和电池性能的机会。

【/h/]（来源:摄图网）

【/h/]观察技术价值

【/h/]动力锂电池是一种由锂离子电池制成的具有高能量密度的装置，可以储存电能并进行充电，为汽车或电动工具提供动力。

【/h/]动力锂电池产业链上游是锂资源、钴资源、镍资源等矿产资源供应，以及正极材料、负极材料、电解液、隔膜等电池材料供应。中游是动力锂电池制造，包括加工、封装、组装等工序。下游为应用市场，动力锂电池的应用领域主要包括电动汽车、电动两轮车、电动船舶、无人机等。

【/h/]美国能源部布鲁克海文实验室的化学家使用了一种新的电解质添加剂硝酸铯来改进锂金属电池，该添加剂通过稳定界面来促进快速充电和延长使用寿命，可能使能量密度增加一倍并促进电池技术的发展。这项技术处于产业链的上游环节。

【/h/]宏观市场观察

【/h/]中国动力锂电池行业企业布局及竞争力评价

【/h/]海融EVTank。com、电池网、亿纬经济研究院、中国电池工业研究院从产能、销量、出货量、主要客户等方面评选出“2022年中国锂电池行业动力电池年度竞争力品牌榜单”，其中当代安普科技有限公司、比亚迪综合竞争力最强，亿纬锂能、中创新航、欣旺达、蜂巢能源等均位列其中。

【/h/]供需平衡:动力锂电池供需失衡严重。

【/h/]2018-2022年，我国动力锂电池销量占总产量的比例不到90%，总体呈先减后增趋势；2018-2022年我国动力锂电池装机量与产量之比基本保持在80%以下，总体呈下降趋势。

【/h/]2022年我国动力锂电池产量为545.9GWh，而动力锂电池销量为465.5GWh，装车量仅为294.6GWh动力锂电池销量占产量的85.3%，动力锂电池装车量仅占产量的54%。2022年中国动力锂电池企业总出口量为68.1GWh，即使考虑出口，中国动力锂电池产量仍超过销量12.3GWh、装车量183.2GWh。

【/h/]2023年上半年我国动力锂电池销量占产量的87.4%，动力锂电池装车量与产量的比值下降至51.8%。

【/h/]总体来看，我国动力锂电池行业供大于求，供需失衡较为严重。

【/h/]——竞争激烈的压缩动力锂电池本土厂商利润空

【/h/]此外，在本土市场，我国动力锂电池供过于求的现象愈发明显，市场竞争激烈。当地市场的激烈竞争减少了制造商的利润。从代表性厂商的动力锂电池业务毛利率来看，2018年以来厂商毛利率明显下滑，当代安普科技股份有限公司动力锂电池毛利率从2018年的34.1%下降至2022年的16.73%。在这种情况下，海外动力锂电池产业链空的巨大增长必然吸引中国企业出海。

【/h/]中国动力锂电池技术赛道热力图

【/h/]从前瞻产业热力图来看，动力锂电池关键技术关联性强的城市集群主要集中在华东地区，尤其是浙江省。这些城市群在动力锂电池的研发上投入了大量的政策、资金、环境和人力资源，成为动力锂电池潜在的技术开发中心。从热力图的分布来看，华东地区有很大的可能性成为动力锂电池技术的领先地区。聚焦浙江省宁波市鄞州区、江西省上饶市广信区、江西省上饶市广丰区相关企业及其发展动力锂电池产业的投资环境和潜在市场。