动力电池行业报告（102页）

行业报告下载 2021年11月07日 08:45 管理员

我们认为，化学电源体系下多元性能的最优难以达到，往往某种性能的提升需要牺牲另一种性能，即电池“技能树”无法全部被点亮。因此，基于丰富的下游应用场景，决定不同电池体系仍将在长时期内共存。但必须认识到，共存并非意味着平均的市场份额，静态上会有主流与细分的差别，动态上会有数类体系对其他体系的需求挤压：性能变化受多种因子共同作用，影响方向可能不同。包括正负极材料类型、配比，以及设计与制造工艺等，都会影响电池的能量密度、倍率性能等，这就意味着若影响方向不同，将使得性能无法兼得。如锂离子电池中，电极材料与电解液在固液相界面形成的 SEI 膜能够保证 Li+嵌入脱出的同时对电子绝缘，但作为钝化膜也将使 Li+的扩散受到限制，同时 SEI 膜的更新将造成 Li+和电解质的持续损耗，进而使电池容量下降。

一般来说，周期表中靠左的元素电极电位偏负，而靠右元素电极电位偏正。Li 的电极电位最负，达到了-3.03V，且具有较低的电化学当量，理论比容量可达 3861mAh/g。理论情况下若以电极电位最高和最负物质分别作正负极，形成的电池体系有最高的电动势，较高的比能量。依据元素周期表，能构成多个高理论比能量电池体系，如锂金属电池、钠-空气电池、锂-硫电池等。而实际上，由于物质的理化性能的特殊性，高理论比能量电池在实际开发过程中也有较多问题。例如硫电极在常温下活性小，高温时易挥发；F2、Cl2 等气体具有毒性，因此常采用化合物代替单质作为活性物质，导致比能量的下降。在了解决定电池比能量的上限的基础上，我们从理想回到现实，通过探究各类因素对比能量的影响程度，将更清楚产业界如何去靠近所能达到的比能量上限。总体来说，各类因素通过影响电动势或比容量，导致比能量的下降，带来能量转换过程中的损失。实际比能量与理论比能量的关系如下述公式所示。式中，ηu、ηt、ηm分别表示电压效率、反应效率、质量效率。

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