宁德时代向车企推出锂矿返利计划一推出，在行业内引起巨大关注，将动力电池一举推到了风口浪尖。那么动力电池到底是什么？有什么作用？锂矿的成本不断攀升，背后带来的波动又有多大？本文向你详细讲述他们之间的关系。
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动力电池是什么
动力电池具体指的是具有较高的电能和输出功率，能够为耗能型工具提供动力的电池，主要装载于电动汽车、电动自行车、高耗能工业用品等等。它被称为当今新能源崛起的大心脏。目前，市场上主流动力电池种类分为铅酸电池、镍氢电池、锂电池及燃料电池。
自从上世纪九十年代，嵌锂的钴酸锂被采用做正极材料以来，锂离子电池就能够满足非核能能源的开发需求，同时还具备工作电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长、重量轻、无记忆效应、污染环境少等特点。
锂电池的上下游
正极材料是锂离子电池最为关键的原材料，锂电池正极材料上游为锂、钴、镍等矿物原材料，结合导电剂、粘结剂等制成前驱体。前驱体经过一定工艺合成后制得正极材料，应用于不同的领域。
正极材料的性能是制约锂电池容量的重要因素。主要的正极材料有：钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、三元材料等。
锂矿的价格波动引发下游市场成本
作为新能源汽车的核心零部件，动力电池占据总体成本的40%-60%，而碳酸锂在动力电池总成本中占比约10%-15%。碳酸锂价格的变动直接影响着动力电池的价格，从而进一步影响下游车企的整车成本。
面对不断攀升的成本和日益增长的市场需求，锂资源面临着前所未有的紧张局面，在此情形下，锂电池行业面临新一轮的技术风暴，固态电池、硅材料、锂硫电池等技术研发正在紧锣密鼓的研发中。
锂电池未来发展：引入新材料，高容量、高密度
1、全固态锂离子电池
目前商业化的锂离子电池电解液是液态的，因此也被称为液态锂离子电池。简单来说，全固态锂离子电池就是指电池结构中所有部件都是以固态形式存在，把传统锂离子电池的液态电解液和隔膜替换为固态电解质。
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优点 |
缺点 |
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1. 高安全、稳定性极好，可长期正常工作在60－120℃条件下； |
1.面积离子电导率较低，常温下比功率差； |
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2. 宽电化学窗口，能达到5V以上，可匹配高电压材料； |
2. 成本极为昂贵； |
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3. 只传导锂离子不传导电子； |
3. 工业化生产大容量电池困难大。 |
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4. 冷却系统简单，能量密度高； |
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5. 可应用在超薄柔性电池领域。 |
2、高容量硅碳负极
作为锂离子电池的重要组成部分，负极材料，直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能等关键指标。硅是目前已知比容量(4200mAh/g)最高的锂离子电池负极材料，炭材料作为锂离子电池负极材料在充放电过程中体积变化较小，具有良好的循环稳定性能和优异的导电性，因此常被用来与硅进行复合，即炭硅复合材料。
采用硅碳复合材料用炭材料的多孔作用，约束和缓冲硅活性中心的体积膨胀，阻止粒子的团聚、阻止电解液向中心的渗透，保持界面和SEI膜的稳定性。
3、压高容量富锂材料
富锂锰基具有很高的放电比容量,是目前所用正极材料实际容量的2倍左右,也因此广泛的被研究用于锂电池材料。此外，由于材料中含有大量的Mn元素，与三元材料相比更加环保安全且廉价。因此，被众多学者视为下一代锂离子电池正极材料的理想之选。
4、电池
锂硫电池是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。与一般锂离子电池最大的不同是，锂硫电池的反应机理是电化学反应，而不是锂离子脱嵌。
锂硫电池的工作原理是甚于复杂的电化学反应，到目前为止，对硫电极在充放电过程中形成的中间产物还未能进行突破性的表征。一般认为:放电时负极反应为锂失去电子变为锂离子，正极反应为硫与锂离子及电子反应生成硫化物，正极和负极反应的电势差即为锂硫电池所提供的放电电压。在外加电压作用下，锂硫电池的正极和负极反应逆向进行，即为充电过程。
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优点 |
缺点 |
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1. 其理论比容量(1672mAh/g) 和比能量(2600Wh/kg) 较高，远高于锂离子电池； |
1.硫的电子导电性和离子导电性差 |
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2. 单质硫储量丰富，使这种电池价格低廉且环境友好。 |
2.电池的中间放电产物会溶解到有机电解液中，多硫离子能在正负极之间迁移，导致活性物质损失;金属锂负极在充放电过程会发生体积变化，并容易形成枝晶; |
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3. 硫正极在充放电过程中有高达79%的体积膨胀/收缩。 |
锂空电池
锂空气电池是一种新型的大容量锂离子电池。电池以金属锂作为负极，空气中的氧作为正极，两电极之间由固态电解质隔开;负极采用有机电解液，正极则使用水性电解液。
在放电时负极以锂离子的形式溶于有机电解液，然后穿过固体电解质迁移到正极的水性电解液中;电子通过导线传输到正极，空气中的氧气和水在微细化碳表面发生反应后生成氢氧根，在正极的水性电解液中与锂离子结合生成水溶性的氢氧化锂。在充电时电子通过导线传输到负极,锂离子由正极的水性电解液穿过固体电解质到达负极表面，在负极表面发生反应生成金属锂;正极的氢氧根失去电子生成氧。
1.2万亿市场，锂电池继续乘风破浪
锂电池作为目前新能源方面的优质解决方案，近年来获得政策、市场的双重推动发展。我国锂电池产业从原先消费电子单一领域发展，到现今动力、储能锂电池的爆发性增长，已成为全球最大的锂电池生产国。
市场规模方面，2022年中国锂离子电池产量达750GWh，同比增长超过130%，行业总产值突破1.2万亿元，动力锂电池出货量为480GWh，同比增长超1倍；储能锂电池出货量达到130GWh，同比增速达170%。
全球锂电池及动力型锂电池需求量预测（单位：GWh,%）
未来2-3年，随着全球储能需求市场的打开，以锂电池为主的储能电池行业将呈现出爆发式增长。更多研发成果的运用，带领锂离子电池朝着大容量、高能量、低成本的方向继续发展。
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