储能

锂离子电池

1. 技术说明 

A. 物理原理 

锂离子（Li-Ion）电池系统是一种基于电化学充放电反应的储能系统，其正极（阴极）含有一些锂化金属氧化物，负极（阳极）由碳材料或插层化合物制成。电极之间由多孔聚合

物材料隔开，使电子和离子能够相互流动，并浸入由溶解在有机液体中的锂盐（如 LiPF6）组成的电解液中。

 电池充电时，阴极中的锂原子变成离子，并通过电解液向碳阳极迁移，在碳阳极中与外部电子结合，并以锂原子的形式沉积在碳层之间。放电时，这一过程会发生逆转。

插图： 锂离子电池的充电原理

B. 重要组件 

主要组件如下：

• 由电极、电解液和隔膜组合而成的基本电池 

• 由串联或并联电池组件组成的模块 

• 由大量模块、电池管理系统和热管理系统组成的电池系统 

• 电源转换系统 (PCS) 

C. 主要性能数据

D. 设计变体（非特例）

 可提供以下设计变体：

不同的电化学特性： LiCO2、LiNCA、LiNMC、LiFePO4、LiMn2O4、LiT0 等。

液态电解质或聚合物电解质 

不同的电池形状：圆柱形、棱柱形、袋形 

根据能量/功率比，电极厚度不同 

根据尺寸不同，电池系统也不同：从箱子到容器

2. 最新技术 

锂离子电池自上世纪 90 年代初商业化以来，在短短几年内就占据了小型手机市场 50%的份额，但大规模生产锂离子电池仍面临一些挑战。制造商正在努力降低锂离子电池的

成本，预计随着汽车和能源存储市场的起飞，锂离子电池的成本将进一步下降。

 自 2010 年以来，锂离子电池在固定领域的应用大幅增加，这得益于电动汽车和混合动力汽车电池开发过程中积累的丰富经验。2015 年，全球有超过 500 兆瓦的固定式锂离

子电池在并网装置中运行。已设计并成功测试了与从几千瓦到几兆瓦的分布式可再生能源发电机相关的系统，以及用于电压高达 1 千伏的电网支持的系统。虽然早期的系统只

是用于示范目的，但目前在全球不同地区，此类应用的商业市场正在发展。

回收流程和装置已经到位，回收效率远远超过 50%。

3. 未来发展 

技术改进将进一步提高能量密度、循环周期和日历寿命。在汽车、储能和其他大众市场的推动下，大规模生产工业规格电池和电池组的工业能力不断增强，这将在未来降低系统

成本。市场容量的增加将推动不同应用领域的系统解决方案更加差异化，同时也将推动细分市场特定系统功能的有力整合。

 4. 与欧洲的相关性 

欧洲是在固定储能、铁路、船舶、卡车和汽车等多个应用领域使用锂离子电池的领先大陆之一。特别是在储能市场，锂离子电池的主要应用国家是 意大利用于输配电网支持，德

国用于光伏自消费，法国用于岛屿电网。大多数锂离子电池供应商来自亚洲（韩国、中国和日本），但欧洲也有几家锂离子电池和并网锂离子储能系统制造商。欧洲的其他主要

参与者是所谓的集成商，他们将不同电池供应商的锂离子电池模块与逆变器和控制系统集成在一起。

5. 应用 

• 由于锂离子电池在功率和能量方面具有高度的可扩展性和灵活性，因此被广泛应用于各种领域： 

• 住宅和商业建筑：本地生产的光伏能源的时间转换和自我消费 

• 配电网：智能电网的电压、容量和应急支持 

• 输电网： 辅助服务，即频率调节 

• 可再生能源发电：与电压和频率支持相关的平滑和整形功能，以确保大型可再生发电厂更好地融入电力系统。