二次电池
概述
二次电池（이차전지，Secondary Battery）是指将化学能转化为电能使用后，可通过外部电源再次充电并反复使用的电池。它与使用一次后无法再充电的一次电池不同，被用作电动汽车（EV）、储能系统（ESS）以及智能手机、笔记本电脑等IT设备的核心部件。尤其是自20世纪90年代锂离子电池实现商业化以来，二次电池已成为碳中和与电动化转型的核心基础设施，如今被视为国家战略产业和代表性尖端制造技术领域。
主要内容
工作原理
二次电池由正极（Cathode）、负极（Anode）、电解质（Electrolyte）、隔膜（Separator）四大核心要素构成。充电时，外部电源从正极拉出电子并将其移动到负极，同时锂离子通过电解质移动到负极并储存。放电时，电子沿相反方向流经外部电路产生电流，锂离子则返回正极。也就是说，“电子流动”与“离子迁移”同时发生的电化学可逆反应是二次电池的本质。随着充放电反复进行，电极材料劣化导致容量下降，这称为循环寿命特性（Cycle Life）。
主要种类
- 铅酸电池：最古老的商业化二次电池，用于汽车启动、UPS等。价格低廉，但能量密度较低。
- 镍镉（Ni-Cd）：耐久性出色，但镉存在环境危害问题。
- 镍氢（Ni-MH）：曾广泛应用于混合动力汽车（HEV），比Ni-Cd更环保。
- 锂离子（Li-ion）：当前市场的主流。能量密度和输出功率高，广泛用于EV和移动设备。
- 磷酸铁锂（LFP）：热稳定性和成本竞争力优异，在ESS和普及型EV中重新受到关注。
- 全固态、钠离子等下一代电池：作为解决安全性和成本问题的下一代技术，开发竞争正在进行中。
材料产业生态
在锂离子电池成本中占比最大的是所谓“四大核心材料”。正极材料决定电池容量和输出功率，根据镍、钴、锰、铝等的组合分为NCM、NCA等。负极材料以石墨为主流，影响充放电速度和寿命。隔膜阻止正负极物理接触以防止短路，电解液则充当锂离子迁移通道。近来，通过硅负极材料、高镍正极材料、干法电极工艺等材料与工艺创新来降低成本和提升性能的工作正积极开展。
应用领域
最大的市场无疑是电动汽车。电池是占EV成本约30~40%的核心部件，整车企业与电池企业之间的垂直一体化及合资投资十分活跃。第二大支柱是ESS，作为弥补太阳能、风能等可再生能源间歇性的电力储存装置，其需求正在激增。此外，在智能手机、可穿戴设备、笔记本电脑等IT设备、电动工具、电动船舶、城市空中交通（Urban Air Mobility）等领域，应用范围也在不断扩展。
最新动态
2024—2025年，二次电池产业在被称为电动化“鸿沟”（Chasm）的暂时性需求停滞和中国引发的供应过剩中进入结构调整阶段。随着锂、镍等原材料价格下跌，电池电芯价格也随之下跌，价格竞争加剧；中国CATL、BYD等以LFP电池为先锋扩大全球份额，而韩国三大电池企业（LG新能源、三星SDI、SK On）则集中于捍卫盈利能力和实现产品组合多元化。
技术层面，全固态电池的商业化准备是最受关注的话题。采用硫化物系固体电解质的全固态电池能够大幅降低火灾风险并提高能量密度，国内外企业和整车企业正以2027—2030年量产为目标建设试验线。此外，面向成本和安全性的多种形态与化学体系开发也在同步进行，包括46π圆柱形电池、磷酸锰铁锂（LMFP）电池、钠离子电池等。与此同时，随着欧盟《电池法规》和美国《通胀削减法案》（IRA）中的AMPC、FEOC条款等供应链监管趋严，从原料采购到回收利用的“电池循环经济”和供应链多元化已成为产业的核心议题。退役电池的回收与再利用（Upcycling）市场也在快速增长。
相关主题
- [[锂离子电池]]
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- [[电池回收]]