锂电池串联问题

　　由于电池在生产过程中，从涂膜开始到成为成品要经过很多道工序。即使经过严格的检测程序，使每组电源的电压、电阻、容量一致，但使用一段时间，也会产生这样或那样的差异。

      如同一位母亲生的双胞胎，刚生下时可能长得一模一样，做为母亲都很难分辨。然而，在两个孩子不断成长时，就会产生这样或那样的差异锂动力电池也是这样。使用一段时间产生差异后，采用整体电压控制的方式是难以适用于锂动力电池的，如一个36V的电池堆，必须用10只电池串联。整体的充电控制电压是42V，而放电控制电压是26V。用整体电压控制方式，初始使用阶段由于电池一致性特别好，也许不会出现什么问题。在使用一段时间以后电池内阻和电压产生波动，形成不一致的状态，（不一致是的，一致性是相对的）这种时候仍然使用整体电压控制是不能达到其目的的。例如10只电池放电时其中两只电池的电压在2.8V，四只电池的电压是3.2V，四只是3.4V，现在的整体电压是32V，我们让它继续放电一直工作到26V。这样，那两只2.8V的电池就低于2.6V 处于了过放状态。锂电池几次过放就等于报废。反之，用整体电压控制充电的方式进行充电，也会出现过充的状况。比如用上述10只电池当时的电压状态进行充电。整体电压达到42V时，那两只2.8V的电池处于﹨“饥饿﹨”的状态，而迅速吸收电量，就会超过4.2V，而过充的超过4.2V的电池，不仅由于电压过高产生报废，甚至还会发生危险，这就是锂动力电池的特性。

　　锂离子电池的额定电压为3.6V（有的产品为3.7V）。充满电时的终止充电电压与电池阳极材料有关：阳极材料为石墨的4.2V；阳极材料为焦炭的4.1V。不同阳极材料的内阻也不同，焦炭阳极的内阻略大，其放电曲线也略有差别，如图1所示。一般称为4.1V锂离子电池及4.2V锂离子电池。现在使用的大部分是4.2V的，锂离子电池的终止放电电压为 2.5V～2.75V（电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压，各参数略有不同）。低于终止放电电压继续放电称为过放，过放对电池会有损害。

　　便携式电子产品以电池作为电源。随着便携式产品的迅猛发展，各种电池的用量大增，并且开发出许多新型电池。除大家较熟悉的高性能碱性电池、可充电的镍镉电池、镍氢电池外，还有近年来开发的锂电池。本文主要介绍有关锂电池的基本知识。这包括它的特性、主要参数、型号的意义、应用范围及使用注意事项等。

　　锂是一种金属元素，其化学符号为Li（其英文名为lithium），是一种银白色、十分柔软、化学性能活泼的金属，在金属中是轻的。它除了应用于原子能工业外，可制造特种合金、特种玻璃（电视机上用的荧光屏玻璃）及锂电池。在锂电池中它用作电池的阳极。

　　锂电池也分成两大类：不可充电的及可充电的两类。不可充电的电池称为一次性电池，它只能将化学能一次性地转化为电能，不能将电能还原回化学能（或者还原性能极差）。而可充电的电池称为二次性电池（也称为蓄电池）。它能将电能转变成化学能储存起来，在使用时，再将化学能转换成电能，它是可逆的，如电能化学能锂电池的主要特

　　国家政策利好，新能源汽车行业高速前行。2014 年被视为中国新能源汽车产业发展元年，受国家免征购置税、车船税、国家财政补贴，地方财政补贴、一线城市新能源专用车牌等一系列利好政策的影响，中国新能源汽车行业发展迅猛。根据统计，2016 年，中国新能源汽车累计生产 51.7 万辆，销量达 50.7 万辆，同比分别增长达 51.87% 和 53.13%。

　　目前，国内新能源汽车以纯电动乘用车和纯电动商用车为主，分别占新能源汽车构成的 48%和 33%。按照2012年发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012~2020 年）》，到 2020 年纯电动汽车和插电式混合动力汽车产能力争达 200 万 辆、累计产销量超过 500 万辆。可以预计，未来新能源汽车发展将依然迅速。

　　动力电池潜力大，隔膜需求旺盛。新能源汽车爆发式增长，带动上游动力电池需求大增。目前新能源汽车不同车型所使用的动力电池容量差别较大，处于 10-250Kwh 之间。

　　一般纯电动乘用车和插电式混合动力商用车电池容量在 15-35Kwh 之间，而混合动力乘用车为 10-15Kwh，纯电动商用车电池容量较大，一般在 150Kwh-250Kwh 之间。锂电池每度电的隔膜需求量约为 20-25 平方米，不同电池因能量密度、正极材料差异而各自的隔膜用量不同。结合我国新能源汽车产销结构等因素，我们估算 2016 年我国锂电池的每度电隔膜需求量为 22.8 平方米。预计未来动力型锂电池将继续带动锂电池隔膜需求。

　　储能锂电池蓬勃发展，驱动隔膜消费增加。目前，铅酸电池在储能电池领域中占据主导地位，约占市场份额的 98%。由于铅酸电池产业带来的严重铅污染问题，国家出台相关政策限制其产能。储能锂电池则具有循环寿命长、能量密度大、能效高、绿色环保等优势，但由于生产成本过高，短期内尚且无法大规模取代铅酸电池。

　　目前，储能型锂电池的市场需求占比提高至 7%。技术的进步以及工艺的日渐完善，锂离子电池成本价 格逐步下降；光伏、风电装机量增加，储能电站建设步伐加快，储能型锂电池市场需求将会呈现高增长。预测算2017年储能方面锂电池隔膜需求量为 3.83Gwh， 按照 1Kwh 需要隔膜 25 平方米测算，预计 2017 年锂电隔膜需求量将达到 0.9 亿平方米，同比增速将保持 18%。

　　新能源汽车和储能应用大发展，将带动国内锂电池隔膜消费量高速前进。我们预计 2017-2020 年国内锂电池隔膜消费量将分别为 15.8 亿平方米、18.9 亿平方米、23.5 亿平方米和29.5 亿平方米，相比 2016 年年均复合增速为 21%，其中新能源汽车领域锂电池隔膜需求量年均复合增速为 32%。

　　全球锂电池隔膜产量速增长，湿法隔膜占据主导地位。在锂电池下游市场不断扩张的带动下，全球锂电池隔膜增速不断提。根据相关数据统计，2015 年全球锂电池隔膜 产量为 12.9 亿平方米，同比增长 31.5%。2010-2015 年，锂电池隔膜产量年均复合增速达 20.87%。未来行业有望继续保持较增速，工锂电预计 2016 年整体产量增速 达到 29%。从产量结构来看，2015 年全球湿法隔膜占比为 65%，相较于 2014 年同比 上升 4 个百分点。这表明湿法工艺在全球锂电池隔膜产业的主导地位十分稳固。

　　近年来，中国和韩国企业逐步掌握干法隔膜制备工艺并持续扩大产能，行业的市场格局有所变化。2016 年日本、韩国、美国等5 家隔膜企业的市场占有率为 62%，相较于 2015 年的 68%下降 6 个百分点，行业集中度有所分散。

　　中国锂电池隔膜崛起，湿法占比低于全球水平。由于行业的巨大需求，国内涉足隔膜产业的企业不断增加，生产技术也取得长足进步，加快了中国隔膜国产化进程。据工锂电统计，2015 年中国锂电隔膜销量达到 6.28 亿平方米，同比增长 49.5%，预计 2016 年将达到8.15 亿平方米，同比增长 29.8%。2010-2015 年，我国锂电池隔膜销量年均复合增速达 62.7%。

　　同期，我国锂电池隔膜市场规模年均复合增速为 38.4%。在产能结构上，我国锂电池隔膜仍以干法工艺为主，2015 年湿法隔膜占比为 38%，虽较 2014 年同比上升 6个百分点，但仍远低于全球 68%的平均水平。目前我国锂电池隔膜生产企业纷纷加码湿法工艺，预计未来我国湿法隔膜产能占比将大幅提升。