鋰電池是指鋰金屬電池和鋰離子電池的總稱，通常所說(shuō)的鋰電池是鋰離子電池，其特點(diǎn)是不含有金屬態(tài)的鋰，支持反復(fù)充放電使用。
從 1991 年 SONY 公司推出第一只商用鋰離子電池， 到 2009 年華為在通信基站大規(guī)模使用鋰電，再到2016 年電動(dòng)車（鋰電）市場(chǎng)爆發(fā)，目前，全球前十鋰電廠商的動(dòng)力電池銷量接近 90GWh。
而隨著鋰離子電池的能量密度和安全性能的持續(xù)提升、成本的持續(xù)降低，鋰電在通信領(lǐng)域、電力領(lǐng)域、動(dòng)力汽車領(lǐng)域、數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域的需求越來(lái)越大，鋰電正在向著成為新一代主流能源的方向穩(wěn)步邁進(jìn)。
為什么要用鋰電？
鉛酸電池在通信行業(yè)領(lǐng)域數(shù)十年來(lái)長(zhǎng)期占主導(dǎo)地位。但鉛酸電池循環(huán)壽命短、占地大、對(duì)機(jī)房承重要求高，生產(chǎn)制程容易造成環(huán)境污染，各國(guó)的鉛酸電池發(fā)展都趨于萎縮，中國(guó)鐵塔已經(jīng)明確不再招標(biāo)鉛酸電池。而鋰電池天然具有能量密度高、占地小、長(zhǎng)循環(huán)壽命等鉛酸不具備的優(yōu)勢(shì)。伴隨著鉛酸電池市場(chǎng)占有率快速下降，鋰電池在全球的應(yīng)用急劇增加，其中 5G 站點(diǎn)幾乎全部被鋰電池覆蓋，數(shù)據(jù)中心的鋰電應(yīng)用在國(guó)外一些大型的 ISP 客戶也在開始規(guī)模使用。可以預(yù)測(cè)未來(lái) 3~5 年時(shí)間，鋰電池市場(chǎng)份額將接近或超過(guò)鉛酸電池，鋰電池未來(lái)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)已經(jīng)是各領(lǐng)域的共識(shí)。
電池技術(shù)路線趨勢(shì)
3C類：鈷酸鋰提升充電電壓上限，持續(xù)提升能量密度；預(yù)計(jì)2025年后，全固態(tài)電解質(zhì)可進(jìn)一步提升電壓，逐步逼近材料理論上限4.9V 動(dòng)力：高端EV：三元（液態(tài)）提升Ni含量+充電電壓提升能量密度，Ni含量（811）和電壓（4.25）后能量密度提升不明顯；未來(lái)向固態(tài)預(yù)計(jì)2025年后全固態(tài)電解質(zhì)商用，電壓可以進(jìn)一步提升；中低端EV+大巴：轉(zhuǎn)向鐵鋰路線 循環(huán)儲(chǔ)能：磷酸鐵鋰：材料克容量（當(dāng)前155mAh/g）已接近理論極限（172mAh/g），電壓提升已達(dá)到極限；主要向循環(huán)和安全特性演進(jìn)；鈉離子電池是未來(lái)潛在選項(xiàng)：原材料廉價(jià)，復(fù)用鋰電產(chǎn)業(yè)鏈； 短時(shí)備電：磷酸鐵鋰，安全、壽命、性價(jià)比最優(yōu)，向功率密度提升、安全等特性演進(jìn)；未來(lái)預(yù)計(jì)為電池+電容等復(fù)合路線
圖1：電池發(fā)展技術(shù)路線
鋰電的基本參數(shù)
鋰電池基本參數(shù)概念
電池容量（Ah）：在一定條件下（放電率、溫度、終止電壓等）電池放出的電量，通常以安培·小時(shí)為單位。
充放電倍率（C）：充放電倍率 = 充放電電流 / 額定容量。
鋰電池工作原理介紹
鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。
正極材料：可選的正極材料很多，主流產(chǎn)品為磷酸鐵鋰和三元（鎳鈷錳或鎳鈷鋁）。
負(fù)極材料：多采用石墨。
以磷酸鐵鋰電池為例：
正極反應(yīng)：放電時(shí)鋰離子嵌入，充電時(shí)鋰離子脫嵌。
充電時(shí)：LiFePO4 → Li1-xFePO4 + xLi+ + xe-
放電時(shí)：Li1-xFePO4 + xLi+ + xe- → LiFePO4
負(fù)極反應(yīng)：放電時(shí)鋰離子脫嵌，充電時(shí)鋰離子嵌入。
充電時(shí)：xLi+ + xe- + 6C → LixC6
放電時(shí)：LixC6 → xLi+ + xe- + 6C
鋰電池種類（一般按照正極材料分類）
鈷酸鋰（LCO）
錳酸鋰（LMO）
磷酸鐵鋰（LFP）
三元鋰（NCM）
數(shù)據(jù)中心推薦采用什么材質(zhì)鋰電？
磷酸鐵鋰“Goodenough”
2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了John B Goodenough，M.Stanley Whittingham 和Akira Yoshino，以表彰他們?cè)阡囯x子電池發(fā)展上所做的貢獻(xiàn)。
尤其John Goodenough成為歷史上最高齡的諾獎(jiǎng)得主，其一生對(duì)于鋰電池的探索尤為令人敬佩，磷酸鐵鋰（LFP）作為他的重要貢獻(xiàn)之一，磷酸鐵鋰也被認(rèn)為是目前最安全，最環(huán)保的鋰離子電池正極材料。
鋰電，尤其是磷酸鐵鋰在數(shù)據(jù)中心和通訊基站的應(yīng)用，就如同老爺子的名字一樣，已經(jīng)Goodenough了。
為什么推薦采用磷酸鐵鋰？
目前業(yè)界主流的鋰電分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元鋰。鈷酸鋰主要應(yīng)用與手機(jī)電池行業(yè)；錳酸鋰主要應(yīng)用于電動(dòng)自行車行業(yè)；磷酸鐵鋰廣泛應(yīng)用于大巴車 / 公交車儲(chǔ)能，儲(chǔ)能電站；三元鋰廣泛應(yīng)用于家用車 / 出租車儲(chǔ)能，儲(chǔ)能電站行業(yè)。在數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景目前普遍采用磷酸鐵鋰和三元鋰 2 種電芯，磷酸鐵鋰可靠性更高，三元鋰能量密度有優(yōu)勢(shì)。
1、磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定
圖2：不同鋰電電芯分子結(jié)構(gòu)
來(lái)源：Soroosh Sharifi-Asl, et al., Oxygen Release Degradation in Li-Ion Battery Cathode Materials: Mechanisms and Mitigating Approaches. Adv. Energy Mater. 2019, 1900551
