化学电源的演进：实现电存储的绝佳方式
应用场景的持续铺开，推动电池产业的快速发展。无论是如火如荼的新能源车行业，还是方 兴未艾的储能产业，能量存储设备是最关键的一环。以电化学氧化还原反应为理论基础的化 学电源能够避开卡诺循环的限制，拥有可高达 80%以上的能量转换效率，是最适配大储能产 业的工具产品。当下对于电池综合性能提升的诉求正不断加强，但也遭遇材料理化性能限制、 工艺与成本优化等难点。我们认为，从产品的本质入手，理解底层运行逻辑，将能够更迅速 地在变革当中做出反应，辨别产品是否具备核心竞争力。
走进化学电源：多样体系的全面渗透
化学电源经历百年积淀，在仍可继续挖掘的科学理论指导下形成完善的体系。这个体系包括 组成电池的各部分材料和配套的生产制造工艺。体系十分庞杂，但通过梳理，我们认为基础 的枝干（各部分的影响因素和诉求）是一致的。通过把握枝干，在完善的体系之中寻找技术 继续发散的方向，是了解产业的正确路径。我们认为，未来仍将是多元电池技术持续共存的 局面，但有主流与非主流之分，同时单个体系中也会有多样产品来满足下游不同需求。
探秘电池本源：性能往往不可兼得，需有所取舍
我们认为，化学电源体系下多元性能的最优难以达到，往往某种性能的提升需要牺牲另一种 性能，即电池“技能树”无法全部被点亮。因此，基于丰富的下游应用场景，决定不同电池 体系仍将在长时期内共存。但必须认识到，共存并非意味着平均的市场份额，静态上会有主 流与细分的差别，动态上会有数类体系对其他体系的需求挤压：
性能变化受多种因子共同作用，影响方向可能不同。包括正负极材料类型、配比，以及 设计与制造工艺等，都会影响电池的能量密度、倍率性能等，这就意味着若影响方向不 同，将使得性能无法兼得。如锂离子电池中，电极材料与电解液在固液相界面形成的 SEI 膜能够保证 Li+嵌入脱出的同时对电子绝缘，但作为钝化膜也将使 Li+的扩散受到限制， 同时 SEI 膜的更新将造成 Li+和电解质的持续损耗，进而使电池容量下降；
某些电池体系从本质上看无法较好满足某些性能需求。例如从最本征的载流子传导与输运行为出发，锂电体系的“快充性”并非最优，主要系基于脱嵌机理，Li+的扩散系数普遍 比水系二次电池中的异相氧化还原反应的速率常数低数个数量级。此外，有机电解液的 离子电导率通常比水系电解液低 2 个数量级。因此，基于丰富的下游应用场景，不同场 景的性能要求不同，决定不同电池体系将在长时期内共存；
大容量领域的技术之争决定格局走向。大容量的市场意味着更大的份额，因此若某类体 系较好适应大容量市场的需求，产品的导入将使体系份额明显提升。车用动力领域对能 量密度的严格要求，使得较高比能的电池体系能够脱颖而出，对其他体系形成替代。
我们通过由表及里的方式探究影响电池性能的本质，在接下来的篇幅里，重点讨论影响性能 的本质要素。性能是与直观需求联系的概念，也是直击下游需求的痛点所在。我们选取较受 关注的几个性能指标开展探讨，包括能量密度、高倍率性能、循环性能和安全性能等。
高倍率性能：影响输出功率以及充电速度，本质是扩散能力
倍率指电池在规定时间内放出或达到额定容量所需的电流大小。倍率性能则为不同倍率充放 电电流下表现出的容量大小、保持率和恢复能力。尤其在高倍率充放条件下，对电池的性能 影响增大，包括寿命、安全性等，因此产业更关注高倍率性能。在高倍率放电下，一般会有 更大的输出功率，但前期化学电源主要应用于便携式电子设备，对功率要求不高，研究开发 重点主要聚焦在提高设备工作时间、便携性能以及安全性能等。
当化学电源应用于车辆时，对于高倍率性能要求更加严格，主要系输出功率影响着汽车的最 高时速、加速性能及爬坡性能，此外车用动力场景要求较好的快充能力。一般来说，当以高 倍率放电时，电池极化作用增强，电压下降导致比能量降低，因此常常是功率与能量不可兼 得的情况。以铅酸、镍氢、锂离子电池的一般情况来讲，铅酸电池的能量功率特性较差，而 锂离子电池的变化范围宽，镍氢电池具备较好的倍率性能但比能量较低。值得注意的是，长 时间的高倍率充放对于封闭的电池体系并不友好，因此我们认为短期内“换电模式”是一种 痛点解决方式，而长期视角下还应关注开放式电池如燃料电池体系的开发。
高倍率下的充放性能，实质是大电流条件下的反应速度保持能力，与电解质的电导率，以及 离子在电极、电解质和相关界面处的迁移能力相关。落实到具体参数，主要是正负极材料的 结构、尺寸、比表面积、导电性、孔隙率和电解质的传导能力、稳定性等方面，可以通过材 料改性来改善倍率性能。
循环性能：衡量使用寿命的指标，全生命周期多因素影响
在一定的放电制度下，电池容量降至规定值之前，电池所经受的循环次数，称使用周期。影 响电池循环寿命的主要因素有：在充放电过程中，反应条件如温度、电流密度、放电深度的 变化，将导致：电极活性表面积减小，使工作电流密度上升，极化增大；电极上活性物质脱 落或转移；电极材料发生腐蚀；电池内部短路；隔膜损坏和活性物质晶型改变，活性降低。
从电池产品的生产流程来考虑，多个方面会影响电池循环性能：（1）电池本身的设计，如原 材料的选择、正负极活性物质的配比、电解液的选择及用量等，都会影响电池充放电过程的 表现；（2）与电池制造过程的工艺相关，例如锂离子电池制造工艺的好坏影响电池的内阻大 小；（3）电池的使用方法，例如大电流充放电条件、充放电截止电压超限等都会造成结构的 损伤；（4）电池的使用环境，尤其是环境温度，对电池的循环寿命影响较大。
安全性能：商用首要考量的“红线”，持续改善增强可靠性
当下商用的各类电池均具有较好的安全性能，但不同类型电池的安全性能依然有所差异。铅 酸电池主要的安全隐患来自其构成材料，主要系硫酸溶液电解液稳定性较低，若发生漏液或 爆炸事故，造成的危害较大。此外，与锂离子电池相比，铅酸电池的安全保障也较少。对于 镍氢电池，其采用的物质材料与配备的安全阀等保障系统也提升了该类型电池的安全性。不 同类型的锂离子电池因电池材料的差异等原因，安全性各异，铁锂体系结构稳定安全性较好。
材料性能与工艺质量改善是提升安全性能的关键。要求电池的安全性好，即电池材料应具有 较好的化学稳定性和热稳定性，同时在电池制造方面，要求材料的匹配性要好，装配性能佳， 还需配备系统的电池保护措施，从整体上保障电池的安全工作。影响电池安全性能的关键因 素包括内部因素与外部因素，内部因素指构成电池的各部分材料的性能，外部因素指电池使 用过程中因操作不当带来的过充过放等现象。可以通过调控影响机制改善体系的安全性能。
动力领域的体系演进：追求更高比能为主线，锂电体系脱颖而出
锂电池因高比能长循环等优势，在社会日常场景中持续渗透。全球碳中和目标下，新能源汽 车产业已率先发力，带动锂电体系迈入新增长。拉长周期看，我们认为，具有最优综合性能、 且能够不断升级的锂电池，未来仍将继续在动力领域扮演主导角色，并逐渐向固定式储能等 场景渗透。但需注意，锂电内部体系多种多样，以锂为核的技术迭代仍在进行，研发依然是 企业的重心。因此，持续关注动力电池的技术变化，更有利于找寻胜者，增加投资的确定性。
来源：DT新材料新材料智库
应用场景的持续铺开，推动电池产业的快速发展。无论是如火如荼的新能源车行业，还是方 兴未艾的储能产业，能量存储设备是最关键的一环。以电化学氧化还原反应为理论基础的化 学电源能够避开卡诺循环的限制，拥有可高达 80%以上的能量转换效率，是最适配大储能产 业的工具产品。当下对于电池综合性能提升的诉求正不断加强，但也遭遇材料理化性能限制、 工艺与成本优化等难点。我们认为，从产品的本质入手，理解底层运行逻辑，将能够更迅速 地在变革当中做出反应，辨别产品是否具备核心竞争力。
走进化学电源：多样体系的全面渗透
化学电源经历百年积淀，在仍可继续挖掘的科学理论指导下形成完善的体系。这个体系包括 组成电池的各部分材料和配套的生产制造工艺。体系十分庞杂，但通过梳理，我们认为基础 的枝干（各部分的影响因素和诉求）是一致的。通过把握枝干，在完善的体系之中寻找技术 继续发散的方向，是了解产业的正确路径。我们认为，未来仍将是多元电池技术持续共存的 局面，但有主流与非主流之分，同时单个体系中也会有多样产品来满足下游不同需求。
探秘电池本源：性能往往不可兼得，需有所取舍
我们认为，化学电源体系下多元性能的最优难以达到，往往某种性能的提升需要牺牲另一种 性能，即电池“技能树”无法全部被点亮。因此，基于丰富的下游应用场景，决定不同电池 体系仍将在长时期内共存。但必须认识到，共存并非意味着平均的市场份额，静态上会有主 流与细分的差别，动态上会有数类体系对其他体系的需求挤压：
性能变化受多种因子共同作用，影响方向可能不同。包括正负极材料类型、配比，以及 设计与制造工艺等，都会影响电池的能量密度、倍率性能等，这就意味着若影响方向不 同，将使得性能无法兼得。如锂离子电池中，电极材料与电解液在固液相界面形成的 SEI 膜能够保证 Li+嵌入脱出的同时对电子绝缘，但作为钝化膜也将使 Li+的扩散受到限制， 同时 SEI 膜的更新将造成 Li+和电解质的持续损耗，进而使电池容量下降；
某些电池体系从本质上看无法较好满足某些性能需求。例如从最本征的载流子传导与输运行为出发，锂电体系的“快充性”并非最优，主要系基于脱嵌机理，Li+的扩散系数普遍 比水系二次电池中的异相氧化还原反应的速率常数低数个数量级。此外，有机电解液的 离子电导率通常比水系电解液低 2 个数量级。因此，基于丰富的下游应用场景，不同场 景的性能要求不同，决定不同电池体系将在长时期内共存；
大容量领域的技术之争决定格局走向。大容量的市场意味着更大的份额，因此若某类体 系较好适应大容量市场的需求，产品的导入将使体系份额明显提升。车用动力领域对能 量密度的严格要求，使得较高比能的电池体系能够脱颖而出，对其他体系形成替代。
我们通过由表及里的方式探究影响电池性能的本质，在接下来的篇幅里，重点讨论影响性能 的本质要素。性能是与直观需求联系的概念，也是直击下游需求的痛点所在。我们选取较受 关注的几个性能指标开展探讨，包括能量密度、高倍率性能、循环性能和安全性能等。
高倍率性能：影响输出功率以及充电速度，本质是扩散能力
倍率指电池在规定时间内放出或达到额定容量所需的电流大小。倍率性能则为不同倍率充放 电电流下表现出的容量大小、保持率和恢复能力。尤其在高倍率充放条件下，对电池的性能 影响增大，包括寿命、安全性等，因此产业更关注高倍率性能。在高倍率放电下，一般会有 更大的输出功率，但前期化学电源主要应用于便携式电子设备，对功率要求不高，研究开发 重点主要聚焦在提高设备工作时间、便携性能以及安全性能等。
当化学电源应用于车辆时，对于高倍率性能要求更加严格，主要系输出功率影响着汽车的最 高时速、加速性能及爬坡性能，此外车用动力场景要求较好的快充能力。一般来说，当以高 倍率放电时，电池极化作用增强，电压下降导致比能量降低，因此常常是功率与能量不可兼 得的情况。以铅酸、镍氢、锂离子电池的一般情况来讲，铅酸电池的能量功率特性较差，而 锂离子电池的变化范围宽，镍氢电池具备较好的倍率性能但比能量较低。值得注意的是，长 时间的高倍率充放对于封闭的电池体系并不友好，因此我们认为短期内“换电模式”是一种 痛点解决方式，而长期视角下还应关注开放式电池如燃料电池体系的开发。
高倍率下的充放性能，实质是大电流条件下的反应速度保持能力，与电解质的电导率，以及 离子在电极、电解质和相关界面处的迁移能力相关。落实到具体参数，主要是正负极材料的 结构、尺寸、比表面积、导电性、孔隙率和电解质的传导能力、稳定性等方面，可以通过材 料改性来改善倍率性能。
循环性能：衡量使用寿命的指标，全生命周期多因素影响
在一定的放电制度下，电池容量降至规定值之前，电池所经受的循环次数，称使用周期。影 响电池循环寿命的主要因素有：在充放电过程中，反应条件如温度、电流密度、放电深度的 变化，将导致：电极活性表面积减小，使工作电流密度上升，极化增大；电极上活性物质脱 落或转移；电极材料发生腐蚀；电池内部短路；隔膜损坏和活性物质晶型改变，活性降低。
从电池产品的生产流程来考虑，多个方面会影响电池循环性能：（1）电池本身的设计，如原 材料的选择、正负极活性物质的配比、电解液的选择及用量等，都会影响电池充放电过程的 表现；（2）与电池制造过程的工艺相关，例如锂离子电池制造工艺的好坏影响电池的内阻大 小；（3）电池的使用方法，例如大电流充放电条件、充放电截止电压超限等都会造成结构的 损伤；（4）电池的使用环境，尤其是环境温度，对电池的循环寿命影响较大。
安全性能：商用首要考量的“红线”，持续改善增强可靠性
当下商用的各类电池均具有较好的安全性能，但不同类型电池的安全性能依然有所差异。铅 酸电池主要的安全隐患来自其构成材料，主要系硫酸溶液电解液稳定性较低，若发生漏液或 爆炸事故，造成的危害较大。此外，与锂离子电池相比，铅酸电池的安全保障也较少。对于 镍氢电池，其采用的物质材料与配备的安全阀等保障系统也提升了该类型电池的安全性。不 同类型的锂离子电池因电池材料的差异等原因，安全性各异，铁锂体系结构稳定安全性较好。
材料性能与工艺质量改善是提升安全性能的关键。要求电池的安全性好，即电池材料应具有 较好的化学稳定性和热稳定性，同时在电池制造方面，要求材料的匹配性要好，装配性能佳， 还需配备系统的电池保护措施，从整体上保障电池的安全工作。影响电池安全性能的关键因 素包括内部因素与外部因素，内部因素指构成电池的各部分材料的性能，外部因素指电池使 用过程中因操作不当带来的过充过放等现象。可以通过调控影响机制改善体系的安全性能。
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锂电池因高比能长循环等优势，在社会日常场景中持续渗透。全球碳中和目标下，新能源汽 车产业已率先发力，带动锂电体系迈入新增长。拉长周期看，我们认为，具有最优综合性能、 且能够不断升级的锂电池，未来仍将继续在动力领域扮演主导角色，并逐渐向固定式储能等 场景渗透。但需注意，锂电内部体系多种多样，以锂为核的技术迭代仍在进行，研发依然是 企业的重心。因此，持续关注动力电池的技术变化，更有利于找寻胜者，增加投资的确定性。
来源：DT新材料新材料智库
人间滚烫
地狱孤凉
你攥着糖的模样
是我不愿去撞的南墙
你散播着引力磁场
让我走得如此匆忙
可惜这世上
如何才能不负勇往
你是我凭空的臆想
是我徒手摘星的绝望
夜黑街头的酒酿
寻不到半点三二两
没有酒的徜徉
我该如何找寻方向
你是小孩承诺中的谎
是与我的误会一场
是穿遍的黄沙海洋
是我可望不可#手机摄影[超话]#
地狱孤凉
你攥着糖的模样
是我不愿去撞的南墙
你散播着引力磁场
让我走得如此匆忙
可惜这世上
如何才能不负勇往
你是我凭空的臆想
是我徒手摘星的绝望
夜黑街头的酒酿
寻不到半点三二两
没有酒的徜徉
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#刘宇宁新歌千里江山# [可怜]#刘宇宁千里江山mv# [心]#摩登兄弟[超话]#
哥下午好[心]
落笔青山慢如风
不枉急行这一生
谁扛得住山河重
千里翩翩入画中
见少年
鲜衣怒马勇
凭海望峥嵘@摩登兄弟刘宇宁
在心里，在路上，在找寻宁的方向中，用歌声把那些说不完的故事娓娓道来#千里江山-摩登兄弟刘宇宁[音乐]#
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