我國目前已是世界電池的主要生產(chǎn)國和消費(fèi)國，但在電池制備和應(yīng)用回收等方面還與發(fā)達(dá)國家存在較大差距。為了解現(xiàn)階段電池的技術(shù)發(fā)展，該文將從電池的發(fā)展背景、發(fā)展歷程、電池分類、應(yīng)用領(lǐng)域及評價等方面分析電池的發(fā)展過程，在文章末尾結(jié)合政策導(dǎo)向說明了電池的發(fā)展方向，為我國新能源行業(yè)的健康、穩(wěn)步、持續(xù)發(fā)展提供了支撐和支持。

電池作為儲備能源和動力能源，其用途越來越廣泛。目前我國已成為世界電池的主要生產(chǎn)國和消費(fèi)國，但由于我國涉足電池產(chǎn)業(yè)落后于國外發(fā)達(dá)國家近半個世紀(jì)，使得我國在電池基礎(chǔ)研究上還相對落后于國外發(fā)達(dá)國家。為了縮小差距，趕超發(fā)達(dá)國家的電池技術(shù)，該文將從電池分類、制備及應(yīng)用等方面來分析電池的技術(shù)發(fā)展，以便促進(jìn)我國新能源行業(yè)健康穩(wěn)步發(fā)展。

1、 電池的分類

電池的分類方法比較多，但可歸結(jié)為3類，第一類按使用電解液的類型可分為：酸性電池、堿性電池、中性電池、有機(jī)電解質(zhì)溶液電池和固體電解質(zhì)電池；第二類按其工作性質(zhì)及儲存方式可分為：一次電池、二次電池、儲備電池和燃料電池。第三類按電池所用正、負(fù)極材料劃分包括：鋅系列電池、鎳系列電池、鉛系列電池、鋰離子電池、鋰錳電池、二氧化錳系列電池、空氣（氧氣）系列電池等[1]。以上分類方法有交叉，也有融合，但業(yè)界認(rèn)為按工作性質(zhì)和儲存方式分較為合理。

2、 電池應(yīng)用領(lǐng)域及評價分析

一次電池：一次電池即原電池，俗稱“用完即棄”電池，是放電后不能再充電使其復(fù)原的電池，現(xiàn)有鋰氟電池、堿性電池、鎳鋅電池、鋰錳電池和錳鋅電池。

1、 應(yīng)用領(lǐng)域：主要與民生相關(guān)，比如電筒、收音機(jī)以及現(xiàn)代化的電子血壓計、電動玩具、醫(yī)療器具和電腦等。

2、評價分析：

優(yōu)點(diǎn)：一次電池?zé)o需充電即可使用、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一、型號規(guī)格齊全、與現(xiàn)有電子產(chǎn)品配套完備、互換性強(qiáng)、自放電低等一系列特點(diǎn)，受到市場消費(fèi)者的青睞，特別是在自然災(zāi)害、停電或無電或野外的時候，更加顯示出其獨(dú)特的作用。

缺點(diǎn)：內(nèi)阻大、負(fù)載能力較低且只能放電一次，就得棄用。廢電池中含有大量的重金屬如汞、鎘、鉛、鎳以及酸、堿等有毒有害物質(zhì)，泄漏到環(huán)境中，造成的污染和危害很大。進(jìn)入水體后毒性顯強(qiáng)，大量富集在魚、貝殼類體內(nèi)，揮發(fā)后不僅對大氣產(chǎn)生極大的污染，而且對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

二次電池：二次電池是利用化學(xué)反應(yīng)的可逆性，組建成一個新電池，即當(dāng)一個化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能之后，還可以用電能使化學(xué)體系修復(fù)，然后再利用化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為電能的電池，目前有鉛酸電池、鎳鎘電池、氫鎳電池和鋰離子電池等。

2. 應(yīng)用領(lǐng)域：二次電池市場目前正處于轉(zhuǎn)型期，其應(yīng)用領(lǐng)域較廣，主要有3C市場和新能源汽車、風(fēng)電儲能和太陽能儲能等。全球的前三供應(yīng)市場為：日本，第一，全球二次電池主要供應(yīng)國，市場占有率約65%；韓國，第二，全球市場占有率約22%左右；中國，第三，正成長為全球最大的電池制造國和消費(fèi)國。

2 評價分析：

優(yōu)點(diǎn)：由于其種類不同，在使用過程中優(yōu)點(diǎn)各異。鉛酸電池的優(yōu)點(diǎn)，廉價、大功率放電、浮充性能好、低溫放電性能好；鎳鎘電池的優(yōu)點(diǎn)，大功率放電穩(wěn)定、價格比較便宜；鎳氫電池的優(yōu)點(diǎn)，比容量高、高低溫性能好、無記憶效應(yīng)、大功率放電好、無污染、安全性高；鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)，比能量高、小巧、重量輕、無污染、無記憶效應(yīng)。

缺點(diǎn)：鉛酸電池主要用于汽車、摩托車充電電瓶及UPS后備電源，污染環(huán)境、比容量和比能量小、不便攜帶；鎳鎘電池用于電動工具及少數(shù)電動玩具、隨身聽，易造成污染環(huán)境、對人體有害、具有記憶效應(yīng)、比容量低于鎳氫電池；鎳氫電池用于電動工具、電動玩具、電動自行車、電動滑板、無繩電話、隨身聽、后備電源、各種設(shè)備的內(nèi)置電源，其比能量低于鋰離子電池，價格高于鎳鎘電池；鋰離子電池用于手機(jī)、手提電腦等，其缺點(diǎn)是安全性能差、大功率放電較差、價格貴。

儲備電池：儲備電池是一類特殊形式的原電池，其電極活性物質(zhì)與電解質(zhì)分開存放，無自放電，可長時間貯存（5～10年）而不需維護(hù)。當(dāng)需要電池供電時，可用一定的機(jī)構(gòu)使電解液或水（溶劑）使其激活，一次完成放電。

1 應(yīng)用領(lǐng)域：儲備電池可分為液體激活儲備電池和熱激活電池兩大類。主要用作應(yīng)急電源以及各種軍事武器裝備電源等。

2 評價分析：

優(yōu)點(diǎn)：常溫時電池自放電少，儲存時間長；激活時間短；內(nèi)阻低；工作電壓高；工作溫度范圍寬；使用方便。

缺點(diǎn)：穩(wěn)態(tài)放電電流密度、脈沖放電電流密度較高，電池組的性能有待提高。

燃料電池：燃料電池是將反應(yīng)物的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的一種高效、清潔的電化學(xué)發(fā)電裝置。

1 應(yīng)用領(lǐng)域：燃料電池在固定型、便攜式和車載等方面都表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。主要有醫(yī)院、學(xué)校、辦公樓、汽車、火車、飛機(jī)、電動工具、報警器、電話、電腦等。

2 評價分析

優(yōu)點(diǎn)：具有其他能量轉(zhuǎn)換裝置所不具備的優(yōu)越性，能量轉(zhuǎn)換效率高、環(huán)境友好、具備快速的負(fù)載響應(yīng)速度和良好的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)特性。

缺點(diǎn)：市場價格較為昂貴、高溫時壽命和穩(wěn)定性不理想、缺少完善的燃料供應(yīng)體系等。

光伏電池

太陽能（簡稱光伏電池）用于把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目前地面光伏系統(tǒng)大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。

1、 應(yīng)用市場及領(lǐng)域：主要用于空間站、汽車、飛機(jī)、手機(jī)、充電器、LED燈、發(fā)電站等[2]。

2 應(yīng)用過程中的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、體積小且輕；易安裝、易運(yùn)輸、建設(shè)周期短；容易啟動、維護(hù)簡單、隨時使用、保證供應(yīng)；清潔、安全、無噪聲；可靠性高、壽命長；太陽能無處不有，應(yīng)用范圍廣；降價速度快，能量償還時間有可能縮短。

缺點(diǎn)：能量分散、占地面積大；間歇性大，除了晝夜周期變化外，太陽能光伏發(fā)電還常常受云層變化的影響；大功率光伏電站的控制運(yùn)行比常規(guī)火電廠、水電站、核電廠要復(fù)雜；地域性較強(qiáng)。

其他電池：除以上介紹的電池外，還有鈉-硫電池、固體電解質(zhì)電池、熱電池、鋅空電池、鋰空電池、鋁空電池等，這些電池也屬于二次電池，同樣具有二次電池的共同優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，不同之處主要在于電池的電能轉(zhuǎn)化率、電性能發(fā)揮以及電池的生產(chǎn)成本上，在此不一一詳述，主要原因是其產(chǎn)業(yè)化道路還需要相當(dāng)一段時間。

3 、電池發(fā)展方向：新能源汽車的發(fā)目前已上升為世界各國的戰(zhàn)略發(fā)展層面，我國將以“中國制造2025”的基本要求為主線，提出2020年部分和2025年全面實(shí)現(xiàn)中國化學(xué)電源強(qiáng)國的目標(biāo)。其中，特別提出將新能源汽車與再生能源儲能直接關(guān)聯(lián)的蓄電池產(chǎn)業(yè)（含整個產(chǎn)業(yè)鏈）作為重點(diǎn)，制定出“十三五”更為清晰的具體目標(biāo)與可實(shí)施方案等，以確保我國能源行業(yè)的健康、持續(xù)和快速發(fā)展，為我國“十三五”國民經(jīng)濟(jì)、社會、國防現(xiàn)代化全面發(fā)展提供重要支撐。基于此，提高能量密度和安全性以及降低生產(chǎn)成本是能源改革的重點(diǎn)和發(fā)展方向，綜合研究產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀，可以得出，電池技術(shù)將出現(xiàn)百花齊放的局面，比如一次電池高端領(lǐng)域鋰氟電池是未來發(fā)展方向，二次電池領(lǐng)域發(fā)展方向比較復(fù)雜，但最終市場占有率最高的可能會是燃料電池。再者，電池技術(shù)的發(fā)展還要取決于電池應(yīng)用和制備過程中對環(huán)境的影響和對資源的依存度，現(xiàn)國內(nèi)外學(xué)者都在對電池技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)研究，雖部分實(shí)驗(yàn)室取得了階段性進(jìn)展，但真正產(chǎn)業(yè)化實(shí)施和轉(zhuǎn)化還需要較長時間。因此，結(jié)合當(dāng)前市場狀況及下游技術(shù)發(fā)展，鋰離子電池在未來10年內(nèi)仍將占據(jù)主流地位。