前言

人类对电能存储的迫切需求，催生了电池技术。并且，随着需求的变化，电池技术也在飞速更新迭代。其中，一项显著变革，极大拓宽了电池产品的应用，那就是二次电池的研发成功。电池诞生之初，限于材料选取和技术壁垒，普遍为高污染的一次性电池。

这种电池不仅污染环境，而且还需频繁更换， 十分不便。而随着新材料的发掘和实验，二次电池被研发出来，这种能循环使用，环境友好的电池类型很快获取市场青睐，甚至引发了电池产品的新一轮增长周期。接下来，电池交易网给大家详细介绍下二次电池。

二次电池简介

二次电池，又称可充电电池，是一种能够通过电化学反应在充放电过程中存储和释放能量的电源。它们利用化学反应的可逆性，允许电池在放电后通过充电恢复其能量存储能力，实现数千次的循环使用。

相较于一次性电池，二次电池具有更高的能源效率和经济性，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能系统等多个领域。随着技术的进步，二次电池的能量密度、循环寿命和安全性不断提升，它们已成为推动新能源技术发展和实现可持续发展目标的关键组件。

二次电池的分类

锂离子电池（LIB）

锂离子电池（Lithium-ion Battery, LIB）是一种高效的可充电电池，其工作原理基于锂离子在正负极之间的移动。这种电池由正极（含锂化合物）、负极（碳素材料）、电解液和隔膜四个主要部分组成。根据正极材料的不同，锂离子电池可以分为多种类型，如钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元电池等。它们广泛应用于消费电子、新能源汽车以及储能系统等领域。

锂离子电池的工作原理通常被描述为“摇椅式”，在充电时，锂离子从正极脱出并通过电解液移动到负极，嵌入负极材料中；放电时，锂离子则从负极脱出并重新嵌入正极。这种电池以其高能量密度、长循环寿命和高、低温性能而受到市场的青睐。

近年来，全球锂离子电池市场出货量持续增长，2022年全球锂电池行业出货量达到957.7GWh，同比增长70.3%，其中动力电池和储能电池的增长尤为显著。中国作为全球重要的锂电池生产和出口国，其锂电池出货量在2022年达到750GWh，同比增长超过130%。

锂离子电池的技术发展也在不断进步，包括新材料的应用和新产品的研发。例如，高镍低钴电池、硅负极材料电池、固态电池等创新产品得到快速发展，提升了电池的性能和安全性。

锂离子电池的主要性能指标包括电池容量、内阻、电压、放电平台时间、充放电倍率、自放电率、效率和循环寿命等。这些指标决定了电池的使用性能和适用领域。

镍氢电池（NiMH）

镍镉电池（NiCd）是一种早期广泛应用的可充电电池，它以镍氧化物和镉作为电极材料，氢氧化钾作为电解质。镍镉电池具有多个优点，包括能够承受大电流放电、耐过充放电能力强、维护简单，并且自放电率较低。这种电池可以重复500次以上的充放电，经济耐用，放电时电压变化很小，非常适用于直流电源。

镍镉电池的工作原理基于正极的氢氧化镍和负极的镉之间的化学反应。在放电过程中，负极的镉与氢氧化钠中的氢氧根离子反应生成氢氧化镉并释放电子，而正极的二氧化镍与水反应生成氢氧化镍和氢氧根离子。充电过程则相反，氢氧化镉和氢氧化镍在电流作用下恢复到原来的状态。

然而，镍镉电池也存在一些缺点。最显著的是“记忆效应”，如果电池在充电前未完全放电，长期这样使用会导致电池容量降低。此外，镉是有毒的，对环境和人体健康构成威胁，因此镍镉电池的使用已经受到限制，逐渐被淘汰。

镍镉电池的应用领域包括便携式电子设备、专业摄像设备、电动工具、应急照明系统、电信备用电源以及太阳能储能系统等。它们在长时间放置后仍能保持性能，且能在较宽的温度范围内使用。

铅酸电池

铅酸电池是一种广泛应用的可充电电池，以其结构简单、成本低廉、维护方便而著称。它们由铅和氧化铅作为电极材料，硫酸作为电解液，通过电化学反应实现充放电过程。铅酸电池能够提供稳定的直流电源，具有较高的放电率和深循环能力，尤其适合用作汽车的启动电源和作为备用电源系统。然而，它们的能量密度相对较低，导致电池重量较重，且含有有害物质，需要安全回收处理。

尽管铅酸电池在便携性和能量密度方面存在局限性，但它们在特定应用领域仍具有竞争力，特别是在需要高可靠性和成本效益的场合。随着环保意识的提高和技术的发展，铅酸电池的制造和回收过程也在不断优化，以减少对环境的影响。同时，铅酸电池技术也在不断进步，例如通过改进材料和设计来提高性能和寿命，确保其在现代电源需求中保持相关性。

其他类型

二次电池种类繁多，除了以上例举的两种，还有钠硫电池、锂硫电池等各种类型，限于篇幅，这里不再赘述。

工作原理

二次电池的工作原理也是基于化学能与电能的转换。在充放电过程中，电池内部的化学反应是可逆的，这允许电池能够反复进行充放电循环。放电时，化学能转化为电能释放出来；充电时，电能则驱动化学反应逆转，为下一次放电做准备 。

 

以锂离子电池为例，上面就是它的工作原理。

二次电池特点

二次电池，也称为充电电池或蓄电池，通过可逆的化学反应在放电后能再次充电使用，具有广泛的应用范围和重要的市场地位。以下是二次电池的主要特点：

可循环使用

与一次性电池相比，二次电池最大的特点是可以多次充放电循环使用，这使得它们在长期使用中更为经济和环保。也是由于这一特点，二次电池有一项与其他电池不同的核心参数，称为循环寿命，作为衡量电池可循环使用的指标。

能量转换效率高

二次电池要进行循环充放，要求具有较高的能量转换效率，才能保证在多次循环后性能不衰减太快。所以对电解质、正负极材料要求较高，能够有效地将储存的化学能转换为电能。

种类多样

二次电池种类繁多，包括锂离子电池、镍镉电池、镍氢电池、铅酸电池等，不同类型有不同的性能特点和应用领域。

应用领域广泛

二次电池由于可循环利用，能量转换效率好，且一般对经济友好，所以应用领域很宽，被广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、储能系统、航空航天、医疗设备等多个领域。

应用领域

便携式电子设备

二次电池在便携式电子设备中扮演着至关重要的角色，它们提供了必需的移动电源，使得智能手机、笔记本电脑、平板电脑等设备能够随身携带并远离固定电源使用。这些电池具有高能量密度和良好的循环寿命，能够满足现代电子设备紧凑设计和长使用时间的需求。随着技术的进步，二次电池正变得更加安全，快速充电能力的提升也极大地增强了用户体验。

 

此外，随着可穿戴设备和物联网技术的兴起，二次电池的应用范围进一步扩大。这些设备往往对电池的形状、体积和集成度有特殊要求，推动了全固态电池和其他新型电池技术的发展。全固态电池以其高安全性和灵活性，为设计师提供了更大的设计自由度，有助于实现设备的个性化和功能化。同时，二次电池的进一步小型化和轻量化，也促进了便携式电子设备向更高性能和更广泛应用场景的方向发展。

电动汽车（EV）

二次电池在电动汽车（EV）中扮演着至关重要的角色，它们是车辆的主要动力来源。这些电池具有高能量密度和功率密度，能够提供快速充电和长续航里程，满足现代电动汽车对高效能源存储的需求。随着技术的不断进步，包括锂离子电池在内的二次电池正在变得更加安全、可靠，并且具有更长的使用寿命。此外，电池制造商正致力于通过新材料和设计创新来进一步提升电池性能，以适应电动汽车市场的快速发展。

 

同时，随着电动汽车的普及，电池的回收和再利用也成为行业关注的焦点。退役的电动汽车电池仍然保有相当一部分的储电能力，可以用于储能系统、备用电源等其他应用，实现电池的梯次利用。这不仅有助于降低电池的整体使用成本，也是推动可持续能源发展和循环经济的重要途径。政府和企业正通过制定政策和探索创新模式，来优化电池的回收流程，提高资源的循环利用率，减少对环境的影响。

储能系统

二次电池在储能系统中的应用至关重要，它们为电网储能、可再生能源并网、微电网以及分布式能源系统提供了高效的能源管理方案。这些电池能够平滑可再生能源的间歇性输出，提高电网的稳定性和可靠性，同时在电网负荷高峰时提供必要的能量支持。随着技术的进步，尤其是成本的降低，二次电池在储能领域的应用正迅速增加，得到了政策的大力支持，并预计在未来几年将继续保持高速发展的态势。

 

同时，新型储能技术如压缩空气储能、液流电池和钠离子电池等也在不断涌现，进一步推动了储能市场的发展。尽管在快速发展的过程中可能会遇到如产能过剩、贸易壁垒和国际标准适应等挑战，但整体而言，二次电池在储能系统中的应用前景广阔，有望在全球能源转型和升级中扮演更加关键的角色。

军事和航天

 

军事领域：二次电池，尤其是锂离子电池，因其高能量密度、高电压、长循环寿命和良好的安全性能，在单兵作战系统、潜艇、鱼雷、无人机等军事装备中得到广泛应用。它们提供了持久稳定的电源，减轻了士兵的负重，增强了作战的灵活性和机动性 。

 

航天领域：在航天器上，二次电池作为电源系统的重要组成部分，为有效载荷和各服务系统提供稳定电能。锂离子电池由于其较高的比能量和长使用寿命，在航天器中逐渐替代了传统的镉镍和氢镍电池。它们不仅用于小型探测器，也被应用于国际空间站等大型航天设备

医疗设备

二次电池在医疗设备中的应用至关重要，它们为各种便携式和固定式医疗设备提供稳定和可靠的电力。这些设备包括心脏起搏器、除颤器、血糖监测器、便携式B超机、心电图机等。二次电池的高能量密度和长循环寿命使其成为医疗设备的理想选择，同时，它们必须满足严格的安全和性能标准，以确保在关键医疗应用中的可靠性。

 

在医疗领域，二次电池的设计和制造需遵循特定的安全法规和认证标准，如IEC 62133、UL 2054、ISO 13485和IEC 60601-1等。这些标准涵盖了电池的生物相容性、安全功能、以及在患者附近使用时的特殊要求。医疗设备电池制造商需确保其产品在设计、制造和服务过程中符合这些严格的安全和性能要求，以降低患者风险并确保使用安全。此外，电池还必须具备耐高温、耐低温、耐高湿等环境适应性，以适应不同的医疗使用场景。

市场现状与未来趋势

二次电池市场现状与未来趋势的分析可以从全球市场规模、技术发展趋势以及政策与法规影响三个方面进行探讨。

全球市场规模分析

首先，从全球市场规模来看，二次电池行业正处于快速发展阶段。随着全球能源结构的转型和对可持续能源需求的增长，二次电池在各个领域的应用不断扩大，推动了市场的快速增长。例如，便携式电子设备、电动汽车、可再生能源存储系统的需求增加，带动了二次电池行业的新一轮增长。预计未来几年，这一市场将继续保持高速增长的态势 。

技术发展趋势

其次，技术发展趋势方面，二次电池技术不断进步，能量密度、循环寿命和安全性得到了显著提升。锂离子电池因其高能量密度、低自放电率和较好的循环性能而占据主导地位。同时，新型电池技术如柔性电池、酶生物燃料电池等也在不断涌现，为行业带来了新的发展方向。这些技术的发展不仅提高了电池性能，也为解决电池的环境影响和可持续性问题提供了可能 。

政策与法规影响

最后，政策与法规的影响对二次电池行业的发展同样重要。例如，欧盟新电池法的实施对电池制造商以及使用电池的医疗设备行业带来了深远的影响。新法规强调了电池的安全使用和处理，对电池的可拆卸性、可更换性以及废电池管理提出了新的要求。这些政策的实施可能会增加医疗设备制造商的负担，影响设备设计、ESG政策和废物管理运营 。同时，这些法规也推动了行业向更环保、更可持续的方向发展。

电池交易网总结

二次电池，作为可充电电池的代表，正日益成为现代社会能源存储的关键技术。它们以其可循环使用、高能量转换效率、多样化类型、广泛适用领域以及对环境友好等特点，支撑着从便携式电子设备到电动汽车、从储能系统到军事和航天等多个行业的发展。随着技术的不断进步，特别是锂离子电池的快速发展，二次电池的能量密度、循环寿命和安全性得到了显著提升，进一步巩固了其在市场上的地位。

当前，全球二次电池市场正处于快速增长期，受益于全球能源结构的转型和对可持续能源需求的增长。技术创新，包括新材料的应用和新产品的研发，为电池性能的提升和成本的降低提供了动力。同时，政策与法规的积极影响，如欧盟新电池法的实施，推动了行业向更环保和可持续的方向发展，同时也对医疗设备制造商提出了新的挑战和要求。