¿Cuál es la diferencia entre "batería de iones de litio de potencia" y "batería de iones de litio 3C de consumo"?

En función de sus diferentes aplicaciones, las baterías de litio pueden dividirse en baterías de litio para pequeños consumidores (3C), baterías de iones de litio para herramientas eléctricas y de potencia, y baterías de iones de litio para grandes almacenamientos de energía.

Desde el punto de vista de su desarrollo, las baterías de iones de litio se utilizaron primero principalmente en el campo de las 3C, es decir, las baterías de litio de consumo. Con el desarrollo de la tecnología y la mejora continua del rendimiento de las baterías, las baterías de iones de litio se están utilizando gradualmente para proporcionar energía a herramientas eléctricas, vehículos eléctricos y otros vehículos, es decir, baterías de potencia. Además, el desarrollo del campo del almacenamiento de energía ha creado una nueva demanda de mercado para las baterías de iones de litio.

En el caso de las baterías de litio con muchas vías técnicas, ¿sus ventajas son diferentes en los distintos segmentos del mercado? ¿Cuáles son las características de las "baterías de iones de litio de potencia" y las "baterías de iones de litio 3C de consumo" en los dos campos de aplicación más populares? Veámoslo a continuación.

La demanda de baterías de alimentación y de productos 3C es muy diferente

Las baterías de iones de litio de consumo se utilizan principalmente en productos electrónicos de consumo como teléfonos móviles, ordenadores portátiles, cámaras digitales, cámaras de vídeo digitales, fuentes de alimentación móviles y juguetes eléctricos, es decir, celdas y módulos de baterías de litio de los denominados "productos 3C". Caja cuadrada y blanda, batería.

Las baterías de iones de litio de tipo eléctrico se utilizan principalmente para celdas y módulos de baterías de litio de baterías eléctricas, como las de los vehículos eléctricos y las herramientas eléctricas. Según sus características de aplicación, las dos principales diferencias son las siguientes:

Las baterías de iones de litio necesitan más consideración en cuanto a fiabilidad y consistencia. Al fin y al cabo, se necesita mucho tiempo (de 5 a 10 años como mínimo), entornos adversos (bajas temperaturas en invierno, exposición a la luz solar en verano, lluvia y nieve) y un gran número de baterías utilizadas en serie y en paralelo. Lo ideal es que la probabilidad de que surjan problemas con las baterías (seguridad, almacenamiento, ciclos, etc.) sea inferior a 1 entre 100 millones (por supuesto, para las baterías de consumo de gama más alta, Apple también exige a los proveedores que alcancen este nivel).

En cuanto a la fiabilidad, las baterías eléctricas suelen diseñarse con más redundancia, utilizando separadores, láminas y carcasas más gruesas, por lo que la densidad energética es aproximadamente la mitad que la de las baterías de consumo.

Las condiciones de uso de las baterías de iones de litio de consumo son relativamente menos severas, y no hay necesidad de fiabilidad a largo plazo (no es necesario que el ciclo sea demasiado bueno, porque de todos modos se sustituirá en uno o dos años), normalmente se utilizan solas y por lo general no necesitan ser emparejadas, por lo que no hay muchos requisitos de consistencia, pero como los teléfonos móviles y las tabletas de consumo tienen un espacio limitado y son muy preciados, las baterías de iones de litio de consumo tienen requisitos estrictos en cuanto a tamaño, capacidad y densidad de energía.

Las baterías de consumo de gama alta utilizan las tecnologías y los materiales más avanzados, mientras que las baterías de potencia requieren un control de procesos, un control de la consistencia y una gestión de la calidad más avanzados.

Tipo de batería de litio

Las baterías de litio se componen principalmente de materiales de electrodos positivos, materiales de electrodos negativos, separadores, electrolitos y carcasas de batería. Entre ellos, el material del electrodo positivo es el factor decisivo de su rendimiento electroquímico, que desempeña un papel protagonista en la densidad energética y las prestaciones de seguridad de la batería.

Las baterías de litio se dividen generalmente en función del sistema de materiales del cátodo, que puede dividirse en varias vías técnicas, como el cobalato de litio, el manganato de litio, el fosfato de hierro y litio y los materiales ternarios.

Campo de la batería de alimentación

La batería ternaria y el fosfato de hierro y litio son compatibles.
El material del electrodo positivo es el material clave de las baterías de iones de litio, que es crucial para el rendimiento y tiene un alto grado de diferenciación y una elevada relación de costes, especialmente para los coches eléctricos, donde el coste de la batería representa alrededor de 40% del coste unitario.

Las necesidades de los distintos campos de aplicación determinan la tendencia de desarrollo de la tecnología catódica. El fosfato de litio y hierro se está rejuveneciendo en el almacenamiento de energía y los turismos de baja resistencia gracias a su rentabilidad y sus ventajas de seguridad, y el ternario de alto níquel está ampliando su cuota en los turismos de alta resistencia gracias a sus ventajas de alta densidad energética.

En la actualidad, el mercado de las baterías eléctricas incluye principalmente las baterías ternarias de litio, las baterías LiFePO4, las baterías LiMn2O4, las baterías de titanato de litio (denominadas así según la forma del material del electrodo positivo), etc. A juzgar por el emparejamiento global de las baterías de potencia, las baterías ternarias de litio y las baterías LiFePO4 ocupan la mayor parte del mercado de baterías de potencia. Por supuesto, hay otro material de cátodo que merece atención en el campo de las baterías de potencia: NCA níquel-cobalto-aluminio (8:1,5:0,5), que tiene una alta densidad de energía simple, pero el umbral también es muy alto.

Batería de consumo 3C

Crece la demanda de óxido de litio y cobalto, y los materiales ternarios penetran gradualmente.
Aunque los materiales catódicos de óxido de cobalto y litio presentan desventajas como su elevado coste (precio caro del cobalto), su escaso rendimiento cíclico y sus pobres prestaciones de seguridad. Sin embargo, debido a su alta densidad de tomas y su elevada tensión de funcionamiento, sigue teniendo ventajas en el campo de los productos electrónicos ultrafinos. En la actualidad, la demanda de aplicaciones en el campo de los teléfonos inteligentes de gama media-alta, los ordenadores portátiles y las tabletas se mantiene estable.

Al mismo tiempo, debido a la sustitución de los teléfonos móviles 5G, el aumento de la carga de un solo teléfono móvil y la continua aparición de nuevos productos electrónicos de consumo, como drones de consumo, auriculares TWS y cigarrillos electrónicos, todo lo cual ha traído una cierta demanda del mercado de materiales catódicos de óxido de cobalto de litio.

El óxido de litio y cobalto tiene las ventajas de una estructura estable, un alto índice de capacidad, un excelente rendimiento del proceso y una densidad energética volumétrica. La desventaja es que la seguridad es escasa, el coste es muy elevado, la vida útil es media y la estabilidad del material no es muy buena.

El LCO tiene la mayor densidad de compactación y la mayor densidad energética volumétrica en el volumen limitado de la electrónica de consumo. Excelente densidad de toma y la densidad de energía volumétrica, el rendimiento del ciclo y el rendimiento de alta y baja temperatura, aumentando el potencial de corte de carga puede mejorar aún más la densidad de energía de LCO, por lo que de alta tensión, material de óxido de cobalto de litio de alta compactación es la dirección futura.

En general, tras la modernización técnica, el óxido de cobalto y litio es básicamente seguro en condiciones normales de uso, y su posición en los pequeños productos electrónicos de gama alta es inamovible. Por supuesto, debido a la extraordinaria ventaja de costes de los materiales ternarios en comparación con el óxido de cobalto de litio, la tasa de penetración en el mercado de algunos productos electrónicos 3C de gama baja, como los tesoros de carga, los juguetes eléctricos y los productos eléctricos para el hogar, mantendrá una tendencia al alza en el futuro, y los materiales ternarios para cátodos están penetrando gradualmente en parte del mercado descendente.

¿Cuál es la perspectiva de mercado de las pilas de consumo y las pilas eléctricas?

Impulsado por las tecnologías emergentes y los cambios en la tecnología energética, el sector mundial de las baterías de litio ha entrado en una etapa de rápido crecimiento. Se espera que el mercado mundial de baterías de litio crezca a una tasa anual compuesta de 14,3% de 2020 a 2025, y que el tamaño del mercado supere los $100.000 millones en 2025.

Los productos mundiales de baterías de iones de litio se utilizan principalmente en vehículos de consumo y eléctricos. El mercado de vehículos de nueva energía sigue creciendo, y la estructura del mercado mundial de baterías de iones de litio ha cambiado.

Pilas de consumo

El mercado descendente de las baterías de consumo incluye principalmente tres categorías: teléfonos móviles, ordenadores portátiles (incluidas las tabletas) y otros (principalmente baterías pequeñas, incluidos los wearables inteligentes, las herramientas eléctricas, los drones, etc.), de los cuales los teléfonos móviles y las baterías para ordenadores portátiles son actualmente el principal mercado de baterías.

Después de 2010, los teléfonos inteligentes reemplazaron a los teléfonos tradicionales y se convirtieron en la corriente principal, y el mercado de teléfonos inteligentes marcó el comienzo de una explosión. La tasa de crecimiento compuesto de la industria de 2009 a 2018 alcanzó 28%; en 2018, las ventas alcanzaron un punto máximo, y la industria llegó a un estado de saturación; el mercado de teléfonos móviles ha entrado en un juego de acciones. En la era, la competencia de la industria se ha intensificado, y se han impuesto mayores requisitos a las capacidades de investigación y desarrollo de tecnología e iteración de productos de los fabricantes de teléfonos móviles.

Según los datos, el CR5 mundial de teléfonos inteligentes representará 71% en 2020. En el futuro, la fuerza de I+D y la imagen de marca del mercado de la telefonía móvil desempeñarán un papel más destacado, y se espera que la concentración del sector siga mejorando.

La concentración de la industria de teléfonos inteligentes sigue aumentando, y se espera que la industria mundial de teléfonos inteligentes vuelva a un crecimiento positivo en 2021. La acumulación de la demanda y la marea de la sustitución 5G son los temas principales. IDC prevé que la penetración de smartphones 5G supere las 40% en 2021 y las 69% en 2025.

Las ventas mundiales de ordenadores portátiles alcanzaron una fase de saturación en torno a 2010, y se mantuvieron en unos 160 millones de unidades después de 2013; debido a la demanda de oficinas remotas y enseñanza en línea en los últimos 20 años, las ventas de ordenadores portátiles han aumentado significativamente, y los envíos han vuelto a superar los 200 millones de unidades y han alcanzado un nuevo máximo. Se estima que en los próximos tres años las ventas se mantendrán en torno a los 200 millones de unidades.

Según los datos, en 2020, la CR5 mundial de ordenadores portátiles representará 79%. De forma similar a la industria de la telefonía móvil, el aumento de la concentración de la industria de ordenadores portátiles favorecerá el crecimiento de los envíos de las empresas de baterías de cabeza.

Batería

Se espera que los vehículos eléctricos representen casi la mitad de las ventas mundiales de turismos en 2030. Según IDC, impulsado por las políticas, el mercado chino de vehículos de nueva energía experimentará un fuerte crecimiento en los próximos cinco años, con una tasa de crecimiento anual compuesto (TCAC) del 36,1% de 2020 a 2025.

En 2020, las ventas mundiales de vehículos eléctricos superarán los 3 millones, y la capacidad instalada de baterías de potencia superará los 130 GWh; se estima que en 2025, la escala de vehículos eléctricos mundiales superará los 17 millones, y la escala de baterías de potencia superará los 1.000 GWh, y la industria entrará oficialmente en la era de los TWh.

En el caso de las baterías para electrónica de consumo, quien tiene el escenario de aplicación es quien gana el mundo.

Capacidad

En la actualidad, EVE Lithium tiene una capacidad de 6Gwn de baterías de hierro-litio, 3Gwh de baterías ternarias soft pack y 2GWh de baterías ternarias cuadradas. La capacidad de producción prevista es de hierro-fosfato de litio: 20GWh cada una en Huizhou y Jingmen, y de soft pack ternario: Huizhou Yiwei Jieng 10Gwh , ternario cuadrado: alcanzará los 10GWh a finales de 2021. Los clientes de apoyo incluyen baterías de hierro-litio: Nanjing Jinlong, Yutong bus, ternario de paquete blando: Daimler, Hyundai-Kia, Xiaopeng, Hezhong Automobile, ternario cuadrado: BMW Brilliance

Sunwoda tiene tres líneas de producción con una capacidad total de producción de 4GWh, 2 líneas HEV + 1 línea BEV, unos 2Gwh. Se espera añadir 2-4GWh en 2021.
Entre los clientes que la apoyan figuran Volvo, Dongfeng Liuzhou Automobile, Renault Nissan

Productos y clientes

Productos y clientes de pilas de consumo.
Los productos de EVE en el campo del consumo de energía de litio incluyen cilindros ternarios, baterías primarias de litio y baterías de granos de oro. Los principales clientes son TTI, Mavericks, compañías eléctricas y Samsung, con una capacidad de producción total de 350 millones.

Los productos de consumo de Sunwoda incluyen productos digitales de telefonía móvil, ordenadores portátiles, baterías de caja de carga Airpods, clientes Apple, Xiaomi, OPPO, Lenovo, Microsoft, etc., con una capacidad de producción total de 374 millones de unidades.