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鋰電池正極材料技術發展趨勢和未來展望

鉅大LARGE  |  點擊量:3755次  |  2019年09月12日  

鋰電池正極材料技術發展趨勢和未來展望。鋰離子電池的核心材料是正極材料,直接影響著其安全性、循環壽命和成本等。鋰電池是新能源汽車的核心零部件之一,鋰電池正極材料對其安全性、循環壽命等性能影響巨大,對新能源和新能源汽車等戰略新興產業迅速崛起至關重要。


鋰電池正極材料技術發展趨勢


1.動力鋰電正極材料集中于多元材料,向單晶化和高鎳發展


多元材料鎳(Ni)、鈷、錳元素比例可以調整,且隨著鎳含量提高,材料克比容量提高,電池的能量密度也不斷提升。同時由于鈷原料的成本較高,鈷價波動振幅也較大,導致高鈷低鎳的多元材料的成本居高不下,鋰電企業為了降低成本和尋求更高能量密度的材料,傾向于采用Ni含量比較高的NCM622,NCM811和NCA。


高端的鋰電多元材料綜合使用摻雜和多元化包覆工藝,減小材料與電解液之間的副反應,確保在高電壓下二次顆粒多元材料結構亦可穩定存在,不產生結構坍塌。另外,材料廠商開發出另一種單晶型高電壓多元材料,這種材料具有較好的層狀結構,從而提高材料在高電壓下的循環性能。在3~4.4V工作電壓下,可以提高鋰離子傳遞效率,多元材料的放電比容量可提升15%以上。


2.小型鋰電池正極材料向高電壓低鈷化方向發展


小型數碼市場側重鋰電池能量密度和安全性。在高電壓鈷酸鋰的工作電壓持續提升至4.45V以后,高電壓多元材料也成為數碼鋰電池正極材料發展的主要研究方向。鋰電廠商開始在4.40V以下的產品中逐漸采取鈷酸鋰摻混多元材料的方式,達到降成本的目的。可以想見,多元材料替代鈷酸鋰的技術日趨成熟,多元材料的應用將更為廣闊,而且這種低成本替換將是不可逆的。


3.儲能鋰電池正極材料


磷酸鐵鋰相對其他鋰離子電池密度較小,但是它成本低,安全性高,電池壽命較長。從循環壽命和未來成本的降低空間看,磷酸鐵鋰電池是比較有潛力的儲能電池正極材料。


正極材料是鋰電池中最為關鍵的原材料。在當前市場上,動力電池正極材料具有體系多元化、需求個性化和市場多變化三個特點。磷酸鐵鋰是目前中國市場上應用較多的動力電池材料。這種材料的高安全和循環穩定等特點,使其在商用車、專用車等應用領域占據一定地位。


目前,無論是政策導向、市場需求,還是技術演進方向,三元材料高鎳化已成為動力鋰電池材料發展的必然趨勢。


鋰電正極材料未來市場展望


在如此明確的新能源汽車需求下,鋰電池及正極材料的市場需求預計將獲得持續快速的發展。預計2018年全球鋰電正極材料出貨量約為36萬t,同比增長19%。到2020年預計全球鋰電正極材料需求快速增長到53萬t,其中多元材料37萬t,其中1/3以上為高鎳多元材料。


預計由于新能源汽車的市場不斷擴大,多元材料短期不可替代,未來數年鈷和鋰資源的需求量仍將維持快速增長,我國如何規避資源在外的困境,如何加快鈷、鋰資源的儲備和開發,制定與此相關的回收利用的政策,是確保我國新能源汽車穩定發展的最重要的課題之一。


新能源汽車給鋰電池及正極材料市場帶來了蓬勃發展,中國由于兼具生產和銷售地的雙重地緣優勢,給中國鋰電產業鏈條帶來了前所未有的機遇。由于對續航里程的追求,動力鋰電的能量密度的要求不斷提升,多元材料成為國內外鋰電技術主流發展趨勢。


總結:鋰電池正極材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能,其成本也直接決定電池成本高低。未來三年鋰電池仍將保持穩定持續發展,預計2019年鋰電池總需求量達到130Gwh。由于鋰電應用領域不斷擴大,鋰電正極材料不斷發展、擴充。


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