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独家预测:值得期待的十大锂电池新材料

导读: 三元材料、富锂锰基材料、高电压电解液材料、硅碳负极材料、石墨烯、CNTs以及一些安全辅料的应用将是最近几年的的一个热点。材料没有绝对的好与坏之分,主要看不同材料体系之间是不是匹配,是否有相关配套的工艺来支撑。在本文中,小编汇总了未来几年里值得期待的十大锂电材料。

三元材料、富锂锰基材料、高电压电解液材料、硅碳负极材料、石墨烯、CNTs以及一些安全辅料的应用将是最近几年的的一个热点。材料没有绝对的好与坏之分,主要看不同材料体系之间是不是匹配,是否有相关配套的工艺来支撑。在本文中,小编汇总了未来几年里值得期待的十大锂电材料。

1、镍钴锰三元材料

从政策角度看,政策推动行业升级,三元路线最有前景:1、政策要求到2020年动力电池单体比能量超过300Wh/kg,系统比能量力争达到260Wh/kg,到2025年,单体比能量达500Wh/kg;2、新的财政补贴方案正式实施,规定乘用车能量密度高于120Wh/kg的按1.1倍给予补贴,能量密度成为补贴数额的重要考量依据;3、积分制对电耗和续航里程不同的车型采用不同积分,纯电乘用车与燃料电池乘用车的积分均随续航里程的不同而有所区别。目前来看,三元材料作为性价比高、最有潜力达到市场需求与政策要求的技术路线拥有很大的发展前景。

从市场角度看,国内动力电池路线曾以磷酸铁锂为主,磷酸铁锂虽然安全性高,但其能量密度偏低软肋无法克服,而新能源汽车要求更长的续航里程。因此长期来看,克容量更高的镍钴锰三元材料材料将取代磷酸铁锂成为下一代主流技术路线。加上特斯拉火爆全球的背景下,市场上众多电池厂商也加速布局三元材料,如格林美、科恒股份、天原集团等。

格林美在2017年11月发布公告称,为构建具有世界竞争力的从三元原料到三元材料的全产业链制造体系,荆门格林美与邦普循环、长江晨道、宁波超兴,一致同意共同出资成立合营公司,并于2017年11月6日签署了《合资经营协议书》。

2017年7月,科恒股份在英德投建的3000吨/年三元材料基地正式开工,目前已经实现满产,可实现产量300吨/月,产品均为动力523和622型三元材料;同时江门基地可实现500吨/月的产量,预计两个基地可为科恒股份带来800吨/月的锂电正极材料产量。

2017年4月,宜宾天原集团股份有限公司与国光电器股份有限公司签订了战略合作框架协议,双方拟通过股权投资等多种方式的合作,在宜宾投资建设三元正极材料前驱体项目和三元正极材料项目的合作。

编辑视点

在政策和市场双重作用下,推动了三元锂电的大发展。长期来看新能源汽车从1到10的发展,处于最佳成长期。从政策看,政策助力推动新能源汽车发展。目前补贴退坡趋势紧逼,同时新能源汽车积分办法即将落地,能量密度成为获得补贴具体数额以及获得新能源乘用车积分的重要考量依据。从市场角度看,市场对续航里程高的汽车需求加大,且产业发展到当下阶段,需要技术进步和更高品质来推动行业升级。

2、高镍三元材料

前文介绍到的三元材料镍钴锰,他们具有高比容量、长循环寿命、低毒和廉价的特点,此外,三种元素之间具有良好的协同效应,因此受到了广泛的应用。用于锂电池正极材料,在氧化还原储能中,镍是主要的成分,通过提高材料中镍的含量以有效提高材料的比容量,是三元材料再往前迈进的关键问题。因此,将高镍三元材料单独出来进行详细分析。

一般来说,高镍的三元正极材料是指材料中镍的摩尔分数大于0.6的材料,这样的三元材料具有高比容量和低成本的特点,但也存在容量保持率低,热稳定性能差等缺陷。

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通过制备工艺的改进可以有效改善材料性能。颗粒的微纳尺寸以及形貌结构,在很大程度上决定着高镍三元正极材料的性能。因此目前主要的制备方法是将将不同原料均匀分散,通过不同生长机制,得到比表面积大的纳米球形颗粒。

在高镍三元材料方面投入的企业有BSAF、CATL、国轩高科、力神等大型动力电池企业。BSAF通过增加Ni含量以及提高充电的截止电压都能达到提升电池能量密度的目的。

而2017年以来上游的原材料企业也有大规模布局:

2017年1月,厦门钨业由全资子公司厦钨新能源与闽东电力合资成立宁德厦钨新能源,共同投资建设年产2万吨的车用电池三元材料生产线,主要生产销售高镍三元材料。

2017年3月,当升科技在接受投资机构调研时表示,公司2017年计划新增4000吨的高镍动力多元材料产能。目前高镍动力材料NCM811已经完成中试阶段,2018年实现量产。

2017年3月16日,杉杉能源年产5000吨三元811交钥匙工程产线建设在宁夏石嘴山基地全面启动。杉杉能源表示,在成功实现三元622量产的同时,811、NCA及部分高镍材料也基本完成中试评估,具备了产业化的必要条件。

编辑视点

众所周知,三元正极材料的高镍低钴化在提升电池能量密度、降低材料成本等方面具有明显优势,但安全性和稳定性问题却较为突出。三元材料中的镍含量越高,材料的稳定性越差,安全性越差。而为了在保持其高比能量的同时,兼顾循环寿命和安全性,国内材料和电池企业可谓是苦心孤诣,其安全问题仍在持续解决中。目前,高镍三元材料的安全性主要通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。相信,这问题随着时间推移,研究深入,终将解决,因此,小编看好高镍三元材料的未来前景。

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