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锂电池正极材料过渡期:三元锂风头正盛 磷酸铁锂迈入“三”时代

2015-03-21 09:01
论恒
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  锂电池风云一时的正极材料磷酸铁锂一股独大的地位如今有些岌岌可危,笔者在采访业内人士时,他们都得出了一致的结论:正极材料三元材料逐步成为主流,特别是在纯电动乘用车领域,开始进入“三”时代;磷酸铁锂也开始了改性探索,也进入了“三”时代。

  不久前,科技部发布了《国家重点研发计划新能源汽车重点专项实施方案(征求意见稿)》,其中明确要求了2015年底轿车动力电池能量密度要达到200Wh/kg。一时间,让无数企业将目光投向了三元材料,让之前坚持走磷酸铁锂路线的似乎失去了方向,对于原本就生存艰难的磷酸铁锂生产企业,无疑是“雪上加霜”。中国目前基本采用磷酸铁锂路线,但由于磷酸铁锂受能量密度限制,难以达到150Wh/kg,这成了磷酸铁锂在大规模市场应用中的现实短板。

  近期正极材料出现了那些动向?业内人士介绍,目前国内锂电池正极材料产业整体出现了向三元材料转移的趋势,下游的电池厂基本全部都在开发三元材料的电芯,也引导着上游的材料企业开始加大对三元材料的开发和生产力度。磷酸铁锂发展的最大瓶颈在于其能量密度较低,科技部提出了2015年动力电池单体比能量达到200Wh/kg,2020年达到300Wh/kg,显然磷酸铁锂是达不到的,且电动汽车对于续航里程的追求始终是不会变的,因此,未来磷酸铁锂的发展会遇到一个天花板。

  另一业内人士也表达了同样的观点:一是工信部发布《锂离子电池行业规范条件》的征求意见稿称,要严格控制新上单纯扩大产能、技术水平低的锂离子电池行业项目,正极材料企业应满足年产能不低于2000吨,二是据国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》中提及的目标,至2015年动力电池模块的能量密度达到150Wh/kg(折算成单体电池,其能量密度大约需要达到170-190Wh/kg),至2020年动力电池模块的能量密度达到300Wh/kg(对应的单体电池能量密度至少达到330Wh/kg以上)。

  磷酸铁锂的发展遇到了哪些瓶颈?业内分析说,一是,企业产能低于2000吨,面临关闭或被整合。二是目前磷酸铁锂材料能量密度在120Wh/Kg,离国家提出新能源汽车对材料要求还有差距,若按照国家要求,磷酸铁锂材料应用市场主要在纯电动大巴汽车和储能、UPS、电动工具等领域。市场上乘用车锂电池厂商转向三元材料的研发和使用。以北京汽车为代表的新能源乘用车,有原来磷酸铁锂电池EV150 现在新一代EV200采用三元锂电池。磷酸铁锂的代表比亚迪,也推出三元材料掺锰的磷酸锰铁锂的更大容量的电池,还有特斯拉采用松下的镍钴铝正极材料。

  从目前来看,磷酸铁锂每吨的价格在10万元左右,三元材料要13万元,在成本上还具有一定优势。另外,从材料安全性上看,磷酸铁锂相对于三元材料有较大的优势,可以用在对能量密度要求相对较低的领域,比如公交大巴和储能领域。

  “我们专注磷酸盐材料,我们这两年应市场需求也逐步量产了磷酸锰铁锂、磷酸钒锂等磷酸盐正极材料。对磷酸铁锂材料而言,我们认为在电动车用磷酸铁锂动力电池具有优良的安全性能和低廉价格特性,后期市场需求还是巨大的,同时在风能太阳能储能、基站储能、UPS等市场的发展方向依然是磷酸铁锂储能电池。我们针对草酸亚铁工艺路线生产的动力型PD系列进行配方和工艺优化,材料比容量由原来150Wh/kg,提高接近10%,达到162 Wh/kg;磷酸铁工艺的能量型ES系列进行超细粉碎与二维造粒技术,材料比容量由原来155 Wh/kg,提高到接近理论容量的167 Wh/kg,同时倍率和低温性能优良。目前两款产品已陆续投放市场。”一公司人员说。

  业内认为,天津斯特兰和比亚迪现在做的改性磷酸铁锂,也能够被称为是三元材料了。“锂电池正极材料‘三’时代到来,这已是不争的事实。”

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