鋰電池正極材料技術(shù)發(fā)展趨勢和未來展望
來源:存能電氣 日期:2019-07-19 11:05 瀏覽量:次
鋰電池正極材料技術(shù)發(fā)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(huán)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(huán)壽命等性能影響巨大,對新能源和新能源汽車等戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)迅速崛起至關(guān)重要。
鋰電池正極材料技術(shù)發(fā)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(fā)展
多元材料鎳(Ni)、鈷、錳元素比例可以調(diào)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(dǎo)致高鈷低鎳的多元材料的成本居高不下,鋰電企業(yè)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(yīng),確保在高電壓下二次顆粒多元材料結(jié)構(gòu)亦可穩(wěn)定存在,不產(chǎn)生結(jié)構(gòu)坍塌。另外,材料廠商開發(fā)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(jié)構(gòu),從而提高材料在高電壓下的循環(huán)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(fā)展
小型數(shù)碼市場側(cè)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(xù)提升至4.45V以后,高電壓多元材料也成為數(shù)碼鋰電池正極材料發(fā)展的主要研究方向。鋰電廠商開始在4.40V以下的產(chǎn)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??梢韵胍?,多元材料替代鈷酸鋰的技術(shù)日趨成熟,多元材料的應(yīng)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(huán)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(guān)鍵的原材料。在當(dāng)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(yīng)用較多的動力電池材料。這種材料的高安全和循環(huán)穩(wěn)定等特點,使其在商用車、專用車等應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)一定地位。
目前,無論是政策導(dǎo)向、市場需求,還是技術(shù)演進方向,三元材料高鎳化已成為動力鋰電池材料發(fā)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(yù)計將獲得持續(xù)快速的發(fā)展。預(yù)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(yù)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(yù)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(shù)年鈷和鋰資源的需求量仍將維持快速增長,我國如何規(guī)避資源在外的困境,如何加快鈷、鋰資源的儲備和開發(fā),制定與此相關(guān)的回收利用的政策,是確保我國新能源汽車穩(wěn)定發(fā)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(fā)展,中國由于兼具生產(chǎn)和銷售地的雙重地緣優(yōu)勢,給中國鋰電產(chǎn)業(yè)鏈條帶來了前所未有的機遇。由于對續(xù)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(nèi)外鋰電技術(shù)主流發(fā)展趨勢。
總結(jié):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(wěn)定持續(xù)發(fā)展,預(yù)計2019年鋰電池總需求量達到130Gwh。由于鋰電應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大,鋰電正極材料不斷發(fā)展、擴充。
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