鋰電池原材料的掌上明珠—鈷有什么作用?

來源：存能電氣  日期：2020-08-25 09:04  瀏覽量：次

鋰電池原材料的掌上明珠—鈷有什么作用?鈷作為戰(zhàn)略性金屬，擁有優(yōu)良的物理、化學以及機械性能，是制造鋰電池材料的重要原料。伴隨著新能源汽車的快速發(fā)展，隨之拉動了新能源汽車行業(yè)對動力電池，以及電池生產(chǎn)原材料的強勁需求。為三元電池主要原材料的鎳鈷錳市場需求也必將隨之大幅增長。

鋰電池原材料的掌上明珠—鈷資源有什么作用?

鋰電池應(yīng)用大行其道，雖然在新的礦業(yè)技術(shù)發(fā)展下，鋰原料不成問題，只是鋰電池可不只用到鋰，產(chǎn)業(yè)界認為與其擔心鋰，鈷與鎳更值得注意。

鈷是一種金屬元素，元素符號為Co。鈷具有很好的耐高溫、耐腐蝕、磁性性能，廣泛應(yīng)用于高溫合金、硬質(zhì)合金、陶瓷顏料、催化劑、電池等行業(yè)。鈷資源多伴生于銅鈷礦、鎳鈷礦、砷鈷礦和黃鐵礦礦床中，獨立鈷礦物極少，陸地資源儲量較少。所以鈷是一種非常稀缺的小金屬資源，素有“工業(yè)味精”和“工業(yè)牙齒”之稱，是重要的戰(zhàn)略資源之一。

鈷廣泛應(yīng)用于高溫合金、硬質(zhì)合金、陶瓷顏料、催化劑、鋰電池等行業(yè)，其中高溫合金、硬質(zhì)合金、鋰電池是鈷的三大主要應(yīng)用行業(yè)，三大行業(yè)的鈷總消費量占比超過70%以上。

鈷最主要的用途是用于鋰電池，鋰離子電池的核心之一是正極材料，其中要用到鈷酸鋰。鈷酸鋰屬于固體電解質(zhì)，具有高能量密度和環(huán)保安全性等特點。

鈷主要用于三元鋰電池的正極材料，可以明顯提升鋰電池的能量密集度。三元鋰電池的鈷已是近幾年鈷消費的主要增量需求。在三元材料電池中鈷可以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，而且可以提高材料的循環(huán)和倍率性能。目前新能源汽車三元鋰電池占鈷的消費需求約為15%，是鈷應(yīng)用的最大增量行業(yè)。

作為三元鋰電池的正極材料之一，鈷由于其稀缺性成為戰(zhàn)略性的稀有金屬資源，全球66％的鈷產(chǎn)量都出自政局不穩(wěn)定的剛果（金），導致其儲量有限、價格攀升，成為新能源汽車發(fā)展的掣肘。因此，汽車廠商以及電池企業(yè)都在研發(fā)降低鈷在三元鋰電池材料配方中的比例，一些企業(yè)甚至已經(jīng)開始研發(fā)無鈷電池，只是目前看來，無鈷化解決方案尚難以實現(xiàn)。

無論是3C消費電子，還是新能源汽車三元電池，2020-2022年都將保持增長趨勢，其中新能源汽車三元電池將保持快速增長趨勢。這都將極大促進鈷的需求增長。

生產(chǎn)鋰電池主要用到哪些原材料?

鋰電池材料構(gòu)成主要有：正極材料、負極材料、隔膜、電解液。

1.在正極材料當中，最常用的材料有鈷酸鋰，錳酸鋰，磷酸鐵鋰和三元鋰電池材料(鎳鈷錳的聚合物)。正極材料占有較大比例（正負極材料的質(zhì)量比為3:1~4：1）,因為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。

2.在負極材料當中，目前負極材料主要以天然石墨和人造石墨為主。正在探索的負極材料有氮化物、PAS、錫基氧化物、錫合金、納米負極材料，以及其他的一些金屬間化合物等。負極材料作為鋰電池四大組成材料之一,鋰電池廠家在提高電池的容量以及循環(huán)性能方面起到了重要作用,處于鋰電池產(chǎn)業(yè)中游的核心環(huán)節(jié)。

3.市場化的隔膜材料主要是以聚乙烯（polyethylene，PE）、聚丙烯（polypropylene，PP）為主的聚烯烴（Polyolefin）類隔膜。鋰電池的結(jié)構(gòu)中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結(jié)構(gòu)、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。

4.電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、必要的添加劑等原料，在一定條件下、按一定比例配制而成的。電解液在鋰電池正、負極之間起到傳導離子的作用，是鋰離子電池獲得高電壓、高比能等優(yōu)點的保證。

總結(jié)：無論是鎳還是鈷，就單純的地球的含量而言，都十分豐富多彩，用鋰元素跟鈷元素生產(chǎn)加工制造出來的鋰電池自然也是各有千秋。未來鈷企業(yè)要發(fā)展必須要要在控制資源構(gòu)成壟斷的背景下，在發(fā)展好產(chǎn)業(yè)配套冶煉技術(shù)的情況下，吃下整個鋰電池行業(yè)的中上游。