鉅大LARGE | 點擊量:1146次 | 2020年02月14日
鋰電池正極材料生產(chǎn)技術門檻與價格波動探討
鋰電池正極材料生產(chǎn)技術門檻與價格波動探討。鋰電池正極材料是推動鋰離子電池性能提升的最關鍵材料,隨著鋰電技術的日臻完善和鋰電市場的日趨成熟,鋰離子電池對于各種正極材料的性能要求也不盡相同。受補貼政策調(diào)整、原材料價格波動等因素影響,正極材料領域出現(xiàn)了多種變化。
鋰電池正極材料生產(chǎn)技術門檻
高鎳NCM811在原料、燒結、破碎、后處理等環(huán)節(jié)的生產(chǎn)工藝與普通NCM正極材料差異較大,對環(huán)境要求極為嚴苛,具有很高的技術門檻。
鈷酸鋰理論容量高,但實際容量卻只有理論的一半。原因是在充電過程中鋰離子要從鈷酸鋰材料中脫出,但脫出量小于50%時,材料的形態(tài)和晶型可以保持穩(wěn)定。隨著鋰離子脫出量增大至50%時,鈷酸鋰材料將發(fā)生相變,如果此時繼續(xù)充電,鈷將溶解在電解液中并產(chǎn)生氧氣,嚴重影響鋰電池循環(huán)穩(wěn)定性和安全性能,因此一般的鈷酸鋰充電截止電壓為4.2V。
磷酸鐵鋰正極材料的電壓僅有3.3V左右,低于其他正極材料,這使得磷酸鐵鋰電池儲量較低;二是磷酸鐵鋰導電性較差,需要納米化并進行包覆才能獲得良好的電化學性能,這使得材料變得蓬松,壓實密度較低。
鎳鈷錳三種元素的不同配置將為材料帶來不同的性能:鎳含量增加將增加正極材料的容量,但會使循環(huán)性能變差;鈷的存在可使材料結構更加穩(wěn)定,但含量過高會使容量降低;錳的存在可以降低成本并改善安全性能,但含量過高則會破壞材料的層狀結構,因此找到三種材料的比例關系以達到綜合性能最優(yōu)化,是三元鋰電池正極材料研發(fā)的重點。
鋰電池正極材料行業(yè)屬于技術密集型行業(yè),需要有雄厚的技術積累才能立足。未來正極材料行業(yè)的競爭一定是技術、客戶、資金、成本(原料等)的全方位競爭,只有真正掌握核心技術,進入國內(nèi)外優(yōu)質(zhì)供應鏈,且具備一定資金實力和成本優(yōu)勢的企業(yè)才能成為這一行業(yè)的領導者和最終勝出者。
鋰離子電池正極材料的研究與發(fā)展,主要在三個方面進行:
1)基礎科學層面,主要是發(fā)現(xiàn)新材料,或者對材料組成、晶體結構及缺陷結構的計算、設計與合成探索,以期發(fā)現(xiàn)電化學性能優(yōu)異的新型正極材料;
2)材料化學層面,主要探討合成技術,以期對材料晶體結構、取向、顆粒形貌、界面等材料結構因子進行優(yōu)化,獲得電化學性能、加工性能和鋰電池性能的最佳匹配,目的是研發(fā)可實現(xiàn)正極材料綜合性能最優(yōu)化的材料結構及其合成方法;
3)材料工程技術層面,主要是發(fā)展可大規(guī)模、低成本、穩(wěn)定的設備與工藝,以期發(fā)展合理的工程技術,滿足市場需求。
鋰電池正極材料價格的波動
鋰電正極四大材料價格各自均有較大幅度波動,其中鈷酸鋰與三元材料波動最大,二者同比各自下降均超過20%。錳酸鋰維持相對平穩(wěn),磷酸鐵鋰跟隨碳酸鋰價格一路下滑,同時也受行業(yè)影響,到年底呈現(xiàn)嚴重下滑。
目前鋰電池正極材料國際市場定價機制已比較成熟,采用公式價,其中包括了與鎳、鈷、鋰等原材料價格直接掛鉤的部分。很多原材料生產(chǎn)公司也在通過多元化的采購渠道以及對行情的把握,積極降低原材料采購成本。
總結:目前國內(nèi)主流動力鋰電池的正極材料分為磷酸鐵鋰和三元鋰電池兩大種類。與三元電池相比,磷酸鐵鋰回收利用率低,缺乏盈利點,甚至進行再生材料回收處于虧本狀態(tài),這導致磷酸鐵鋰電池回收不僅不能帶來效益,還會成為拖累。從市場份額來看,磷酸鐵鋰依然還有很大的空間。