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鋰離子電池正極材料未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)分析

鉅大鋰電  |  點(diǎn)擊量:0  |  2021年05月13日  

近年來(lái),我國(guó)新能源汽車(chē)發(fā)展迅猛,帶動(dòng)了對(duì)動(dòng)力鋰離子電池的旺盛需求,正極材料是鋰離子電池中最為關(guān)鍵的原材料。在當(dāng)前市場(chǎng)上,動(dòng)力鋰電池正極材料具有體系多元化、需求個(gè)性化和市場(chǎng)多變化三個(gè)特點(diǎn)。


第一個(gè)特點(diǎn)是體系多元化。目前市場(chǎng)上的動(dòng)力鋰電池正極材料重要有錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷二元材料體系,不同的材料體系各有特點(diǎn),有著各自的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)需求。


錳酸鋰體系具有低成本、高平臺(tái)、安全性能優(yōu)異等特點(diǎn),在取代鉛酸電池和低速物流車(chē)等領(lǐng)域占有較大份額。但這種材料體積比容量低、高溫循環(huán)差,導(dǎo)致其在商用車(chē)、物流車(chē)等應(yīng)用領(lǐng)域受限。


磷酸鐵鋰是目前我國(guó)市場(chǎng)上應(yīng)用較多的動(dòng)力鋰電池材料。這種材料的高安全和循環(huán)穩(wěn)定等特點(diǎn),使其在商用車(chē)、專(zhuān)用車(chē)等應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)一定地位。


鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷二元材料近年在動(dòng)力市場(chǎng)占比提升。火爆全球的特斯拉電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)啟了三元電動(dòng)汽車(chē)的新紀(jì)元。基于對(duì)體積比能量的不斷追求,越來(lái)越多的電動(dòng)物流車(chē)和乘用車(chē)選擇采用這類(lèi)材料。


需求個(gè)性化是動(dòng)力鋰電池正極材料的第二個(gè)特點(diǎn)。市場(chǎng)發(fā)展初期,新能源汽車(chē)百花齊放,對(duì)動(dòng)力鋰電池及材料的要求也各不相同。目前,動(dòng)力鋰電池產(chǎn)品有軟包、鋁殼、圓柱等多種體系,各體系對(duì)性能的要求及其在各電池廠的應(yīng)用需求也不盡相同。汽車(chē)廠商重點(diǎn)考慮電池管理系統(tǒng)配套和應(yīng)用環(huán)境的差異,對(duì)電池性能要求也存在較大差異。如部分廠家對(duì)電池的高溫循環(huán)要求較為苛刻,部分廠家更為關(guān)注低溫循環(huán)壽命,還有部分廠家更關(guān)注快充性能等。


市場(chǎng)多變化是動(dòng)力鋰電池正極材料的第三個(gè)特點(diǎn)。2016年三元電池的遭遇可謂跌宕起伏,時(shí)而被否定,時(shí)而受追捧。新的補(bǔ)貼政策首次在產(chǎn)品技術(shù)要求上提出以電池能量密度作為參考指標(biāo),三元材料得以解禁。在更高能量密度的發(fā)展方向上,高鎳三元材料無(wú)疑會(huì)成為今后一段時(shí)間研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)。


新能源汽車(chē)行業(yè)從2012至2015年的起步發(fā)展,到2016至2017年的調(diào)整發(fā)展,預(yù)計(jì)2018年之后將高速發(fā)展,未來(lái)動(dòng)力鋰電池正極材料的應(yīng)用和發(fā)展備受關(guān)注。綜合來(lái)看,動(dòng)力鋰電池正極材料未來(lái)發(fā)展具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。


首先是目標(biāo)明確化。人類(lèi)歷史上每次成功的能源變革都有一個(gè)清晰的主線邏輯,即能量密度出現(xiàn)數(shù)量級(jí)上的躍升。如煤炭比木柴高160倍,石油比煤炭高2倍。新能源只有在能量密度上具備碾壓性?xún)?yōu)勢(shì),才有能力顛覆傳統(tǒng)能源。2015年起,國(guó)家逐步對(duì)新能源汽車(chē)行業(yè)進(jìn)行規(guī)范,2016年十月《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》公布,對(duì)動(dòng)力鋰電池能量密度和成本提出了明確目標(biāo)及要求。在保證安全性能的前提下,實(shí)現(xiàn)動(dòng)力鋰電池的能量密度提升、充電時(shí)間更短是消費(fèi)者的客觀需求,因此對(duì)動(dòng)力鋰電池正極材料的優(yōu)化和技術(shù)提升至關(guān)重要且刻不容緩。


其次是路線多樣化。2016年底公布的新能源汽車(chē)補(bǔ)貼方法中提出,補(bǔ)貼與體積比能量掛鉤,間接引導(dǎo)了材料體系的升級(jí),具有體積比容量?jī)?yōu)勢(shì)的NMC三元材料成為產(chǎn)業(yè)化熱點(diǎn)。目前,動(dòng)力鋰電池材料均達(dá)不到2020年動(dòng)力鋰電池能量密度300wh/kg的要求,國(guó)家補(bǔ)貼積極鼓勵(lì)新型電池的開(kāi)發(fā),炙手可熱的高鎳三元電池、瞄準(zhǔn)電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展的固態(tài)電池、被譽(yù)為新能源汽車(chē)最終目標(biāo)的燃料動(dòng)力電池……全球有關(guān)動(dòng)力材料的研究如火如荼,未來(lái)新能源市場(chǎng)誰(shuí)主沉浮,仍是未知數(shù)。


第三是過(guò)程精細(xì)化。電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)軍公司特斯拉近年來(lái)頻頻發(fā)生起火事件,動(dòng)力鋰電池安全問(wèn)題引發(fā)行業(yè)擔(dān)憂(yōu),由此對(duì)正極材料研發(fā)、技術(shù)、生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)也提出了更高要求。一方面,需全面提升生產(chǎn)智能制造水平,提升產(chǎn)品合格率和一致性,控制因材料磁性物質(zhì)等引發(fā)的自放電問(wèn)題等;另一方面,研發(fā)技術(shù)信息化、智能化需進(jìn)一步提升,提高研發(fā)有效性,防止走彎路。


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