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下一代正極材料技術儲備 —— 容百科技

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年04月12日  

對于頭部企業而言,對于前瞻技術的提前研發和技術儲備直接關系到其能否在未來的競爭中立于不敗之地。

作為國內高鎳正極材料領域的獨角獸,3月22日,容百科技成為科創板首批IPO受理的企業,在昨天的微信里,高工鋰電技術與對于容百在正極尤其是高鎳正極的技術實力做了分析,詳情請戳《應用主打高鎳三元起底容百科技“技術王牌”》。

而在下一代正極材料領域,容百也已進行超高鎳(鎳含量高于90%)正極材料、高電壓鎳錳材料、固態電池正極材料、鈉離子電池正極材料等新材料開發。

提升電池能量密度是鋰電池發展的一個最重要目標及方向,三元鋰離子電池能量密度最高可達300Wh/kg,如實現2025年能量密度達到400Wh/kg的目標,則需要變革電池材料體系及電池設計,目前最有希望實現上述技術指標的電池體系是全固態電池技術。

全固態電池采用固態電解質替換了有機液態電解質,大幅提升了電池系統的安全性。同時,固態電解質更好適配高比能量的正、負極材料(如金屬鋰)并減輕系統重量,實現能量密度的同步提升。現有三元正極材料不適用直接用于全固體電池,需要對三元正極材料做一定的改性。

除了動力領域外,儲能領域也是化學電源未來大規模應用的一個重要場景。儲能電池要求安全性高、成本低、使用壽命長,現有鋰電池系統成本進一步大幅降價空間有限,需要尋找新的化學體系以適應該領域的成本要求。鈉離子電池體系中,正極材料不僅僅不含鋰元素,同時也可以不含價格較高的鈷元素,可以較大幅度地降低電芯成本。

在對外發布的招股說明書中,容百科技介紹了針對未來不同市場的正極材料技術儲備及最新進展。

單晶型NCM811

研究鎳鈷錳三元共沉淀控制結晶技術,制備出元素均勻共沉淀的小粒度分散性良好的氫氧化鎳鈷錳前驅體。研究單晶NCM811鋰混合配比、摻雜元素和比例、氣氛燒結、粉碎、表面處理等工藝,開發出高分散性、高溫循環、高安全性能的單晶NCM811產品。目前該項目已經處于試產階段。

高能量Ni88型NCM811

通過對現有的NCM811控制結晶技術研究,制備出性能更優良的Ni88氫氧化鎳鈷錳前驅體。研究鋰混合配比、摻雜元素和比例、燒結溫度、燒結氣氛條件、表面處理等工藝,制備出能量密度更高、結構穩定、電化學性能出色的高鎳(Ni≥88%)層狀正極材料。目前,該項目已經處于中試階段。

高能量型NCA

研究鎳鈷(鋁)共沉淀控制結晶技術,制備出元素均勻共沉淀及晶粒緊密堆積的類球形氫氧化物前驅體。研究鋰混合配比、摻雜元素和比例、燒結溫度、燒結氣氛方法等工藝對材料結構和電化學性能的影響,制備出容量高、結構穩定的正極材料。研究表面處理技術,包括洗滌、包覆以及后續熱處理等,降低材料堿殘留量,提高循環和安全性能,大小顆粒摻混技術研究極片壓實密度≥3.6g/cc(Ni≥88%),目前,該項目已經試產。

多元高能量密度NCM

研究多元共沉淀控制結晶技術,制備出元素均勻共沉淀及晶粒特定生長的類球形氫氧化物前軀體。研究鋰混合配比、摻雜元素和比例、燒結溫度、燒結氣氛條件等工藝,制備出容量高、結構穩定的正極材料。研究表面處理技術,包括洗滌、包覆以及后續熱處理等,降低材料堿殘留量,提高循環和安全性能,大小顆粒摻混技術研究極片壓實密度≥3.6g/cc(Ni≥90%),目前,該項目已經實現小試。

高鎳單晶型Ni90

高鎳單晶Ni90產品開發,相比第一代單晶Ni產品能量密度高5%,設計成本降低10%。

研究鎳鈷錳三元共沉淀控制結晶技術,制備出元素均勻共沉淀的小粒度分散性良好的氫氧化鎳鈷錳前驅體。研究單晶Ni90鋰混合配比、摻雜元素和比例、氣氛燒結、粉碎、表面處理等工藝,開發出高分散性、高溫循環、高安全性能的單晶Ni90產品。目前,該項目已經實現小試。

單晶鎳鈷錳酸鋰三元正極材料

在公司現有的高電壓單晶材料生產技術基礎上,再研究前驅體粒徑、鋰混合配比、摻雜元素和比例、燒結溫度、粉碎方法、包覆元素和比例等工藝對材料結構和電化學性能的影響,制備出結構穩定、分散性好、循環壽命優秀的高電壓高鎳單晶正極材料,目前,該項目已經實現試產。

鎳鈷錳酸鋰高溫燒結工藝

在公司現有的鎳鈷錳酸鋰燒結技術基礎上,研究配鋰混料及燒結溫度、氣氛、時間、裝填量等,開發出適合大規模產業化的高溫燒結技術,滿足高鎳正極材料能量密度、結構穩定、電化學性能和安全性能日益提升的要求,目前,該項目已經實現試產。

鎳鈷錳酸鋰正極材料元素摻雜技術

研究鎳鈷錳酸鋰正極材料不同方式、元素、比例摻雜工藝,開發出適合大規模產業化的元素均勻摻雜技術,提升高鎳正極材料結構穩定性,功率輸出特性、高溫循環壽命和安全性能。目前,該項目已經實現中試。

鎳鈷錳酸鋰高溫燒結工藝

在公司現有的鎳鈷錳酸鋰燒結技術基礎上,研究配鋰混料及燒結溫度、氣氛、時間、裝填量等,開發出適合大規模產業化的高溫燒結技術,滿足高鎳正極材料能量密度、結構穩定、電化學性能和安全性能日益提升的要求。目前,該項目已經實現試產。

鎳鈷錳酸鋰正極材料元素摻雜技術

研究鎳鈷錳酸鋰正極材料不同方式、元素、比例摻雜工藝,開發出適合大規模產業化的元素均勻摻雜技術,提升高鎳正極材料結構穩定性,功率輸出特性、高溫循環壽命和安全性能。目前該項目已經實現試產。

前驅體新技術開發

立足現有的中韓兩地前驅體研發技術,整合國內外技術資源,充分掌握成分、均勻性、晶型、形貌、粒度及其分布精確可控的前驅體生產技術,并對前驅體晶粒定向生長、元

素均勻摻雜、梯度沉積、核殼結構等新技術進行深入研究開發,從而滿足動力型正極材料日益增長的使用要求,目前該項目已經實現中試。

鎳錳系研究(涉及配套的電解液開發)

開發具有5V尖晶石結構的正極材料及適配電解液體系;使用該等材料的電池體系具有

較高的能量密度(與NCM811相比)及倍率性能,且正極材料成本低廉(相當于NCM材料成本的35%)。

鈉離子電池正極材料

開發具有低成本及優異電化學性能的鈉離子電池體系及正負極材料;該電池體系與LiFePO4電池相比,成本降低約10——20%,低溫性能、高倍率性能等特征更加優異。

全固態電池正極材料

通過固態電池技術的研究開發,掌握適用于全固態電池體系的正極材料及固態電解質生產技術。

檢測技術優化

通過新檢測技術的開發和對原有測試技術的更新,分析前驅體、正極材料的內部微觀結構,取代常規的通過電池充放電測試循環壽命的方法,建立數據庫快速判斷評價循環性能,從而提升研究水平和新產品開發速度

研究制定電池正極廢料回收技術

鋰離子廢電池中的鈷、鋰、鎳、鋁和銅等價格相對較高,部分金屬資源稀少,對金屬進行資源化回收,保證濕法回收率≥98%,達到降低原料成本,減少環境危害的目的。

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