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三元材料电池产业链关注未来发展趋势

作者:admin    来源:未知    发布时间:2019-08-26 14:00    浏览量:
    三元材料定义
    三元材料是指由三种化学成分(元素),组分(单质及化合物)或部分(零件)组成的材料整体。在锂电池的正极材料中其一般均指的是化学组成为LiNixXyCozO2的材料。其中X为Mn(锰)时就是NCM(俗称镍钴锰酸锂),而X为Al(铝)时指的就是NCA(俗称镍钴铝酸锂)。NCM 和 NCA 本质上都是为了解决钴酸锂(LiCoO2)或镍酸锂(LiNiO2)层状结构的稳定性问题。
    锰元素和铝元素在其中均起到支撑结构的作用,其中锰的掺入可以引导锂和镍层间混合,因此改善材料的高温性能;铝的掺入则在一定程度上可以改善材料的晶格结构,减少塌陷,进而改善其循环稳定性。两条技术路线本身并没有什么高下之分,甚至NCM由于Mn的稳定性更好还可能有着安全性上的优势,未来谁是三元材料的发展趋势关键还是得看产业化应用后谁的Ni含量更高。
    三元材料技术路线
    目前三元正极材料主要包括两种技术路线;即以镍钴锰酸锂为正极的NCM路线和以镍钴铝锂为正极的NCA路线。
    (1)镍钴锰酸锂(NCM)
    NCM根据组分可以分为两个基本系列:
    低钴的对称型三元材料和高镍的三元材料两种类型。前者的Ni/Mn两种金属元素的摩尔比固定为1,以维持三元过渡金属氧化物的价态平衡,代表性的产品是333和442三元材料。
    这类材料由于Ni含量较低Mn含量较高晶体结构比较完整,因此具有向高压发展的潜力;高镍的三元材料由于采用氢氧化物共沉淀工艺使得Ni,Co和Mn三元素在前驱体里面实现了原子尺度的均匀分布,高镍三元目前有代表性的组分有622、701515和811这几种。811的物性和NCA非常相似,在全电池中的实际克容量发挥可以超过190mAh/g相当可观。
    虽然提高镍含量可以提升容量,但负面作用也同样非常明显。随着镍含量的升高,Ni在Li层的混排效应也更加明显,将直接恶化其循环性和倍率性能。而且提高镍含量使得晶体机构稳定性变差,表面残碱含量也随之升高,这些因素都会导致安全性问题比较突出,尤其是在高温测试条件下电芯产气非常严重。
    锂电池的需求增速在不断加快
    从我国锂电池应用领域看,动力、储能以及3C等产业快速发展已成为驱动锂离子电池产业发展的主要驱动力,且动力和储能领域对锂电池的需求增速在不断加快。
    1)3C领域仍是锂离子电池的最主要下游消费终端,但增速开始逐渐趋缓, 3C领域三元电池的使用量较少,主要是钴酸锂电池;
    2)新能源汽车市场快速发展,动力型锂电池成为正极材料市场主要支撑,增量明显。三元电池作为未来动力电池的主流发展方向将直接受益于新能源汽车市场的高速增长,也是未来三元材料需求的主要增长点;
    3)储能蓄势待发,成长空间即将打开。锂电池最新消息预计2015-2018年储能领域锂电池正极材料的市场需求量年复合增速将超过40%。
 

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