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锂电池正极材料生产技术门槛与价格波动探讨

来源:小鱼儿玄机2站  日期:2020-01-30 15:47  浏览量:

锂电池正极材料生产技术门槛与价格波动探讨。锂电池正极材料是推动锂离子电池性能提升的最关键材料,随着锂电技术的日臻完善和锂电市场的日趋成熟,锂离子电池对于各种正极材料的性能要求也不尽相同。受补贴政策调整、原材料价格波动等因素影响,正极材料领域出现了多种变化。

锂电池正极材料生产技术门槛

锂电池正极材料.jpg

高镍NCM811在原料、烧结、破碎、后处理等环节的生产工艺与普通NCM正极材料差异较大,对环境要求极为严苛,具有很高的技术门槛。

钴酸锂理论容量高,但实际容量却只有理论的一半。原因是在充电过程中锂离子要从钴酸锂材料中脱出,但脱出量小于50%时,材料的形态和晶型可以保持稳定。随着锂离子脱出量增大至50%时,钴酸锂材料将发生相变,如果此时继续充电,钴将溶解在电解液中并产生氧气,严重影响锂电池循环稳定性和安全性能,因此一般的钴酸锂充电截止电压为4.2V。

磷酸铁锂正极材料的电压仅有3.3V左右,低于其他正极材料,这使得磷酸铁锂电池储存能量较低;二是磷酸铁锂导电性较差,需要纳米化并进行包覆才能获得良好的电化学性能,这使得材料变得蓬松,压实密度较低。

镍钴锰三种元素的不同配置将为材料带来不同的性能:镍含量增加将增加正极材料的容量,但会使循环性能变差;钴的存在可使材料结构更加稳定,但含量过高会使容量降低;锰的存在可以降低成本并改善安全性能,但含量过高则会破坏材料的层状结构,因此找到三种材料的比例关系以达到综合性能最优化,是三元锂电池正极材料研发的重点。

锂电池正极材料行业属于技术密集型行业,需要有雄厚的技术积累才能立足。未来正极材料行业的竞争一定是技术、客户、资金、成本(原料等)的全方位竞争,只有真正掌握核心技术,进入国内外优质供应链,且具备一定资金实力和成本优势的企业才能成为这一行业的领导者和最终胜出者。

锂离子电池正极材料的研究与发展,主要在三个方面进行:

1)基础科学层面,主要是发现新材料,或者对材料组成、晶体结构及缺陷结构的计算、设计与合成探索,以期发现电化学性能优异的新型正极材料;

2)材料化学层面,主要探讨合成技术,以期对材料晶体结构、取向、颗粒形貌、界面等材料结构因子进行优化,获得电化学性能、加工性能和锂电池性能的最佳匹配,目的是研发可实现正极材料综合性能最优化的材料结构及其合成方法;

3)材料工程技术层面,主要是发展可大规模、低成本、稳定的设备与工艺,以期发展合理的工程技术,满足市场需求。

锂电池正极材料价格的波动

锂电正极四大材料价格各自均有较大幅度波动,其中钴酸锂与三元材料波动最大,二者同比各自下降均超过20%。锰酸锂维持相对平稳,磷酸铁锂跟随碳酸锂价格一路下滑,同时也受行业影响,到年底呈现严重下滑。

目前锂电池正极材料国际市场定价机制已比较成熟,采用公式价,其中包括了与镍、钴、锂等原材料价格直接挂钩的部分。很多原材料生产公司也在通过多元化的采购渠道以及对行情的把握,积极降低原材料采购成本。

总结:目前国内主流动力锂电池的正极材料分为磷酸铁锂和三元锂电池两大种类。与三元电池相比,磷酸铁锂回收利用率低,缺乏盈利点,甚至进行再生材料回收处于亏本状态,这导致磷酸铁锂电池回收不仅不能带来效益,还会成为拖累。从市场份额来看,磷酸铁锂依然还有很大的空间。

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