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【原創(chuàng)】思考 | 三元材料強勢入侵,磷酸鐵鋰能否走到最后?


來源:中國粉體網(wǎng)   努力x

[導讀]  眾所周知,近幾年比亞迪一直推崇磷酸鐵鋰作為正極材料,然而,2016年比亞迪公司聲明開始嘗試使用三元材料作為鋰電正極材料。2017年以來,三元材料被炒得火熱,鈷的價格只增不減,這是否就意味著鋰電行業(yè)將棄磷酸鐵鋰推三元材料?磷酸鐵鋰電池是否還能在鋰電主流中繼續(xù)走下去?

中國粉體網(wǎng)訊    眾所周知,近幾年比亞迪一直推崇磷酸鐵鋰作為正極材料,然而,2016年比亞迪公司聲明開始嘗試使用三元材料作為鋰電正極材料。2017年以來,三元材料被炒得火熱,鈷的價格只增不減,這是否就意味著鋰電行業(yè)將棄磷酸鐵鋰推三元材料?磷酸鐵鋰電池是否還能在鋰電主流中繼續(xù)走下去? 


近三個月鈷價格走勢圖 

一、關(guān)于磷酸鐵鋰

2013年初,萬向集團收購了美國最大的低壓鋰電池供應商A123,A123在行業(yè)的名望早已不用懷疑,它在2001年便獲得了納米磷酸鹽專利技術(shù)。在市場發(fā)展下,對磷酸鐵鋰電池在低溫和高功率特性下的要求不斷提高,要求達到持續(xù)時間更長的的生命周期。自此磷酸鐵鋰在中國的新能源領(lǐng)域作為鋰電池的正極材料一直持續(xù)高溫。

不同的正極材料所含有的主要成分、能量密度、安全性能方面都有各自的特點,各自的參數(shù)決定的它們的性能。下圖為各種正極材料的參數(shù)對比表:

各正極材料的參數(shù)對比表

1、磷酸鐵鋰的優(yōu)勢

下面我們對鋰電池的正極材料作簡要的分析。

鋰電池工作簡略圖 

磷酸鐵鋰作為正極材料在世界已經(jīng)十分普遍,國外代表企業(yè):A123(現(xiàn)已被萬向收購),國內(nèi)代表企業(yè):深圳的比亞迪。磷酸鐵鋰的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在:

安全性 

磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固,難以分解,即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結(jié)構(gòu)崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì),因此擁有良好的安全性。

廉價性  

磷酸鐵鋰的存量豐富,價格低廉,這也是眾多企業(yè)所推崇的原因之一。

綠色環(huán)保  

該材料不含任何重金屬和稀有金屬,無毒無污染,完全符合我國可持續(xù)發(fā)展的理念。

超長壽命 

磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命可達2000次,壽命長。

2、磷酸鐵鋰的缺點

鋰電池結(jié)構(gòu)圖

萬向集團董事長魯冠球曾表示,電池的進步往往是突破性的,是選擇用什么材料的問題,這就導致其具有很強的顛覆性,所以投資風險很大,F(xiàn)在電池不僅是萬向遇到最難的問題,也是行業(yè)目前無法突破的瓶頸。

業(yè)內(nèi)人員隨著人們需求的提升,磷酸鐵鋰的缺點也暴露無遺,成為專家們突破不了的瓶頸。

磷酸鐵鋰的缺點:

易短路 

燒結(jié)過程中,氧化鐵在高溫還原性氣氛下存在被還原成單質(zhì)鐵的可能性。單質(zhì)鐵會引起電池的微短路,是電池中最忌諱的物質(zhì)。

振實密度與壓實密度很低  

由于這一性能的缺陷導致鋰離子電池的能量密度較低。低溫性能較差,即使將其納米化和碳包覆也沒有解決這一問題。產(chǎn)品一致性差。目前國內(nèi)還沒有一家磷酸鐵鋰材料廠能夠解決這一問題。 

無法保持一致性  

磷酸鐵鋰的合成反應是一個復雜的多相反應,有固相磷酸鹽、鐵的氧化物以及鋰鹽,外加碳的前驅(qū)體以及還原性氣相。在這一復雜的反應過程中,很難保證反應的一致性。

磷酸鋰電池的比能量、比功率以及運行電壓也相對較低

 

二、三元材料“破禁”

根據(jù)當前的發(fā)展勢頭,一直傾向于發(fā)展磷酸鐵鋰電池的比亞迪,也開始嘗試使用三元材料,而專門生產(chǎn)電動汽車的公司特斯拉生產(chǎn)的電動汽車就是選用的三元鋰電池,特斯拉電池技術(shù)總監(jiān) Kurt Kelty 給出的選用理由是:

    能量密度更大且一致性更好。

    可以有效降低電池系統(tǒng)的成本。

    尺寸小,可控性和安全性都能不斷提高。

三、三元材料發(fā)展投資近況

對于三元材料的穩(wěn)定性相對較差的缺點,各個公司都給予電池組全方位的防護,其中采用濕法+涂覆的方法比較安全的解決了三元材料的安全問題。據(jù)近一年的三元鋰電投資擴產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn),19個項目公布的投資總額超358億元。而另一家機構(gòu)統(tǒng)計,僅今年前兩月,三元鋰電投資額就超200億元。

四、小結(jié)

對于磷酸鋰鐵電池所遇到的根本性問題,似乎三元材料更能成為未來的電池主流中一股強大的勢頭。三元動力電池成為重要的發(fā)展方向,對鈷金屬的需求量必將大幅上升,而由于供給端有限,鈷價有望繼續(xù)上漲。2017 年,新能源汽車補貼大幅降低,產(chǎn)業(yè)鏈多方協(xié)商解決價格問題。以普通混合動力為代表的節(jié)能汽車增長強勁,值得期待。所以,電池不同技術(shù)路線的競爭和核心技術(shù)性能的突破才剛剛開始。


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