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三元材料即將取代鈷酸鋰?


來源:中國粉體網(wǎng)   胡一

[導(dǎo)讀]  目前三元材料可謂是鋰電池中的寵兒,發(fā)展速度非?欤诼秩胝麄應(yīng)用市場。鈷酸鋰經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)占據(jù)了鋰電池市場的半壁江山。三元材料何時能夠取代鈷酸鋰?

中國粉體網(wǎng)訊  目前三元材料可謂是鋰電池中的寵兒,發(fā)展速度非?,在慢慢侵入整個應(yīng)用市場。鈷酸鋰經(jīng)過多年的發(fā)展,已經(jīng)占據(jù)了鋰電池市場的半壁江山。三元材料何時能夠取代鈷酸鋰?


三元材料PK鈷酸鋰

三元材料是鎳鈷錳酸鋰Li(NiCoMn)O2,三元復(fù)合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品,是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料。


鈷酸鋰一般使用作鋰離子電池的正電極材料。電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差、成本非常高。



從上以上兩個圖表可以看出,三元材料不論在性價比還是在環(huán)保安全性能上遠超鈷酸鋰。

三元材料取代鈷酸鋰之路仍然任重道遠?


三元首先沖擊的是鈷酸鋰的核心應(yīng)用領(lǐng)域——數(shù)碼產(chǎn)品市場。據(jù)高工鋰電產(chǎn)業(yè)研究所(GBII)數(shù)據(jù)顯示,在2013年的正極材料市場,中國市場對于三元材料的需求,已經(jīng)達到15600噸,其中80%用于筆記本電腦、平板電腦、手機等數(shù)碼產(chǎn)品。三元材料如此大舉措地進攻鈷酸鋰的“要害”,其來勢洶洶的態(tài)勢,不禁讓業(yè)內(nèi)人士猜測技術(shù)路線風(fēng)向正在逆轉(zhuǎn)。


但需要注意的是,相比于三元材料,鈷酸鋰具備一系列性能與技術(shù)優(yōu)勢,更受市場青睞。因此,大部分業(yè)內(nèi)人士對目前的鈷酸鋰市場依然持積極態(tài)度,他們認為三元材料能否成功取代鈷酸鋰,市場取向起決定作用。


三元材料中,鈷的質(zhì)量分數(shù)通?刂圃20%左右。雖然三元材料達到“少鈷化”的要求,成本也得到顯著的降低,但是其在壓實密度、高電壓、高容量、耐高溫等性能方面仍與鈷酸鋰有一定的差距。


數(shù)碼設(shè)備日趨輕薄化設(shè)計,對電池容量的要求也日益提升。正極材料的壓實密度作為影響鋰電池容量的因素之一,鈷酸鋰的單晶顆粒狀形態(tài),目前可以做到4.2 g/cm3的壓實密度,是作為小顆粒二次團聚體的三元材料無法想象的高難度挑戰(zhàn),成為三元材料拓展藍圖的“硬傷”。


事實上,目前能夠滿足移動設(shè)備待機要求的成熟電池也只有鈷酸鋰電池,在消費類數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域,鈷酸鋰電池仍然處于主導(dǎo)地位。


雖然三元材料市場需求有所增長,但比起鈷酸鋰而言,其市場份額仍然不可同日而語。況且三元材料在以下幾個方面存在短板。


三元材料企業(yè)多而不強。GGII統(tǒng)計,截止2016年底國內(nèi)三元材料出貨量超過8000噸的企業(yè)尚未出現(xiàn),各大企業(yè)產(chǎn)品同質(zhì)化嚴重,均以523、111型號為主。同時受Tesla帶動,國內(nèi)三元動力電池掀起一場擴張高潮,材料企業(yè)方面自2015下半年至今已新增一批三元材料企業(yè)。未來隨著技術(shù)的不斷進步,長續(xù)航里程電池需求加大,三元材料市場需求呈現(xiàn)產(chǎn)銷兩旺時期,在利好背景下,市場將會涌現(xiàn)一大批新進入者。


核心專利缺失,低端產(chǎn)能重復(fù)建設(shè)。目前全球鎳鈷錳酸鋰專利主要在美國3M及阿貢實驗室手中,巴斯夫、優(yōu)美科、瑞翔等均有購買3M或阿貢實驗室專利實用權(quán),而國內(nèi)專利一時相對薄弱。未來大規(guī)模發(fā)展后,在出口商會產(chǎn)生專利糾紛。


目前國內(nèi)三元材料型號以523為主。無論數(shù)碼還是動力電池用三元材料,使用量最多的仍為523型號。從電池形狀上來看,國內(nèi)原裝三元電池普遍采用NCM523,采用疊片工藝的三源動力電池采用NCM111,其中三元圓柱的產(chǎn)量大于方形疊片電池。


從上圖看出,三元材料未來市場中潛力巨大,目前處于上升期。隨著技術(shù)的發(fā)展,企業(yè)的不斷自我完善,未來市場用量也極有可能超越鈷酸鋰。只能說超越鈷酸鋰的道路比較漫長。


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作者:胡一

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