山東(dong)埃爾派 | 點擊(ji)量(liang):0次 | 2020-02-04
成為動力電池關鍵原材料的正極材料
近年來,中(zhong)國(guo)新能源(yuan)汽車發展(zhan)迅猛(meng),帶動了對動力鋰(li)電(dian)池(chi)的旺盛需求。正極(ji)材料是鋰(li)電(dian)池(chi)中(zhong)最為關(guan)鍵的原材料,在當前市場(chang)上,動力電(dian)池(chi)正極(ji)材料具(ju)有體系多元化、需求個性化和市場(chang)多變(bian)化三個特(te)點。
第一個特(te)點是(shi)體系多元(yuan)化。目前市場上(shang)的動(dong)力電池正極材料主(zhu)要有錳(meng)酸鋰(li)、磷酸鐵鋰(li)、鎳鈷錳(meng)酸鋰(li)和(he)鎳鈷二元(yuan)材料體系,不同的材料體系各(ge)有特(te)點,有著(zhu)各(ge)自的應用領域和(he)市場需求。
錳(meng)酸(suan)鋰體(ti)系具有(you)低(di)成本、高(gao)(gao)平臺、安全性能優異等特點,在取(qu)代鉛酸(suan)電池和低(di)速物(wu)流(liu)車(che)(che)等領域占有(you)較(jiao)大份額。但這種材料體(ti)積比容量低(di)、高(gao)(gao)溫循環差,導(dao)致其(qi)在商用(yong)車(che)(che)、物(wu)流(liu)車(che)(che)等應用(yong)領域受限。
磷酸(suan)鐵鋰是(shi)目前中國市場上應用(yong)較多的動力電池材料(liao)。這種材料(liao)的高安全和(he)循環穩定(ding)等(deng)特(te)點,使其在(zai)商用(yong)車、專用(yong)車等(deng)應用(yong)領域占據一定(ding)地位。
鎳鈷錳(meng)酸鋰和鎳鈷二(er)元(yuan)(yuan)材(cai)料近年(nian)在動(dong)力市場占比提升。火爆(bao)全球的(de)特斯拉電(dian)動(dong)車(che)開啟(qi)了(le)三(san)元(yuan)(yuan)電(dian)動(dong)車(che)的(de)新紀(ji)元(yuan)(yuan)。基于對體積比能(neng)量的(de)不(bu)斷追(zhui)求,越來越多的(de)電(dian)動(dong)物流車(che)和乘用(yong)車(che)選擇采用(yong)這(zhe)類材(cai)料。
需(xu)求(qiu)(qiu)(qiu)個性(xing)化是動力(li)電池(chi)(chi)正極材(cai)料的(de)第二個特點(dian)。市(shi)場發(fa)展初(chu)期,新能(neng)源汽車(che)百花齊(qi)放(fang),對(dui)(dui)(dui)動力(li)電池(chi)(chi)及材(cai)料的(de)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)也(ye)(ye)各不相同(tong)。目前,動力(li)電池(chi)(chi)產品(pin)有(you)軟包(bao)、鋁殼、圓柱等多種體(ti)系,各體(ti)系對(dui)(dui)(dui)性(xing)能(neng)的(de)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)及其(qi)在(zai)各電池(chi)(chi)廠的(de)應(ying)用需(xu)求(qiu)(qiu)(qiu)也(ye)(ye)不盡相同(tong)。汽車(che)廠商重點(dian)考慮電池(chi)(chi)管理系統(tong)配套和應(ying)用環境的(de)差(cha)異,對(dui)(dui)(dui)電池(chi)(chi)性(xing)能(neng)要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)也(ye)(ye)存在(zai)較大(da)差(cha)異。如部(bu)分(fen)(fen)廠家(jia)(jia)對(dui)(dui)(dui)電池(chi)(chi)的(de)高(gao)溫循環要(yao)求(qiu)(qiu)(qiu)較為(wei)(wei)苛刻,部(bu)分(fen)(fen)廠家(jia)(jia)更為(wei)(wei)關注(zhu)(zhu)低溫循環壽命,還(huan)有(you)部(bu)分(fen)(fen)廠家(jia)(jia)更關注(zhu)(zhu)快充性(xing)能(neng)等。
市(shi)場多(duo)變化是動力電(dian)池正極(ji)材料的(de)(de)第三個特點(dian)。2016年三元電(dian)池的(de)(de)“遭遇(yu)”可(ke)謂(wei)跌宕起伏,時而被否定(ding),時而受追捧。新(xin)的(de)(de)補貼政策首(shou)次在產(chan)品(pin)技術要求上提出以(yi)電(dian)池能量密度作為參考(kao)指(zhi)標,三元材料得以(yi)“解(jie)禁”。在更高(gao)能量密度的(de)(de)發(fa)展方向上,高(gao)鎳三元材料無疑會成(cheng)為今后一段(duan)時間研發(fa)和產(chan)業化的(de)(de)熱點(dian)。
新能源汽車(che)行業從2012至2015年(nian)的起步(bu)發展(zhan),到(dao)2016至2017年(nian)的調整發展(zhan),預計(ji)2018年(nian)之(zhi)后將高速發展(zhan),未來(lai)動力(li)電池(chi)正極(ji)材料的應(ying)用和發展(zhan)備受(shou)關注。綜合來(lai)看,動力(li)電池(chi)正極(ji)材料未來(lai)發展(zhan)具有以下幾(ji)個(ge)特點(dian)。
首先是(shi)目標明確化。人類歷史上(shang)每次成(cheng)功的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)變革都(dou)有一(yi)個清晰(xi)的(de)(de)主線邏輯(ji),即能(neng)(neng)量(liang)密度出現數量(liang)級上(shang)的(de)(de)躍升。如(ru)煤炭(tan)比(bi)木柴高160倍(bei),石油比(bi)煤炭(tan)高2倍(bei)。新能(neng)(neng)源(yuan)只(zhi)有在能(neng)(neng)量(liang)密度上(shang)具備碾壓性(xing)優勢,才有能(neng)(neng)力顛覆傳(chuan)統能(neng)(neng)源(yuan)。2015年起,國家逐步對(dui)(dui)新能(neng)(neng)源(yuan)汽車行(xing)業進行(xing)規范,2016年10月《節能(neng)(neng)與新能(neng)(neng)源(yuan)汽車技術路線圖》發(fa)布,對(dui)(dui)動(dong)力電池能(neng)(neng)量(liang)密度和成(cheng)本提(ti)出了(le)明確目標及要求。在保證安全性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)前提(ti)下,實現動(dong)力電池的(de)(de)能(neng)(neng)量(liang)密度提(ti)升、充電時(shi)間更短是(shi)消費者的(de)(de)客觀需(xu)求,因此對(dui)(dui)動(dong)力電池正極(ji)材料的(de)(de)優化和技術提(ti)升至關重要且(qie)刻不(bu)容(rong)緩。
其次是(shi)路線多樣化(hua)。2016年底公布(bu)的(de)(de)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽車(che)補(bu)貼方案(an)中(zhong)提出,補(bu)貼與(yu)體積比能(neng)(neng)量掛鉤,間(jian)接引導了材料體系的(de)(de)升(sheng)級,具有體積比容量優勢的(de)(de)NMC三元材料成為產業化(hua)熱(re)點。目前,動(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)材料均達(da)不到2020年動(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)能(neng)(neng)量密度300wh/kg的(de)(de)要求,國(guo)家補(bu)貼積極鼓勵新(xin)型(xing)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)開發,炙手(shou)可熱(re)的(de)(de)高(gao)鎳三元電(dian)(dian)(dian)池(chi)、瞄準電(dian)(dian)(dian)動(dong)汽車(che)產業中(zhong)長期發展(zhan)的(de)(de)固態電(dian)(dian)(dian)池(chi)、被(bei)譽為新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽車(che)終極目標的(de)(de)燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)……全球(qiu)關于(yu)動(dong)力(li)材料的(de)(de)研究如火如荼,未來新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)市(shi)場(chang)誰主沉浮,仍是(shi)未知數。
第三是過(guo)程精細化(hua)。電(dian)動車領軍企業特斯拉近年來頻頻發(fa)(fa)生起火事(shi)件,動力電(dian)池安全問(wen)題引發(fa)(fa)行業擔(dan)憂,由此對正(zheng)極材料(liao)研(yan)發(fa)(fa)、技(ji)術(shu)、生產的標(biao)準也(ye)提(ti)(ti)出了更(geng)高要(yao)求。一(yi)方面(mian),需(xu)全面(mian)提(ti)(ti)升生產智能制(zhi)造水平(ping),提(ti)(ti)升產品合格率和一(yi)致性(xing),控制(zhi)因材料(liao)磁性(xing)物質等引發(fa)(fa)的自(zi)放電(dian)問(wen)題等;另一(yi)方面(mian),研(yan)發(fa)(fa)技(ji)術(shu)信息化(hua)、智能化(hua)需(xu)進一(yi)步(bu)提(ti)(ti)升,提(ti)(ti)高研(yan)發(fa)(fa)有效性(xing),避免走彎路(lu)。
新(xin)(xin)能(neng)源汽(qi)車(che)動(dong)力(li)電池在(zai)續航里程、快充(chong)、成本、安(an)全(quan)、壽命等(deng)方面(mian)(mian)的要(yao)求極(ji)(ji)(ji)高,要(yao)求我國的動(dong)力(li)正極(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)企業(ye)要(yao)對產(chan)(chan)業(ye)鏈(lian)進(jin)行(xing)全(quan)盤考慮,確保材(cai)料(liao)(liao)的開(kai)發(fa)(fa)、設(she)計、驗證(zheng)和制造滿足新(xin)(xin)能(neng)源汽(qi)車(che)動(dong)力(li)市(shi)場的持續發(fa)(fa)展應用(yong)。在(zai)全(quan)球目前(qian)正極(ji)(ji)(ji)材(cai)料(liao)(liao)產(chan)(chan)銷(xiao)規模(mo)第一的湖南杉(shan)(shan)杉(shan)(shan)能(neng)源2020年(nian)前(qian)近10萬(wan)噸/年(nian)的產(chan)(chan)能(neng)規劃(hua)中(zhong),鎳鈷錳酸鋰和鎳鈷二元(yuan)材(cai)料(liao)(liao)產(chan)(chan)能(neng)規劃(hua)占到七成。湖南杉(shan)(shan)杉(shan)(shan)能(neng)源將(jiang)從(cong)兩條路線進(jin)行(xing)產(chan)(chan)品研發(fa)(fa),一方面(mian)(mian)向高鎳三(san)元(yuan)方向發(fa)(fa)展,另(ling)一方面(mian)(mian)在(zai)中(zhong)鎳高電壓三(san)元(yuan)方向展開(kai)研究。
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