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2017年中國正極材料及電解液行業發展趨勢分析
2018/4/25 11:41:36 來源:中國產業發展研究網 【字體:大 中 小】【收藏本頁】【打印】【關閉】
核心提示:正極材料是鋰電池最為關鍵的原材料。四大材料生產中,正極材料是鋰電池的核心,占鋰電池成本的30%以上,比重最大。正極材料的好壞直接決定了鋰電池各種性能指標,如能量密度性能、比功率、溫度適用范圍及安全性能等等。正極材料的性能指標 資料來源:公開正極材料是鋰電池最為關鍵的原材料。四大材料生產中,正極材料是鋰電池的核心,占鋰電池成本的30%以上,比重最大。正極材料的好壞直接決定了鋰電池各種性能指標,如能量密度性能、比功率、溫度適用范圍及安全性能等等。
正極材料的性能指標
資料來源:公開資料整理
目前已進入商業化的正極材料包括鈷酸鋰(LCO)、三元材料(NCA、NCM)、錳酸鋰(LMO)和磷酸鐵鋰(LFP)等。鈷酸鋰主要用于小型鋰電,磷酸鐵鋰主要用于動力鋰電,多元材料和錳酸鋰既可用于小型鋰電,又可用于動力鋰電。目前在動力鋰電正極材料方面主要有兩條路線,國內主要是以磷酸鐵鋰為主, 如比亞迪電動車,但磷酸鐵鋰能量密度偏低,電池體積較大,且低溫性能較差。國外動力電池的正極材料則以三元材料為主,如特斯拉采用的正極材料是三元材料NCA(鎳鈷鋁酸鋰)。NCM(鎳鈷錳酸鋰)與NCA 相比,NCM 能力密度略低,但穩定性強,安全性好,并且成本低于NCA,在動力電池領域具有較好的應用前景。
在電動汽車用鋰電池的正極材料路線上,日本和韓國多采用三元材料(NCM、NCA)路線,如松下供給特斯拉的鋰電池所用的正極材料就是NCA。而目前國內以比亞迪為首的電動車企所采用的正極材料路線仍以磷酸鐵鋰為主。磷酸鐵鋰有較好的循環穩定性能,成本也比較低,國內技術成熟,但其能量密度較低,大概在130Wh/kg。對于高能量高性能的追求,是技術發展的必然方向,磷酸鐵鋰的先天不足,使國內越來越多的企業開始轉向三元材料。大部分磷酸鐵鋰的生產廠家,都開始關注三元材料的開發,其中如天津力神、中航鋰電等已經開始批量生產三元材料鋰電池。三元材料已經成為動力鋰電正極材料的發展方向。
在特斯拉之前,電動車以磷酸鐵鋰為主,各界對三元材料接受度較低,直到Model S車型上采用三元材料作為電池正極材料,這一技術才漸漸被認可。 特斯拉Model S 續航里程能夠達到486 公里,電池容量達到85kWh,采用了8142 個3.4Ah 的松下18650 型NCA 三元電池,最新款Model 3 繼續采用NCA 三元路線。特斯拉汽車對三元材料整體的示范作用明顯,預計將催化三元路線的全球普及,進一步明確三元的方向性趨勢。
就目前來看,國內鋰電池正極材料產能過剩,產能利用率低,價格競爭激烈。我國正極材料生產廠家有200 多家,從供需關系來看,我國鋰電池正極材料的總體產能嚴重過剩。另外,廠家產品同質化嚴重,毛利率低于10%,其中LFP 產能過剩最為嚴重,整體產能利用率低于10%,大部分企業虧損。目前中國出口日韓的正極材料中,只有鈷酸鋰材料享受13%的出口退稅,這13%的出口退稅基本是鈷酸鋰的利潤來源。國內出口的鈷酸鋰基本上以成本線甚至低于成本的價格來獲得相對競爭優勢,再靠出口退稅獲得微薄利潤。
電解液對鋰電池的運行和安全性具有舉足輕重的作用。電解液作為帶動鋰離子流動的載體,對電池的比容量、工作溫度范圍、循環效率和安全性能等至關重要,是鋰離子電池獲得高電壓、高比能的保證。電解液一般由高純度的有機溶劑、電解質鋰鹽、必要的添加劑等原料組成,在一定條件下,按一定比例配制而成的,其中電解質在電解液成本中比重最大,也是電解液中技術壁壘最高的環節。
六氟磷酸鋰是目前市場上主要的鋰電池電解質。電解質材料中六氟磷酸鋰相對于其他鋰鹽,不僅具有良好的導電率、電化學穩定性及突出的氧化穩定性,并且后續廢電池的處理簡單,對生態環境友好,因此成為目前應用最廣泛的電解質。
六氟磷酸鋰作為鋰離子電池的核心材料,純度是影響其性能的重要指標。由于產品本身極易吸潮分解,因此生產難度極大,對原料及設備要求苛刻。其生產工藝往往涉及高低溫、無水無氧操作、高純精制、高毒、強腐蝕、環境污染等難題。同時六氟磷酸鋰的生產條件苛刻、工藝難度極大、是典型的高技術難度、高污染、高危險的“三高型”精細化工產品。
因此六氟磷酸鋰產品質量指標
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