鉅大LARGE | 點擊量:1821次 | 2020年07月24日
三元材料取代鈷酸鋰任重而道遠
目前三元材料可謂是鋰離子電池中的寵兒,發展速度非常快,在慢慢侵入整個應用市場。鈷酸鋰經過多年的發展,已經占據了鋰離子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)O2,三元復合正極材料前驅體產品,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。電池結構穩定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差、成本非常高。
三元材料不論在性價比還是在環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用領域——數碼產品市場。據數據顯示,在2013年的正極材料市場,我國市場關于三元材料的需求,已經達到15600噸,其中80%用于筆記本電腦、平板電腦、手機等數碼產品。三元材料如此大舉措地進攻鈷酸鋰的“要害”,其來勢洶洶的態勢,不禁讓業內人士猜測技術路線風向正在逆轉。
但要注意的是,相比于三元材料,鈷酸鋰具備一系列性能與技術優勢,更受市場青睞。因此,大部分業內人士對目前的鈷酸鋰市場依然持積極態度,他們認為三元材料能否成功取代鈷酸鋰,市場取向起決定用途。
三元材料中,鈷的質量分數通常控制在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。
數碼設備日趨輕薄化設計,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離子電池容量的因素之一,鈷酸鋰的單晶顆粒狀形態,目前可以做到4.2g/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,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備待機要求的成熟電池也只有鈷酸鋰離子電池,在消費類數碼產品領域,鈷酸鋰離子電池仍然處于主導地位。
雖然三元材料市場需求有所上升,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。
三元材料公司多而不強。數據統計,截止2016年底國內三元材料出貨量超過8000噸的公司尚未出現,各大公司產品同質化嚴重,均以523、111型號為主。同時受Tesla帶動,國內三元動力鋰電池掀起一場擴張高潮,材料公司方面自2015下半年至今已新增一批三元材料公司。未來隨著技術的不斷進步,長續航里程電池需求加大,三元材料市場需求呈現產銷兩旺時期,在利好背景下,市場將會涌現一大批新進入者。
核心專利缺失,低端產量重復建設。目前全球鎳鈷錳酸鋰專利重要在美國3M及阿貢實驗室手中,巴斯夫、優美科、瑞翔等均有購買3M或阿貢實驗室專利實用權,而國內專利一時相對薄弱。未來大規模發展后,在出口商會出現專利糾紛。
目前國內三元材料型號以523為主。無論數碼還是動力鋰電池用三元材料,使用量最多的仍為523型號。從電池形狀上來看,國內原裝三元電池普遍采用NCM523,采用疊片工藝的三源動力鋰電池采用NCM111,其中三元圓柱的產量大于方形疊片電池。
三元材料未來市場中潛力巨大,目前處于上升期。隨著技術的發展,公司的不斷自我完善,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。