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NCA材料鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀如何?

鉅大LARGE  |  點擊量:553次  |  2022年08月06日  

動力電池性能是決定電動汽車發(fā)展的限制性因素,現(xiàn)階段由于動力電池續(xù)航能力不足、充電速度慢、成本偏高等問題制約了電動汽車普及發(fā)展,這也是讓很多消費者望而卻步的主要原因,動力鋰電的性價比在很大程度上影響了電動汽車的市場普及程度。正極材料是動力鋰電的核心關(guān)鍵材料,正極材料的能量密度高低與電動汽車的續(xù)航里程息息相關(guān),而且其成本約占鋰電池電芯成本的1/3,所以開發(fā)出高能量密度、長壽命、高安全、低成本的正極材料對動力鋰電、電動汽車的規(guī)模化商用至關(guān)重要。


目前國內(nèi)外動力鋰電正極材料技術(shù)路線主要有3個流派:磷酸鐵鋰派、錳酸鋰派、三元派(NCA/NCM)。其中磷酸鐵鋰作為正極材料的電池充放電循環(huán)壽命長,但其缺點是能量密度、高低溫性能、充放電倍率特性均存在較大差距,且生產(chǎn)成本較高,磷酸鐵鋰電池技術(shù)和應(yīng)用已經(jīng)遇到發(fā)展的瓶頸;錳酸鋰電池能量密度低、高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性和存儲性能較差,因而錳酸鋰僅作為國際第1代動力鋰電的正極材料;而多元材料因具有綜合性能和成本的雙重優(yōu)勢日益被行業(yè)所關(guān)注和認同,逐步超越磷酸鐵鋰和錳酸鋰成為主流的技術(shù)路線。


三元材料主要以NCM三元和NCA三元為主。在三元材料中,隨著鎳元素含量的升高,正極材料的比容量逐漸升高,如圖所示。隨著人們對電動車續(xù)航里程的要求越來越高,高鎳體系的NCM811和NCA材料的研發(fā)也越來越迫切。那么NCA材料的產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀如何呢?


NCA材料產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用現(xiàn)狀


NCA材料(典型組成為LiNi0.8Co0.15Al0.05O2)綜合了LiNiO2和LiCoO2的優(yōu)點,不僅可逆比容量高,材料成本較低,同時摻鋁(Al)后增強了材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和安全性,進而提高了材料的循環(huán)穩(wěn)定性,因此NCA材料是目前商業(yè)化正極材料中研究最熱門的材料之一。

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充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

2014年全球NCA銷售總量約為6000t,占全部正極材料銷量(約125000t)的5%左右。日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會社、戶田化學(xué)(Toda)和住友金屬(Sumitomo)是NCA材料的主要供應(yīng)商,韓國的Ecopro和GSEM也有產(chǎn)品銷售,Toda主要供應(yīng)日本AESC和韓國LGC,Sumitomo主要供應(yīng)松下和PEVE,韓國的Ecopro對應(yīng)客戶為SDI。目前NCA產(chǎn)品主要的應(yīng)用領(lǐng)域為電動汽車和小型電池,如AESC為日產(chǎn)(Leaf)、Panasonic為美國Tesla、PEVE為豐田(Pruisα)等車型提供的動力電池,小型電池主要為電動工具和充電寶使用的圓柱形電池。Tesla在2014年用NCA動力電池的純電動車銷量達3.1萬輛,目前正攜手松下在內(nèi)華達州興建一座電池廠,其2015年的汽車銷量目標不低于5萬輛,并力爭到2020年實現(xiàn)50萬輛的年銷量,預(yù)計使用正極材料NCA用量為6.25萬t。在Tesla效應(yīng)的帶動下,國內(nèi)已有多家企業(yè)開始中試和小批量試產(chǎn),如當升科技、湖南杉杉新材料有限公司、深圳天驕科技開發(fā)有限公司(簡稱“深圳天驕”)、寧波金和新材料股份有限公司等。其前驅(qū)體生產(chǎn)廠家有當升科技、金瑞新材料科技股份有限公司、湖南邦普循環(huán)科技有限公司、深圳天驕等。

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