2012年鋰離子電池占全球鋰終端需求的41%,鋰離子電池的輸入輸出性能主要取決于電池內部材料的結構和性能。這些電池內部材料包括負極材料、電解質、隔膜和正極材料等。其中正極材料是最核心的關鍵材料,占據(jù)鋰電池成本的30-40%。消費類電子產品市場(筆記本電腦、平板電腦、智能手機等)的快速擴張帶來鋰電池需求的爆發(fā)式增長。未來新能源領域電動汽車與儲能電站也均將依賴于鋰離子電池。預計到2013年全球鋰離子電池產業(yè)規(guī)模將達到278.1億美元;2015年,新能源汽車的產業(yè)化應用將帶動全球鋰離子電池的產業(yè)規(guī)模達到523.2億美元。隨著鋰電池產業(yè)規(guī)模的擴張,鋰電池正極材料產業(yè)規(guī)模也處于迅速擴張的階段,其中以鈷酸鋰的應用最為成熟。
應用 正極材料應用領域分化
目前正在使用和開發(fā)的鋰電池正極材料主要包括鈷酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳錳鈷三元材料,尖晶石型的錳酸鋰,橄欖石型的磷酸鐵鋰等。中國目前正極材料主要包括鈷酸鋰、三元材料、錳酸鋰和磷酸鐵鋰。正極材料的應用領域分化明顯,目前鈷酸鋰依然是小型鋰電領域正極材料的主力,主要用于傳統(tǒng)3C領域等;三元材料和錳酸鋰主要在小型鋰電中應用,在日本與韓國其作為動力電池的技術較為成熟,主要用于電動工具、電動自行車和電動汽車等領域;磷酸鐵鋰在國內在動力電池領域應用,并且是未來儲能電池發(fā)展的方向,主要用于基站和數(shù)據(jù)中心儲能、家庭儲能、風光電儲能等領域。
鈷酸鋰 鈷酸鋰將逐漸被替代
鈷酸鋰由于具有生產工藝簡單和電化學性能穩(wěn)定等優(yōu)勢,最先實現(xiàn)商品化,具有放電電壓高、充放電電壓平穩(wěn)、比能量高等優(yōu)點,在小型消費品電池領域中具有重要應用,由于消費類電子產品市場的迅速發(fā)展,鈷酸鋰是鋰電池正極材料中銷售量占比最大的材料,但其成本高,且不利于環(huán)保,比容量利用率低,電池壽命短,安全性差。三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優(yōu)點,具有價格優(yōu)勢,但其應用受到鈷價格的影響,當鈷價格處于高位時,三元材料價格較鈷酸鋰低,具有較強的市場競爭力;但當鈷價格處于低位時,三元材料相較于鈷酸鋰的優(yōu)勢就大大減小。目前,鈷酸鋰材料存在被三元材料替代的發(fā)展大趨勢。
三元材料 具有較好的低成本優(yōu)勢
三元材料為鎳、鈷、錳按照一定的比例,再導入鋰源制備而成。雖然Tesla(著名的特斯拉電動汽車公司)旗下首款車型Roadster推出時使用的是18650鈷酸鋰電池,但其第二款量產車型Model-S使用的是松下定制的三元材料電池,即鎳鈷鋁三元正極材料電池。鈷酸鋰電池成本高的特征在Tesla前后兩款車型的對比中表現(xiàn)得十分明顯。Model-S使用的電池數(shù)量達到8000以上,比Roadster高出一千多節(jié),但是成本卻下降了30%,這正是得益于三元電池較好的成本控制。目前我國在高性能動力鋰電用NCM三元材料上和國際市場還存在較大的差距,在穩(wěn)定性控制上存在設備和技術上的雙重障礙,開發(fā)明顯落后,國外已在大量使用,中國企業(yè)尚無產品出現(xiàn)。
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