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三元材料取代钴酸锂任重而道远
2017-10-24 11:44:00
关键词:三元材料 钴酸锂 锂电池

三元材料取代钴酸锂任重而道远


  目前三元材料可谓是锂电池中的宠儿,发展速度非常快,在慢慢侵入整个应用市场。钴酸锂经过多年的发展,已经占据了锂电池市场的半壁江山。三元材料何时能够取代钴酸锂?

  三元材料PK钴酸锂

  三元材料是镍钴锰酸锂Li(NiCoMn)O2,三元复合正极材料前驱体产品,是以镍盐、钴盐、锰盐为原料。

  钴酸锂一般使用作锂离子电池的正电极材料。电池结构稳定、容量比高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高。

  三元材料不论在性价比还是在环保安全性能上远超钴酸锂。

  三元材料取代钴酸锂之路仍然任重道远?

  三元首先冲击的是钴酸锂的核心应用领域——数码产品市场。据数据显示,在2013年的正极材料市场,中国市场对于三元材料的需求,已经达到15600吨,其中80%用于笔记本电脑、平板电脑、手机等数码产品。三元材料如此大举措地进攻钴酸锂的“要害”,其来势汹汹的态势,不禁让业内人士猜测技术路线风向正在逆转。

  但需要注意的是,相比于三元材料,钴酸锂具备一系列性能与技术优势,更受市场青睐。因此,大部分业内人士对目前的钴酸锂市场依然持积极态度,他们认为三元材料能否成功取代钴酸锂,市场取向起决定作用。

  三元材料中,钴的质量分数通常控制在20%左右。虽然三元材料达到“少钴化”的要求,成本也得到显着的降低,但是其在压实密度、高电压、高容量、耐高温等性能方面仍与钴酸锂有一定的差距。

  数码设备日趋轻薄化设计,对电池容量的要求也日益提升。正极材料的压实密度作为影响锂电池容量的因素之一,钴酸锂的单晶颗粒状形态,目前可以做到4.2 g/cm3的压实密度,是作为小颗粒二次团聚体的三元材料无法想象的高难度挑战,成为三元材料拓展蓝图的“硬伤”。

  事实上,目前能够满足移动设备待机要求的成熟电池也只有钴酸锂电池,在消费类数码产品领域,钴酸锂电池仍然处于主导地位。

  虽然三元材料市场需求有所增长,但比起钴酸锂而言,其市场份额仍然不可同日而语。况且三元材料在以下几个方面存在短板。

  三元材料企业多而不强。数据统计,截止2016年底国内三元材料出货量超过8000吨的企业尚未出现,各大企业产品同质化严重,均以523、111型号为主。同时受Tesla带动,国内三元动力电池掀起一场扩张高潮,材料企业方面自2015下半年至今已新增一批三元材料企业。未来随着技术的不断进步,长续航里程电池需求加大,三元材料市场需求呈现产销两旺时期,在利好背景下,市场将会涌现一大批新进入者。

  核心专利缺失,低端产能重复建设。目前全球镍钴锰酸锂专利主要在美国3M及阿贡实验室手中,巴斯夫、优美科、瑞翔等均有购买3M或阿贡实验室专利实用权,而国内专利一时相对薄弱。未来大规模发展后,在出口商会产生专利纠纷。

  目前国内三元材料型号以523为主。无论数码还是动力电池用三元材料,使用量最多的仍为523型号。从电池形状上来看,国内原装三元电池普遍采用NCM523,采用叠片工艺的三源动力电池采用NCM111,其中三元圆柱的产量大于方形叠片电池。

  三元材料未来市场中潜力巨大,目前处于上升期。随着技术的发展,企业的不断自我完善,未来市场用量也极有可能超越钴酸锂。只能说超越钴酸锂的道路比较漫长。

稿件来源: CBC
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