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2018年锂电池材料发展动向

供稿人:温一村  供稿时间:2020-6-9   关键字:锂电池材料  正极材料  下一代材料  
锂电池正极材料制造商扩大产能

锂离子电池主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例,其性能直接影响着锂离子电池性能,成本直接决定电池成本高低,在正极材料选择方面,不同的国家和制造商不尽相同,日本和韩国主要走锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料的路线,中国此前更倾向于发展磷酸铁锂,随着三元材料高容量优势显现,以及特斯拉选用镍钴铝三元材料所取得的成功,中国正极材料制造商开始着手开发三元材料,并取得一定进展。国外主要正极材料制造商包括日本的日亚化学、户田工业、住友金属矿山、清美化学,韩国的L&F公司和ECOPRO公司,比利时优美科,德国巴斯夫等。

目前,电池产业发展良好,国外一部分巨头型企业为进一步抢占市场,纷纷投资建厂或扩大产能。国际正极材料巨头比利时优美科投资较为频繁, 2016—2019年在韩国天安市以及中的江门市投资4.6亿欧元,用于扩充三元材料正极材料产能,在动力电池回收环节,该公司与宝马、奥迪等国际车企达成动力电池回收相关战略合作。此外,优美科从3M处购得镍钴锰电池材料的专利权,覆盖韩国、中国、日本、欧洲和美国地区。

德国巴斯夫近年来在电池正极材料领域持续发力,一是联合其他资本或企业进行合资,不断加强与日本户田工业株式会社合作,将其在小野田工厂的高镍正极材料的产能提高三倍;二是加强与供应商的联系,于2018年投资4亿欧元在欧洲建造正极材料基地项目,新基地毗邻其位于俄罗斯的供应商诺镍(PJSCMMC Norilsk Nickel),另外,巴斯夫和户田合并两家在美国的制造工厂,开拓日益增长的北美电池材料市场。

日本住友金属矿山不断扩大产能,2017年7月,该公司宣布将进一步增加投资,扩大镍酸锂正极材料的生产能力,以满足汽车电池不断增长的需求。通过此次扩建,住友金属矿山将有效地配合日本松下扩大锂离子充电电池的产能,美国著名电动汽车制造商特斯拉正是采用了松下的电池技术。

下一代锂电池材料产业化进程尚需时日

目前,虽然传统锂离子电池技术较为成熟,但除此之外,从长远角度考虑,下一代锂电池材料的产业化进程也非常引人关注。[H1] 目前锂电池材料的更新换代主要希望在负极材料上,当前商业化的锂电池负极材料主要为改性天然石墨和人造石墨,尽管制备技术已相当成熟,但其理论比容量只有372毫安/克,难以满足市场对大容量锂离子电池的需求,因此硅基负极材料作为下一代锂电池负极材料引起了多方关注,硅负极材料理论比容量达到4200毫安/克以上,远高于石墨类负极,并且硅的嵌锂比容量是石墨的10倍,因此,硅负极材料有望成为未来负极材料的重点发展方向。但是,硅负极材料具有一项显著缺点,在充放电过程中,硅负极材料会体积膨胀300%,这将导致硅负极材料的结构发生破坏,最终致使材料粉化,降低硅负极材料的容量。为了解决这个问题,一般会采用掺杂工艺,目前主流的方案是将硅氧和硅碳复配石墨后再使用,常规的克容量型号有400、407、420、450、550、650毫安/克。国际上,美国安普瑞斯公司、日本日立化成、日本信越化学、三星尖端技术研究所等企业都对硅基负极材料进行研究,美国特斯拉公司也使用硅基负极材料,通过在人造石墨中加入10%的硅基材料开发硅碳负极并应用于Model3车型上,以上国外企业以销售高容量硅碳材料为主,日系的高容量硅碳材料价格差距巨大,同一高容量的硅碳材料是国产价格的3倍以上,成本过高也成为了硅负极材料应用推广面临的主要问题。



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