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原材料、前驱体、安全性 高镍三元产业化还有几道坎?

北极星储能网  来源:起点锂电大数据  作者:柴山山  2019/7/4 8:59:36  我要投稿  

北极星储能网讯:前言:据了解,三元材料的技术含量有50%以上包含在前驱体中,高镍三元材料的发展离不开高镍三元前驱体的推动。布局NCM811电池成了最“时髦”的选择。

按照工信部《汽车产业中期发展规划》的要求,到2020年,新能源汽车动力电池单体比能量达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg,系统比能量达到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下。

不仅如此,随着动力电池不断成熟的发展,车企以及消费者对其能量密度及安全性都提出了更高的要求。

(来源:微信公众号“起点锂电大数据” ID:weixin-lddsj 作者:柴山山)

为了在尽量降低成本的同时提高能量密度,不少电池企业开始了高镍低钴的研发之路,布局NCM811电池成了最“时髦”的选择,NCM811具有能量密度高、循环稳定性好、成本适中等优点。

然而,据起点锂电大数据记者了解,NCM811热度虽高,但在原材料、设备、安全性等方面依然存在许多亟待解决的问题。

原材料的掣肘

众所周知,镍钴在我国境内都是稀缺资源,我国钴资源储量仅占全球总储量1.14%。工信部部长辛国斌表示:“动力电池市场空间巨大,可以说谁掌握了上游资源谁就掌握了未来竞争的主动权。”

宁德时代此前曾宣布,2019年将提高镍的使用量,减少钴金属的需求量。今年1月份,格林美发布公告称,旗下子公司荆门格林美与新展国际、广东邦普、印度尼西亚IMIP园区、阪和兴业等共同投资的印尼红土镍矿生产新能源材料项目正式奠基。

值得一提的是,广东邦普是宁德时代的重要控股支公司,此举可谓是为宁德时代铺好前路。

好消息是,有业内人士表示,随着镍金属产量的增加,2019镍金属紧缺情况将得到一定程度缓解。

据日本最大的镍冶炼商住友金属预估,2019年由于全球供应商原生金属产量增加,而且印尼低级别的含镍生铁(NPI)的产量也有所增加,2019年全球镍金属紧缺情况将从2018年的9.3万吨减少至4.9万吨。

根据欧盟委员会科学咨询联合研究中心的说法,随着新能源汽车发展不断拉动动力电池需求的增长,从2025年开始,钴金属或将处于供不应求的状态。

于是,2018年3月,银禧科技通过全资孙公司银禧科技(刚果)钴业股份有限公司在刚果金卢阿拉巴省克鲁维奇市建设年产3000吨金属粗制氢氧化钴冶炼项目。

事实上,目前国内不少企业已经实现了高镍三元材料的量产,如:容百科技、当升科技、天津巴莫、湖南杉杉、贝特瑞、格林美、长远锂科等。

据了解,三元材料的技术含量有50%以上包含在前驱体中,高镍三元材料的发展离不开高镍三元前驱体的推动。

前驱体的决定性影响

前驱体是动力电池的能量源泉,北京当升材料科技股份有限公司副总经理陈彦彬曾透露:“对三元材料来讲,很大的一个问题就是因团聚体颗粒的断裂、粉化所产生的‘孤岛’不能参与充放电过程,形成的裂缝新界面还会发生更多的副反应,这些会导致锂电池综合性能的下降。要想有稳定的颗粒结构和优秀的综合性能,就要从前驱体开始进行全流程系统设计。”

前驱体对三元正极材料的影响主要表现在以下几个方面:

首先,前驱体杂质会带入正极材料,影响正极杂质含量;

其次,前驱体粒径大小、粒径分布直接决定三元正极粒径大小、粒径分布

再次,三元前驱体比表面积、形貌直接决定单元正极比表面积、形貌

最后,三元前驱体元素配比直接决定三元正极元素配比。

北京福彩快乐8和值走势图对三元前驱体的制备,不仅考验着一家企业对原材料的掌控能力,也是对企业综合生产能力的考察。

今年1月3日,华友钴业与LG化学的合资子公司华金新能源材料(衢州)有限公司一期项目在衢州开工,一期项目计划建设年产4万吨高镍型动力电池用三元前驱体材料。

北京福彩快乐8和值走势图2018年,格林美率先攻克高镍811前驱体与单晶前驱体制造技术,并大规模产业化。年报是最好的体现,2018年报告期内,格林美营收138。78亿元,同期增长29%;归属于上市公司股东净利润7。3亿元,同比增长20%。

值得一提的是,其中,三元前驱体业务贡献了79。64亿元,占总营收近60%。

安全性问题如何攻克?

根据不同的化学性能,镍钴锰(Ni、Co、Mn)各有分工。Ni肩负着提高能量密度的主要任务,Co负责高倍率,Mn负责稳定性。

因此,在提高能量密度的同时,NCM811也带来了一些问题:循环过程衰减快,倍率性能差,这在很大程度上限制了其大规模应用。

作为业内标杆,宁德时代在NCM811的研发上同样给出了好的示范。根据公开资料,起点锂电大数据记者了解到,从电芯到模组、再到电池包,宁德时代采用了多重安全设计,以保证NCM811电池的万无一失。

与宁德时代合作紧密的华晨宝马也为前者的NCM811进行站台,华晨宝马高压电池项目经理刘苗在日前宝马X1插电式混合动力试驾活动上表示,宁德时代一方面在其NCM811材料采用包覆技术,掺杂了其他一些材料,另一方面采取了新电解液配方,以避免出现电解液和正极材料发生反应,提高倍率性能和循环性能。

小结

业内人士表示,考虑到高镍三元电池的各种优势,谁能够率先大规模应用811型电池,谁就能在未来占有更多市场。

国内企业包括比克、力神、比亚迪、国轩高科、捷威、亿纬锂能等均已在NCM811电池的研发上取得了不同程度的进展。

国内电池企业NCM811的进度:

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原标题:原材料、前驱体、安全性 高镍三元产业化还有几道坎?

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