鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1399次 | 2020年04月04日
原材料、前驅(qū)體、安全性 高鎳三元產(chǎn)業(yè)化還有幾道坎?
前言:據(jù)了解,三元材料的技術(shù)含量有50%以上包含在前驅(qū)體中,高鎳三元材料的發(fā)展離不開(kāi)高鎳三元前驅(qū)體的推動(dòng)。布局NCM811電池成了最“時(shí)髦”的選擇。
按照工信部《汽車產(chǎn)業(yè)中期發(fā)展規(guī)劃》的要求,到2020年,新能源汽車動(dòng)力鋰電池單體比能量達(dá)到300Wh/kg以上,力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)350Wh/kg,系統(tǒng)比能量達(dá)到260Wh/kg,成本降至1元/Wh以下。
不僅如此,隨著動(dòng)力鋰電池不斷成熟的發(fā)展,車企以及消費(fèi)者對(duì)其能量密度及安全性都提出了更高的要求。
為了在盡量降低成本的同時(shí)提高能量密度,不少電池公司開(kāi)始了高鎳低鈷的研發(fā)之路,布局NCM811電池成了最“時(shí)髦”的選擇,NCM811具有能量密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等優(yōu)點(diǎn)。
然而,據(jù)起點(diǎn)鋰電大數(shù)據(jù)記者了解,NCM811熱度雖高,但在原材料、設(shè)備、安全性等方面依然存在許多亟待解決的問(wèn)題。
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%
原材料的掣肘
眾所周知,鎳鈷在我國(guó)境內(nèi)都是稀缺資源,我國(guó)鈷資源儲(chǔ)量?jī)H占全球總儲(chǔ)量1.14%。工信部部長(zhǎng)辛國(guó)斌表示:“動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)空間巨大,可以說(shuō)誰(shuí)掌握了上游資源誰(shuí)就掌握了未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)的主動(dòng)權(quán)?!?/p>
寧德時(shí)代此前曾宣布,2019年將提高鎳的使用量,減少鈷金屬的需求量。今年一月份,格林美公布通告稱,旗下子公司荊門格林美與新展國(guó)際、廣東邦普、印度尼西亞IMIP園區(qū)、阪和興業(yè)等共同投資的印尼紅土鎳礦生產(chǎn)新能源材料項(xiàng)目正式奠基。
值得一提的是,廣東邦普是寧德時(shí)代的重要控股支公司,此舉可謂是為寧德時(shí)代鋪好前路。
好消息是,有業(yè)內(nèi)人士表示,隨著鎳金屬產(chǎn)量的新增,2019鎳金屬緊缺情況將得到一定程度緩解。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
據(jù)日本最大的鎳冶煉商住友金屬預(yù)估,2019年由于全球供應(yīng)商原生金屬產(chǎn)量新增,而且印尼低級(jí)別的含鎳生鐵(NPI)的產(chǎn)量也有所新增,2019年全球鎳金屬緊缺情況將從2018年的9.3萬(wàn)噸減少至4.9萬(wàn)噸。
根據(jù)歐盟委員會(huì)科學(xué)咨詢聯(lián)合研究中心的說(shuō)法,隨著新能源汽車發(fā)展不斷拉動(dòng)動(dòng)力鋰電池需求的上升,從2025年開(kāi)始,鈷金屬或?qū)⑻幱诠┎粦?yīng)求的狀態(tài)。
于是,2018年三月,銀禧科技通過(guò)全資孫公司銀禧科技(剛果)鈷業(yè)股份有限公司在剛果金盧阿拉巴省克魯維奇市建設(shè)年產(chǎn)3000噸金屬粗制氫氧化鈷冶煉項(xiàng)目。
事實(shí)上,目前國(guó)內(nèi)不少公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高鎳三元材料的量產(chǎn),如:容百科技、當(dāng)升科技、天津巴莫、湖南杉杉、貝特瑞、格林美、長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科等。
據(jù)了解,三元材料的技術(shù)含量有50%以上包含在前驅(qū)體中,高鎳三元材料的發(fā)展離不開(kāi)高鎳三元前驅(qū)體的推動(dòng)。
前驅(qū)體的決定性影響
前驅(qū)體是動(dòng)力鋰電池的能量源泉,北京當(dāng)升材料科技股份有限公司副總經(jīng)理陳彥彬曾透露:“對(duì)三元材料來(lái)講,很大的一個(gè)問(wèn)題就是因團(tuán)聚體顆粒的斷裂、粉化所出現(xiàn)的‘孤島’不能參與充放電過(guò)程,形成的裂縫新界面還會(huì)發(fā)生更多的副反應(yīng),這些會(huì)導(dǎo)致鋰離子電池綜合性能的下降。要想有穩(wěn)定的顆粒結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的綜合性能,就要從前驅(qū)體開(kāi)始進(jìn)行全流程系統(tǒng)設(shè)計(jì)?!?/p>
前驅(qū)體對(duì)三元正極材料的影響重要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
首先,前驅(qū)體雜質(zhì)會(huì)帶入正極材料,影響正極雜質(zhì)含量;
其次,前驅(qū)體粒徑大小、粒徑分布直接決定三元正極粒徑大小、粒徑分布
再次,三元前驅(qū)體比表面積、形貌直接決定單元正極比表面積、形貌
最后,三元前驅(qū)體元素配比直接決定三元正極元素配比。
對(duì)三元前驅(qū)體的制備,不僅考驗(yàn)著一家公司對(duì)原材料的掌控能力,也是對(duì)公司綜合生產(chǎn)量力的考察。
今年一月三日,華友鈷業(yè)與LG化學(xué)的合資子公司華金新能源材料(衢州)有限公司一期項(xiàng)目在衢州開(kāi)工,一期項(xiàng)目計(jì)劃建設(shè)年產(chǎn)4萬(wàn)噸高鎳型動(dòng)力鋰電池用三元前驅(qū)體材料。
2018年,格林美率先攻克高鎳811前驅(qū)體與單晶前驅(qū)體制造技術(shù),并大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。年報(bào)是最好的體現(xiàn),2018年報(bào)告期內(nèi),格林美營(yíng)收138.78億元,同期上升29%;歸屬于上市公司股東凈利潤(rùn)7.3億元,同比上升20%。
值得一提的是,其中,三元前驅(qū)體業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)了79.64億元,占總營(yíng)收近60%。
安全性問(wèn)題如何攻克?
根據(jù)不同的化學(xué)性能,鎳鈷錳(Ni、Co、Mn)各有分工。Ni肩負(fù)著提高能量密度的重要任務(wù),Co負(fù)責(zé)高倍率,Mn負(fù)責(zé)穩(wěn)定性。
因此,在提高能量密度的同時(shí),NCM811也帶來(lái)了一些問(wèn)題:循環(huán)過(guò)程衰減快,倍率性能差,這在很大程度上限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
作為業(yè)內(nèi)標(biāo)桿,寧德時(shí)代在NCM811的研發(fā)上同樣給出了好的示范。根據(jù)公開(kāi)資料,起點(diǎn)鋰電大數(shù)據(jù)記者了解到,從電芯到模組、再到電池包,寧德時(shí)代采用了多重安全設(shè)計(jì),以保證NCM811電池的萬(wàn)無(wú)一失。
與寧德時(shí)代合作緊密的華晨寶馬也為前者的NCM811進(jìn)行站臺(tái),華晨寶馬高壓電池項(xiàng)目經(jīng)理劉苗在日前寶馬X1插電式混合動(dòng)力試駕活動(dòng)上表示,寧德時(shí)代一方面在其NCM811材料采用包覆技術(shù),摻雜了其他一些材料,另一方面采取了新電解液配方,以防止出現(xiàn)電解液和正極材料發(fā)生反應(yīng),提高倍率性能和循環(huán)性能。
小結(jié)
業(yè)內(nèi)人士表示,考慮到高鎳三元電池的各種優(yōu)勢(shì),誰(shuí)能夠率先大規(guī)模應(yīng)用811型電池,誰(shuí)就能在未來(lái)占有更多市場(chǎng)。
國(guó)內(nèi)公司包括比克、力神、比亞迪、國(guó)軒高科、捷威、億緯鋰能等均已在NCM811電池的研發(fā)上取得了不同程度的進(jìn)展。
國(guó)內(nèi)電池公司NCM811的進(jìn)度:
原材料、前驅(qū)體、安全性 高鎳三元產(chǎn)業(yè)化還有幾道坎?
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