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应用领域需求爆发,锂电池关键材料飞速发展
锂电池四大关键材料中技术逐渐突破,高端锂电池材料发展空间广阔。虽然目前我国锂电池材料技术水平偏低,锂电池材料多集中在中低端领域,但是随着电动汽车快速发展以及国家政策的支持,锂电材料开发动力十足,技术水平将会进一步提高,高端产品发展空间巨大。
从技术壁垒上看,隔膜>六氟磷酸锂电解质>正极材料>电解液>负极材料。
正极材料发展迅猛,三元材料或成明日之星
正极材料是锂电池最为关键的原材料。四大材料生产中,正极材料是锂电池的核心,占锂电池成本的30%以上,比重最大。正极材料的好坏直接决定了锂电池各种性能指标,如能量密度性能、比功率、温度适用范围及安全性能等等。
磷酸铁锂、锰酸锂、三元材料并驾齐驱,共同发展。目前已进入商业化的正极材料包括钴酸锂(LCO)、三元材料(NCM)、锰酸锂(LMO)和磷酸铁锂(LFP)等。各个国家乃至各个厂商对正极材料的选择不尽相同,日本和韩国主要开发锰酸锂(LMO)和镍钴锰酸锂三元材料(NCM),中国更偏向磷酸铁锂(LFP)的发展。
正极材料的性能各有利弊,根据下游产品的需求,选择的正极材料品种不尽相同:消费类电子产品领域锂电正极材料的性能需求侧重锂电能量密度和安全性;动力电池正极材料的性能需求为高电压、高能量、高功率和宽温度范围。
钴酸锂(LiCoO2),最早商业化的锂正极材料,因钴(Co)价格昂贵,环境污染严重,替代趋势明显。LiCoO2的研究始于二十世纪八十年代,LiCoO2的合成方法包括高温固相反应法、低温共沉淀法和凝胶法。其中比较成熟的方法是高温固相反应法,即用碳酸锂(Li2CO3)或氢氧化锂(LiOH)与碳酸钴(CoCO3)等钴盐按锂与钴摩尔比为1.0配料,在700~900℃空气气氛中煅烧而成。生产工艺简单,电化学性能稳定,容量达到145mAh/g,近年来高电压(4.5V)高压实(4.1V)LiCoO2的发展,使容量达到185mAh/g的容量。但是,LiCoO2安全性差且Co价格昂贵、资源短缺,污染大,因此急需开发比能量高、稳定性好、成本低廉的新型正极材料。
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