2016中國動(dòng)力鋰電正極材料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

發(fā)展新能源汽車的終極目標(biāo)，是在盡量少的補(bǔ)貼下，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)能源汽車同等的性價(jià)比。鋰電性能的提升充滿了無數(shù)艱辛和微小的技術(shù)進(jìn)步，中國鋰電行業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷進(jìn)行電池及關(guān)鍵材料技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)新能源車性能的持續(xù)提升。

在大額補(bǔ)貼和有力的政策扶持之下，中國新能源汽車及動(dòng)力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)度過了美好的2015年，行業(yè)興盛已延續(xù)至2016年。但是，一旦補(bǔ)貼和政策扶持力度減弱，新能源車和鋰電行業(yè)還能否維持現(xiàn)在欣欣向榮的發(fā)展態(tài)勢?

鋰離子電池從發(fā)明至今已有數(shù)十年時(shí)間，直至近年才開始在新能源車大規(guī)模應(yīng)用。正是基于過去數(shù)十年在材料技術(shù)、制造工藝等方面一點(diǎn)一滴的提升，最終量變引起質(zhì)變，使電動(dòng)汽車在補(bǔ)貼和政策支持下，被普通消費(fèi)者所接受。中國對(duì)新能源車的政策支持長期存在，但補(bǔ)貼力度將逐步降低。

發(fā)展新能源汽車的終極目標(biāo)，是在盡量少的補(bǔ)貼下，實(shí)現(xiàn)與傳統(tǒng)能源汽車同等的性價(jià)比。只有獲得消費(fèi)者的認(rèn)可，新能源汽車行業(yè)才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。這需要新能源車和鋰電行業(yè)持續(xù)的技術(shù)研發(fā)與工程應(yīng)用，而不是沉湎于大額補(bǔ)貼下的短期獲利。

正極材料是鋰離子電池四大關(guān)鍵材料之一，是決定電池安全性、能量密度、成本和循環(huán)壽命的關(guān)鍵材料。亞化咨詢認(rèn)為，中國鋰電行業(yè)應(yīng)重視正極材料技術(shù)研發(fā)，提高動(dòng)力鋰電的性能并降低成本，才能在補(bǔ)貼力度減弱之后保持新能源車的競爭力和動(dòng)力鋰電的市場空間。

鋰電正極材料現(xiàn)階段主要有五類比較成熟的技術(shù)路線，分別是1. 磷酸鐵鋰(LFP)，2. 錳酸鋰(LMO)，3. 鎳鈷錳三元材料(NCM)，4. 鎳鈷鋁三元材料(NCA)和5. 鈷酸鋰(LCO)。一般來說，只有層狀材料(LCO、NMC和NCA)才能同時(shí)兼?zhèn)涓吣芰棵芏群烷L循環(huán)壽命的特點(diǎn)。

其中鈷酸鋰是數(shù)碼鋰電領(lǐng)域的主流正極材料，也曾經(jīng)應(yīng)用于特斯拉的早期車型，但受成本和安全性制約，動(dòng)力鋰電已經(jīng)基本不用LCO材料。錳酸鋰動(dòng)力電池曾經(jīng)受到日系企業(yè)的重視，日產(chǎn)聆風(fēng)(Leaf)車型大規(guī)模裝備了LMO動(dòng)力電池。但LMO電池能量密度低的問題難以解決，也已不是動(dòng)力鋰電的主流選擇。

現(xiàn)階段中國動(dòng)力鋰電的主流路線是磷酸鐵鋰和三元材料。磷酸鐵鋰(LFP)曾被中國企業(yè)寄予厚望，出現(xiàn)過鐵紅路線、草酸鐵路線、磷酸鐵路線、水熱法等多種生產(chǎn)路線。降低LFP生產(chǎn)成本和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵在于廠家能否自己生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的前驅(qū)體。

經(jīng)過多年的工藝改進(jìn)，LFP在低溫性能、一致性、加工性能以及鐵雜質(zhì)含量等方面的缺點(diǎn)已經(jīng)得到改善，具備了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的條件。但LFP電池能量密度低，比亞迪LFP單體電池130Wh/kg的能量密度已經(jīng)幾乎達(dá)到極限。這種能量密度更適用于對(duì)電池重量和體積并不敏感的電動(dòng)大巴。

磷酸錳鐵鋰(LMFP)被認(rèn)為是最具潛力的磷酸鐵鋰(LFP)升級(jí)換代材料。公開信息顯示，比亞迪于2015年發(fā)布的新款e6純電動(dòng)轎車，采用了LMFP正極材料電池。相比采用LFP電池的老款e6，磷酸錳鐵鋰(LMFP)電池質(zhì)量降低了50kg，而電池容量增加了30%，續(xù)航里程增加33%(100公里)。

三元材料，包括鎳鈷錳三元材料(NCM)和鎳鈷鋁三元材料(NCA)是全球范圍內(nèi)新能源車主流的正極材料。通過控制材料表面堿殘留量、摻雜改性、表面包覆等工藝改進(jìn)手段，以及實(shí)現(xiàn)三元材料生產(chǎn)的高比表面積和窄粒徑分布，三元材料在動(dòng)力鋰電取得了優(yōu)良的應(yīng)用表現(xiàn)。

與磷酸鐵鋰一樣，前驅(qū)體對(duì)三元材料的生產(chǎn)至關(guān)重要，前驅(qū)體的品質(zhì)直接決定了最后燒結(jié)產(chǎn)物的理化指標(biāo)。無論是從成本還是產(chǎn)品品質(zhì)控制角度而言，三元廠家應(yīng)當(dāng)自產(chǎn)前驅(qū)體，但目前國內(nèi)正極材料廠家不夠重視三元材料前驅(qū)體的生產(chǎn)和研發(fā)。

此外，富鋰錳基層狀固溶體正極材料(OLO)也引起了鋰電行業(yè)的重視，OLO材料有著跟其它正極材料很不一樣的充放電機(jī)理，在首次充放電過程中Li離子脫出/嵌入會(huì)導(dǎo)致OLO材料結(jié)構(gòu)變化。OLO最突出的優(yōu)點(diǎn)是高容量和高電壓，但其循環(huán)性、安全性、溫度性能和倍率性能都不理想，且壓實(shí)密度較低，2020年之前在動(dòng)力鋰電實(shí)現(xiàn)商業(yè)應(yīng)用并不現(xiàn)實(shí)。

總的來說，鋰電性能的提升充滿了無數(shù)艱辛和微小的技術(shù)進(jìn)步，對(duì)現(xiàn)有材料的進(jìn)一步改進(jìn)和新材料的探索，仍然是鋰電正極材料研發(fā)的基本方向。中國鋰電行業(yè)應(yīng)當(dāng)不斷進(jìn)行電池及關(guān)鍵材料技術(shù)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)新能源車性能的持續(xù)提升，才能在盡量少的補(bǔ)貼下具備與傳統(tǒng)能源汽車同等的競爭力。

2016碳酸鋰及鋰電正極材料研討會(huì)將于4月19日在上海召開。會(huì)議將探討國家新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策趨勢，全球與中國鋰資源分布、供需與價(jià)格展望，中國礦石與鹽湖鹵水制碳酸鋰項(xiàng)目進(jìn)展，動(dòng)力電池對(duì)正極材料的技術(shù)需求，磷酸鐵鋰、三元材料性能優(yōu)化與應(yīng)用，下一代鋰電正極材料技術(shù)展望等。來自中國領(lǐng)先正極材料生產(chǎn)企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)專家將介紹《鋰電正極材料產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢》。