锂离子电池是性能卓越的新一代绿色高能电池,已成为高新技术发展的重点之一。锂离子电池具有以下特点:高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害、体积小、内阻小、自放电少、循环次数多。因其上述特点,锂离子电池已应用到移动电话、笔记本电脑、摄像机、数码相机等众多民用及军事领域。
锂离子电池是以2种不同的能够可逆地插入及脱出锂离子的嵌锂化合物分别作为电池的正极和负极的二次电池体系。充电时,锂离子从正极材料的晶格中脱出,经过电解质后插入到负极材料的晶格中,使得负极富锂,正极贫锂;放电时锂离子从负极材料的晶格中脱出,经过电解质后插入到正极材料的晶格中,使得正极富锂,负极贫锂。这样正负极材料在插入及脱出锂离子时相对于金属锂的电位的差值,就是电池的工作电压。锂电池正极材料,是锂离子电池构成材料的一部分,直接影响着锂离子电池的性能,占有较大比例(正负极材料的质量比为3: 1~4:1)。
根据中研普华产业研究院发布的《2022-2027年正极材料行业市场深度分析及发展规划咨询综合研究报告》显示:
锂电池的锂离子仅存在于正极材料中,电池能量密度等性能主要取决于正极材料。锂电池电芯的核心结构包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等。其中正极材料在电芯制造成本、质量中占比最大,正极材料直接决定着动力电池产品的安全性、能量密度等各项性能。锂电池所有材料成本中,正极材料占比从来没有低于30%,最高时超过一半。目前锂电池正极材料主要包括三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂等。其中,磷酸铁锂更多的应用在动力电池和大型储能领域;锰酸锂主要应用于动力电池和储能领域,且多与三元材料掺杂使用。三元材料主要应用在动力电池,并且已经开始用于小型锂电领域;钴酸锂主要用于3C产品。
从3C走向动力,产品技术壁垒陡增。技术壁垒较高,产品循环性、安全性有待提高;对高镍材料这些缺点的内在机理的认识及解决方案,不仅牵涉到材料本身能否适应高能量密度电池的各项技术指标需求,还进一步决定了高镍材料在规模化生产中和电池产品应用中的相关策略。几种元素的配比组成仍在不断的调整摸索中;需要权衡成本、产率、性能等诸多因素后进行市场推广。
正极材料行业市场规模分析
中国已成为全球最重要的正极材料生产国和消费国。为满足动力电池、储能锂电及小型锂电三大市场的不同需求,主要电池材料厂与下游客户共同研发不同类型的产品,根据客户订单配料生产。由于众多企业看好新能源汽车的发展,锂离子正极材料产能快速扩张,根据锂业分会的统计,国内前30家企业的产能就超过50万吨。