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    鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源

    鋰離子電池廠商分解鈷酸鋰離子電池和三元鋰離子電池包的技術發展路線

    2021-04-25 ryder

    鋰離子電池廠商分解鈷酸鋰離子電池和三元鋰離子電池包的技術發展路線。鎳鈷錳三元材料是近年來發展起來的一種新型鋰電池正極材料。它具有容量大、循環穩定性好、成本適中等優勢。因為這種材料能夠同時有效地克服鈷酸鋰材料的高成本。目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯,在筆記本電池范疇廣泛被使用。接下來鋰離子電池廠商分解鈷酸鋰離子電池和三元鋰離子電池包的技術發展路線。


    鈷酸鋰離子電池技術發展路線


    經過長期的發展,鈷酸鋰離子電池形成了四種產品線:圓柱型電池、聚合物軟包電池、鋁殼電池和鋼殼電池,這些產品分別使用于高端、中端和低端市場。


    鈷酸鋰由于具有加工工藝簡單和電化學性能穩定等優點,最先實現商品化,具有放電電壓高、充放電電壓平穩、比能量高等優勢,在小型消費品電池范疇中具有緊要使用,由于消費類電子產品市場的迅速發展,鈷酸鋰是鋰離子電池正極材料中銷售量占比最大的材料,但其成本高,且不利于環保,比容量利用率低,鋰離子電池包壽命短,安全性差。三元材料綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優勢,具有價格優點,但其使用受到鈷價格的影響,當鈷價格處于高位時,三元材料價格較鈷酸鋰低,具有較強的市場競爭力;但當鈷價格處于低位時,三元材料相較于鈷酸鋰的優點就大大減小。目前,鈷酸鋰材料存在被三元材料替代的發展大趨勢。


    2000年前后的高密度化合成工藝,通過對鈷酸鋰提高燒結溫度和增加燒結次數,合成出十幾微米以上的單晶一次晶粒,將鈷酸鋰電極的壓實密度提高到4.0g/cm3以上,第二代鈷酸鋰誕生,使其在小型電池市場的使用被人們更加重視。為了適應時代的發展,鈷酸鋰也要逐漸地更新換代,大部分鋰電池正極材料能量密度方面亟需提高,而鈷酸鋰在能量密度方面的提高空間很大,為了提高此性能,需要對鈷酸鋰進行改性,其主要聚集在這兩個方面:一個是將鈷酸鋰粉末顆粒做大,并實現單晶化,以提高材料的壓實密度,從而提高能量密度;另外一個是對材料進行摻雜和表面惰性材料包覆解決,提高材料的放電電壓和循環性能,以提高能量密度。為此,鈷酸鋰會適應時代的變化,提高能量和密度,跟上時代的腳步,在3C產品使用中堅守C位。


    三元鋰離子電池包的技術發展路線


    隨著各國政府環保意識的不斷增強,新能源產業備受關注,政府不斷出臺相關政策進行扶持,如美國政府作為全球新能源經濟的引領者,繼續發力新能源汽車產業。智能手機、平板電腦、可穿戴式智能設備、移動電源、新能源汽車、電動自行車、電動工具及儲能電站的使用和普及,將給鋰電池產業帶來前所未有的發展機遇,全球鋰電池市場將持續保持穩步增長態勢。


    從全球范圍來看,各方對三元材料的研發加工都在不斷推進。在這個過程中,材料性能大幅提升,使用范疇也一再拓展。日、韓企業是三元材料電池研發的佼佼者。國內三元材料加工從2015年左右起步,目前也已出現了多家規模企業。三元材料具有容量高、成本低、安全性好等優異特性,在動力鋰電范疇具有良好的發展前景。借助三元材料能量密度高、成本相對低的優點,將來3至5年,三元使用于動力電池的將成為主流,高端三元材料動力電池將會呈供不應求的局面。


    從目前動力電池的發展趨勢來看,一方面已基本可以確定動力電池的發展方向為鋰電池;另一方面動力電池的研發方向呈多線路共同推進的局面。雖然動力電池在技術路線上呈現“百花齊放”的狀態,但對主流市場的爭奪卻是由來已久,誰能勝出暫時不得而知。


    從更廣的視角來看,如果全固態電池、微型燃料電池、鋰空電池等也實現了商用化,或者是電子芯片發生了革命性的改變,電子產品的能耗大幅度降低,則逐步將鈷酸鋰逼到極限的意義也就不大了。

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