高鎳三元鋰電池正極材料的技術(shù)及痛點介紹
來源：寶鄂實業(yè)
2021-08-02 10:29
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鋰電池廠家了解到，由于車企和電池企業(yè)對于高鎳三元材料的導(dǎo)入需求迫切，推進(jìn)速度不斷加快，2018年以來，NCM811材料已呈現(xiàn)出嚴(yán)重供不應(yīng)求的狀態(tài)。為滿足市場需求，國內(nèi)正極材料廠商也積極布局高鎳產(chǎn)品，這些產(chǎn)能已經(jīng)陸續(xù)向市場供應(yīng)，特別是NCM811產(chǎn)品的產(chǎn)能和產(chǎn)量受到高度矚目。
預(yù)計到2022年全球正極材料出貨量將突破60萬噸，到2025年將接近100萬噸，其中三元材料仍將是大頭，高鎳三元也將迎來水漲船高的機(jī)遇。從國內(nèi)來看，未來三年三元鋰電池材料出貨量復(fù)合增速有望維持在30%以上，而到2020年出貨量將突破20萬噸大關(guān)。
正極材料做為鋰電池最核心的材料，未來將持續(xù)受益，并且正極材料的技術(shù)仍處于不斷演變階段，具有巨大挖掘潛力。正極材料企業(yè)既要有技術(shù)開發(fā)、產(chǎn)品更新能力，又要有產(chǎn)能保駕護(hù)航；既要有穩(wěn)定的上游資源供給，又要得到下游客戶的認(rèn)可。對于高鎳三元鋰電池企業(yè)來說，未來正是重塑正極材料散而亂格局的時候，龍頭企業(yè)有望勝出。
高鎳三元正極材料的技術(shù)痛點
高鎳三元鋰電池正極材料的容量主要來自Ni2+/Ni4+氧化還原，所以鎳含量越高，材料的容量也越大。但是Ni含量升高后，高鎳三元正極材料會帶來一系列棘手的技術(shù)問題。高鎳三元正極材料的主要原料是氫氧化物前驅(qū)體，Ni以Ni2+的形式存在。
高鎳三元鋰電池正極材料在高溫下結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，循環(huán)過程中生成不再有鋰離子脫嵌活性的立方巖鹽相。鎳含量越高，總堿量越高?？倝A量高對其工業(yè)生產(chǎn)、儲存、運輸以及電池的制備都提出了更高的要求。當(dāng)材料接觸空氣時，粉末材料的結(jié)構(gòu)、形貌和成分發(fā)生變化，電化學(xué)性能逐漸下降，特別是暴露在潮濕的空氣中，這種現(xiàn)象尤為明顯。
高鎳三元鋰電池正極漿料在制備和涂布過程，環(huán)境濕度對其影響巨大，如果在工藝過程中吸水反應(yīng)，特別容易造成漿料性質(zhì)發(fā)生變化，導(dǎo)致極片制造過程出現(xiàn)品質(zhì)不穩(wěn)定，工藝一致性差等問題，形成凝膠漿料時，甚至涂布過程無法進(jìn)行。
高價鎳會與電解質(zhì)反應(yīng)放出熱量和氣體，并且它本身也很不穩(wěn)定，受熱會分解并析出O2。當(dāng)熱量和CO2、O2等氣體在密閉的電池內(nèi)部聚集到達(dá)到一定壓強(qiáng)時，就會造成爆炸。
目前動力電池行業(yè)比較火的詞匯，不僅僅是“高鎳”，還有：“固態(tài)電池”，“富鋰錳基固溶體材料”，“鋰硫電池”等等，新技術(shù)新材料新觀念的出現(xiàn)將對高鎳三元鋰電池材料的應(yīng)用產(chǎn)生一定的沖擊。
高鎳三元鋰電池材料的原料成本有所下降，因為鎳比鈷價格低。但是高鎳三元材料的這些技術(shù)痛點導(dǎo)致其生產(chǎn)條件極為苛刻，原料成本下降，生產(chǎn)成本又升高，所以未來高鎳三元材料的成本也不會大幅降低。但是由于國家及市場對電池比容的要求，高鎳三元材料勢在必行。
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