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胡国荣:三元材料技术竞争激烈 自产前驱体模式更具开发效率

   日期:2017-12-06     来源:中国电池网     浏览:2994    评论:0    
11月23日下午,中南大学冶金学院教授、博士生导师胡国荣在行业会议上做了主题演讲,分享了《锂离子电池正极材料产业技术新进展》,中国电池网摘选了其部分精彩观点,以飨读者:
 
胡国荣教授技术团队在三元系材料方面开展了一些探索性的工作,取得了一些新进展,主要是在三元材料表面进行包覆,如包覆氧化铝、核壳结构、梯度材料等。
 
胡国荣介绍,当前动力电池正极材料技术路线有3个流派:磷酸铁锂派、三元(NCA/NCM)派、锰酸锂派。目前,锂电池正极材料保持高速增长,并逐渐向三元材料等高能量密度材料发展。2016年中国正极材料产量达到16.16万吨,同比增长43%,其中三元材料产量5.43万吨,同比增长49%。预计到2020年中国正极材料总产量将达到40.7万吨,其中三元材料的占比从2015年的32.3%上升到2020年的55.3%。
 
正极材料是标准化的产品,其生产设备是决定产品质量的关键因素,而设备主要靠进口、成本高,而定位低端产业的正极材料的企业竞争激烈。
 
胡国荣认为,相比低镍的三元NCM(111、523),高镍三元材料NCM(622、811)和NCA的技术难度更大。目前国内高镍三元材料尚处于中试和小批量试制阶段,2016年国内高镍三元材料占三元材料总量的不到6%。
 
现阶段,国内三元材料技术竞争激烈,产品更新换代速度较快,过去使用较多的数码类NCM111和NCM532三元材料正面临淘汰的尴尬局面,厂商们开始力推NCM622的三元材料,包括NCM811和NCA三元材料中,由于前驱体是一种技术难度较高且需要定制化的中间体,前驱体研发和正极材料研发需要有良好的协同机制才能够实现高效的开发。胡国荣认为,正极材料厂商自产前驱体模式具有更佳的技术开发效率,有利于在高端三元材料领域占据先发优势,具备较高的投资价值;而国外三元材料领域竞争格局基本成型,形成寡头竞争的格局,主要为Umicore、住友金属、Nichia、L&F、Toda Kogyo等日韩三元材料供应商。
 
“国内三元材料厂商无论在技术上和产能上都与优美科等日韩厂家尚存一定的差距。前驱体在三元材料产业链中占据重要位置,具有较高的技术壁垒,并对三元材料的品质有重要影响,且为非标定制的产品,因此,自产前驱体的厂商在技术升级的竞赛中更具优势。”胡国荣表示,目前处于领先位置三元材料供应商大多自产前驱体,包括当升科技、厦门钨业、巴莫-华友、宁波金和、瑞翔新材、格林美、河南科隆等厂商。外购前驱体的企业中,杉杉能源和北大先行处于领先位置,其在锂电产业中有着较深的背景和资源优势;单独生产前驱体的企业中,邦普、海纳新材、贵州中伟、金川科技为领先企业,其前驱体供应国内外一线三元材料供应商;金川科技背靠金川集团,拥有大量镍钴资源,联合瑞翔新材,在技术有一定优势,有望在前驱体领域占据一席之地。
 
胡国荣在论坛上还对我国正极材料未来的发展方向提出了详细的建议:
 
1、高镍NCM/NCA材料的产业化过程中,关键是通过先进设备控制生产条件,保证二价镍的完全氧化和防止三价镍的分解。
 
2、高镍NCM/NCA材料应用中的关键是解决材料对湿度的敏感性,通过表面包覆或中和降低表面碱性。
 
3、高电压钴酸锂由于其高压实、高电压所表现出的高容量特性,在数码类电子产品中的应用具有不可替代性,但在电动车领域,由于高电压钴酸锂的安全性问题、循环寿命问题难以获得应用。
 
4、梯度和核壳结构三元系可以降低表面镍含量,可降低材料对湿度的敏感性,提高材料的循环性能。
 
5、富锂锰基固溶体材料仍具有难以克服的缺陷,未来商业化应用仍需时日。
 
6、磷酸锰铁锂材料可以在磷酸铁锂基础上提高15%的能量,未来将具有较好的应用前景。
 
7、三元材料必须解决三元电池低成本清洁回收问题,否则三元电池的发展不可持续,未来三元材料与磷酸铁锂材料将并行发展,三元电池以乘用车为主,磷酸铁锂电池已电动大巴和储能领域为主。
 
(以上观点根据论坛现场速记整理,未经发言者本人审阅。)
 

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