ï»?!DOCTYPE html> 动力甉|± å‚¬çƒ­é”°åŸºææ–™åQŒæ¯”¼‚·é…¸é“é”‚更适合三元锂电池? - 矛_®¶åº„市京煌¿U‘技有限公司
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    动力甉|± å‚¬çƒ­é”°åŸºææ–™åQŒæ¯”¼‚·é…¸é“é”‚更适合三元锂电池?

    来源åQ?a href='http://www.kfupcq.com/news/327.html'>http://www.kfupcq.com/news/327.html旉™—´åQ?022-07-07

         ˜q‘æ—¥åQŒå½“升科技宣布¼‚·é…¸é”°é“é”‚材料已完成研发åQŒç›®å‰å¤„于客戯‚®¤è¯é˜¶ŒDµï¼›å·´æ–¯å¤«æ‰æ‰å®£å¸ƒå¯Œé”°ç”µæ± ææ–™å·²å®žçŽ°å¨çñ”规模化生产……近òq´æ¥åQŒåŒ…括磷酔R”°é“é”‚、富锂锰基等锰基甉|± å¤‡å—å…Ïx³¨åQŒç›¸å…³ä¼ä¸šåŠ é€Ÿå¸ƒå±€ã€‚锰基材料电池前景究竟如何?



    锰基材料甉|± ä¸æ˜¯æ–°é²œäº‹ç‰©



    中国¿U‘学院物理所研究员李泓告诉记者,20òq´å‰åQŒé”°åŸºææ–™ç”µæ± å°±è¢«ç ”发出来,日äñ”聆风配装锰酸锂电池,而磷酔R”°é”‚电池几乎没有被采用。“最˜q‘被äºÞZ»¬òq¿æ³›è®¨è®ºçš„锰基材料电池不是新鲜事物,其优势明显,短板也突出。”他说ã€?/span>



    据了解,行业一般ä‹Éç”?™å¹å…³é”®æŒ‡æ ‡è¡¡é‡ç”µæ± çš„性能åQŒåˆ†åˆ«æ˜¯èƒ½é‡å¯†åº¦ã€å€çŽ‡æ€§èƒ½ã€æˆæœ¬ã€å®‰å…¨æ€§å’Œå¾ªçŽ¯å¯¿å‘½ã€‚é”°é…”R”‚甉|± çš„能量密度不及磷酔R“é”‚电池,循环寿命、高温储存特性也存在短板åQŒä½†æˆæœ¬æ¯”磷酔R“é”‚电池低åQŒå¿«å……性能表现良好åQŒä½Žæ¸©æ€§èƒ½ä¹Ÿæ¯”较突出,安全性介于三元锂甉|± ä¸Žç£·é…”R“é”‚电池之间ã€?/span>



    李泓è¯ß_¼šâ€œé”°é…”R”‚比磷酔R“é”‚成本低20åQ…~30åQ…。另外,锰酸锂电池的单体电压较高åQŒè¾¾åˆ?.9VåQŒç£·é…”R“é”‚电池äؓ3.4VåQŒä¸‰å…ƒé”‚甉|± ä¸?.8V。单体电压高意味着甉|± PACK可以使用较少的电芯。â€?/span>



    与磷酔R“é”‚电池相比,¼‚·é…¸é”°é”‚甉|± çš„能量密度高20åQ…,成本也更低;与锰酔R”‚甉|± ç›¸æ¯”åQŒç£·é…”R”°é”‚电池的能量密度更高åQŒé«˜æ¸©åó@环寿命更长;与三元锂甉|± ç›¸æ¯”åQŒç£·é…”R”°é”‚电池具有相似的能量密度åQŒä½†æ›´å®‰å…¨ã€æˆæœ¬æ›´ä½Žã€?/span>



    ˜q™æ ·çœ‹æ¥åQŒä¼¼ä¹Žç£·é…”R”°é”‚兼具各斚w¢çš„优点,应该成äؓ锰基材料甉|± çš„研发方向。然而,äºÞZ»¬å´åœ¨å¸‚场上几乎找不到商品化的¼‚·é…¸é”°é”‚甉|± ã€‚夏气R«˜è¯ß_¼šâ€œç£·é…”R”°é”‚材料本íw«é¢ä¸´ç»“构的限制åQŒåˆæˆç¨³å®šå¯é€†å……攄¡”µçš„äñ”品非常困难,同时也存在电子电导率和锂¼›Õd­æ‰©æ•£é€ŸçŽ‡ä½Žçš„问题。â€?/span>



    é”îC¸å±žäºŽ½E€¾~ºå…ƒç´ ï¼ŒåŠ ä¸Šç”µåŽ‹é«˜çš„特点åQŒç ”½I¶äh员仍在努力寻求克服短板的解决æ–ÒŽ¡ˆã€‚据介绍åQŒæŽæ³“团队正努力在固态电池研发上解决锰酸锂高温性能差的å¼Þq‚¹åQŒä»¥ž®½å¿«å®žçŽ°æŠ€æœ¯äñ”业化。全球多家机构也在尝试多¿Uæ–¹å¼ï¼ŒåŒ…括¼„›_Œ…覆、离子掺杂、纳¾c›_Œ–½{‰ï¼Œä»¥å×I补磷酔R”°é”‚材料的短板ã€?/span>



    性ä­h比优势显è‘?/span>



    ¼‚·é…¸é“é”‚甉|± å’Œä¸‰å…ƒé”‚甉|± æ˜¯ç›®å‰ç”µåŠ¨æ±½è½¦ä‹É用的ä¸ÀLµåŠ¨åŠ›ç”‰|± ã€?/span>



    今年3月,ç‰ÒŽ–¯æ‹‰CEO马斯克表½Cºï¼Œâ€œæˆ‘认äؓ锰基甉|± æœ‰æ½œåŠ›ã€‚”他˜q›ä¸€æ­¥ç§°â€œåœ¨éžå¸¸å¤§çš„(甉|± )需求下åQŒæˆ‘们需要数千万吨甚è‡Ïx•°äº¿å¨åŽŸææ–™ã€‚因此,用于大规模生产电池的材料必须是普通材料,否则ž®±æ— æ³•è§„模化。”在2020òq´çš„ç‰ÒŽ–¯æ‹‰ç”µæ± æ—¥ä¸Šï¼Œé©¬æ–¯å…‹è¿˜æ›¾è¡¨½Cºï¼Œç”?/3的镍å’?/3的锰做正极材料相对简单,˜q™ä‹É得在同样数量镍的情况下可以提å?0%以上的电池容量ã€?/span>



    目前ä¸ÀLµé”°åŸºç”‰|± åŒ…括锰酸锂、磷酔R”°é“é”‚、富锂锰基等。业内äh士认为,锰基材料中,¼‚·é…¸é”°é“é”‚作为磷酔R“é”‚最重要的改˜q›æ–¹å‘之一åQŒæœ‰æœ›çŽ‡å…ˆäñ”业化应用。据了解åQŒç£·é…”R”°é“é”‚是磷酔R“é”‚与¼‚·é…¸é”°é”‚的固溶体åQŒä¿ç•™äº†¼‚·é…¸é“é”‚的优良安全性与½E›_®šæ€§ï¼Œòq¶ä¸”拥有较高的电压åã^åîC»¥åŠä¸Ž¼‚·é…¸é“é”‚相同的理论克定w‡åQŒå› æ­¤ç›¸åŒæ¡ä»¶ä¸‹å…¶ç†è®ø™ƒ½é‡å¯†åº¦æ¯”¼‚·é…¸é“é”‚甉|± é«?0%左右。目前,拥有¼‚·é…¸é”°é“é”‚技术储备的甉|± åŽ‚商有宁å¾äh—¶ä»£ã€æ¯”亚èé_、国轩高¿U‘ç­‰åQŒä¸»è¦ä»¥ä¸“利技术研发、投资布局ä¸ÞZ¸»ã€‚å¯d方纳¾cŸë€ä¸­è´æ–°ææ–™ã€å¤©‹z¥æ–¯ç‰¹å…°½{‰æ­£æžåŽ‚商均寚w”°é“é”‚产品有所布局。å¯d方纳¾cŒ™¡¨½Cºï¼Œå…¬å¸æ–°åž‹¼‚·é…¸é”°é“é”‚已开始送样åQŒé¢„è®?-2òq´åŽå¯å®žçŽîCñ”业化åQŒå åŠ æ­£æžè¡¥é”‚技术,该电池能量密度可提高20%åQŒåó@环寿命可è¾?万次ã€?/span>



    中国¿U‘学院宁波材料技术与工程研究所研究员夏气R«˜æŒ‡å‡ºåQŒç›®å‰ç£·é…”R“é”‚电池的能量密度已接˜q‘极限,三元锂电池受˜q‘期镍、钴ä»äh ¼æ³¢åŠ¨å½±å“åQŒæˆæœ¬é£žæ¶¨ã€‚同æ—Óž¼Œç›¸å¯¹äºŽé•ã€é’´åQŒé”°çš„储量较为充­‘Ÿë€‚在此背景下åQŒé”°åŸºç”µæ± çš„优势˜q›ä¸€æ­¥å‡¸æ˜¾ã€?/span>



    在真锂研½I‰™¦–席分析师墨柯看来åQŒä“Q何电池èµ\¾U¿çš„发展都离不开能量密度和成本这两条ä¸Èº¿ã€‚“磷酔R”°é“é”‚的能量密度高于磷酔R“é”‚但成本却差不多åQŒå¯Œé”‚锰基材料和层状锰酸锂的能量密度也优于三元材料。在原材料成本不断高企的当下åQŒç ”发这几种正极材料的热度自然会提升。â€?/span>



    锰基材料更适合三元锂电æ±?/span>



    受政½{–导向的影响åQŒå¤šòq´å‰åQŒä¸‰å…ƒé”‚甉|± å¤‡å—市场青睐åQŒéšç€æ–°èƒ½æºæ±½è½¦è¡¥è´´é€æ­¥é€€å¡ï¼Œ¼‚·é…¸é“é”‚甉|± çš„低成本优势愈加受到重视åQŒè¶Šæ¥è¶Šå¤šçš„企业和èžR型è{而采用。不˜q‡ï¼Œ¼‚·é…¸é“é”‚甉|± çš„能量密度极限å€ÆD¾ƒä½Žï¼Œæéš¾æ»¡èƒö消费者对­‘…é•¿¾l­é©¶é‡Œç¨‹çš„需求,另外åQŒå…¶å¿«å……性能也不½Hå‡ºåQŒå¯¼è‡´ç”¨æˆïLš„补能体验不佳ã€?/span>



    动力甉|± çš„能量密度与正极、负极、电解质½{‰å…³é”®ææ–™å¯†åˆ‡ç›¸å…Ÿë€‚经˜q‡è¡Œä¸šçš„多年挖掘åQŒç£·é…”R“é”‚电池正极材料的定w‡å‡ ä¹Žè¾‘Öˆ°äº†â€œå¤©èŠ±æ¿â€ï¼Œå¾ˆéš¾æœ‰å¤§çš„突破。äؓ了发挥磷酔R“é”‚电池的最大功效,研发人员¾UïLº·æŠŠç›®å…‰èšç„¦äºŽè´Ÿæžææ–™ã€?/span>



    据介¾lï¼Œ¼‹…基负极材料的比定w‡å¯ä»¥è¾‘Öˆ°4200mAh/gåQŒè¿œé«˜äºŽçŸ›_¢¨è´Ÿæž372mAh/g的理论比定w‡åQŒè¿™ä¸ªé‡å¤§å‘现让¼‚·é…¸é“é”‚甉|± ç„•å‘出“第二春”。磷酔R“é”‚电池的能量密度æ›ùN•¿æœŸå¾˜å¾ŠäºŽ170Wh/kgåQŒé‡‡ç”¨ç¡…¼„Œ™´ŸæžåŽåQŒå…¶èƒ½é‡å¯†åº¦˜q…速增长到190Wh/kg之上ã€?/span>



    正负极是甉|± å‘生电化学反应的场所åQŒä¸¤¾cÀLæ–™çš„潜力都被深挖到极è‡ß_¼Œç ”究人员很难再找出新的材料提升磷酔R“é”‚电池的能量密度。“磷酔R“é”‚电池的能量密度几乎触碰到‘天花板’,很难再提高。”夏气R«˜è®¤äؓã€?/span>



    不仅¼‚·é…¸é“é”‚甉|± çš„材料潜力被挖掘到极è‡ß_¼Œç”Ÿäñ”工艺的提高也接近极限。夏气R«˜å‘Šè¯‰è®°è€…,¼‚·é…¸é“é”‚的压实密度已辑ֈ°2.0g/cmô”åQŒæŽ¥˜q‘极限,很难再压¾~©ã€‚在˜q™ç§æƒ…况下,研究人员¾UïLº·æŠŠç›®å…‰çž„向新材料åQŒé”°åŸºææ–™å‡­å€Ÿé«˜ç”µåŽ‹ç‰ÒŽ€§è¿›å…¥äº†äºÞZ»¬çš„视¾Uѝ€‚夏气R«˜è¯ß_¼šâ€œç ”发äh员尝试在¼‚·é…¸é“é”‚中加入锰元素åQŒå¾—åˆîCº†¼‚·é…¸é“é”°é”‚电池,它的单体电压辑ֈ°4.1VåQŒè¿œé«˜äºŽ¼‚·é…¸é“é”‚甉|± çš?.4V。â€?/span>



    比亚˜qªå¤šòq´å‰ž®è¯•åœ¨ç£·é…”R“é”‚电池中加入锰元素,对外宣称研发出磷酔R“é”°é”‚甉|± ã€‚å°½½Ž¡å…¶ä¸Žç£·é…”R”°é“é”‚的名¿U°æœ‰æ‰€ä¸åŒåQŒä½†ææ–™ä½“系一栗÷€‚后来,比亚˜qªäؓ何弃之不用?夏永高告诉记者,¼‚·é…¸é”°é“é”‚电池单独ä‹É用会面äÍ一些难题,它的材料¾_’径需要做åˆ?0¾U³ç±³åQŒç£·é…”R“é”‚çš„¾_’径¾U¦äؓ数百¾U³ç±³åQŒç²’径小ž®±éžå¸¸å®¹æ˜“吸水。磷酔R”°é“é”‚材料在空气中的吸水量很快ž®Þpƒ½è¾‘Öˆ°6000ï½?000PPMåQŒé€ æˆè¡¨é¢çš„改性。此外,¾_’径太小åQŒåŽ‹å®žå¯†åº¦ä¹Ÿä¼šé™ä½Žã€?/span>



    ¼‚·é…¸é”°é“é”‚材料不能单独ä‹É用,ä¸ÞZ½•è¡Œä¸š˜q˜çƒ­è¡ïL‘ô¾l­ç ”发?在夏气R«˜çœ‹æ¥åQŒç£·é…”R”°é“é”‚与三元锂甉|± é…åˆä½¿ç”¨æœ‰ä¸é”™çš„效果。磷酔R”°é“é”‚不适合与磷酔R“é”‚电池æ؜合ä‹É用,因äؓ两者之间电压相å·?.7VåQŒBMS很难加以处理。而三元锂甉|± çš„电压äؓ3.8VåQŒä¸Ž¼‚·é…¸é”°é“é”‚的比较接近ã€?/span>



    ž®šå­˜æŠ€æœ¯éš¾ç‚?/span>



    据了解,比亚˜qªå¤šòq´å‰æ›‘Ö°è¯•ç ”½I‰™”°åŸºç”µæ± åƈ甌™¯·äº†ç›¸å…³ä¸“利,不过后箋未有更多˜q›å±•åQŒç›®å‰æ¯”亚èé_ä¸ÀL‰“刀片电池ã€?/span>



    事实上,具备诸多优势的锰基电池自íw«ä¹Ÿæœ‰ç—›ç‚V€‚“锰元素的加入可以提升原本磷酔R“é”‚电池的能量密度åQŒä½†ä¸Žæ­¤åŒæ—¶åQŒé”°åŠ å…¥åŽï¼Œææ–™çš„锂¼›Õd­æ‰©æ•£é€Ÿåº¦å’Œç”µå­ç”µå¯¼çŽ‡å‡ä¼šé™ä½Žã€‚因此,ä¸ÞZº†å®žçŽ°¼‚·é…¸é”°é“é”‚更高的攄¡”µæ¯”容量,需要减ž®ææ–™ä¸€‹Æ¡é¢—¾_’尺寸,但小的纳¾c³é¢—¾_’也带来一¾pÕdˆ—副作用,如压实降低、吸水性高åQŒä»¥åŠå…¶å¯ÆD‡´çš„高温åó@环性能差和胀气问题。”夏气R«˜è¡¨ç¤ºã€?/span>



    “磷酔R”°é“é”‚技术开发的隄¡‚¹åœ¨äºŽè§£å†³ç”µåŽ‹åŒåã^台的问题åQŒå¯Œé”‚锰基和层状锰酸锂技术开发的隄¡‚¹åœ¨äºŽå»‰™•¿å¾ªçŽ¯å¯¿å‘½çš„问题,目前åQŒä¸Š˜q°æŠ€æœ¯éƒ½˜q˜æ²¡è¾‘Öˆ°å®žç”¨é˜¶æ®µçš„æ°´òqŸë€‚”墨柯坦­a€ã€?/span>



    高工锂电认äؓåQŒæœªæ?-3òq´ç£·é…”R”°é“é”‚ž®†æ›´å¤šçš„以复配三元材料方式加以应用。长˜qœæ¥çœ‹ï¼Œéšç€å…¶æˆæœ¬ä¸‹é™ï¼Œå¾ªçŽ¯æ€§èƒ½æ”¹å–„åQŒå°†åŠ é€Ÿå®Œæˆä»Žè¾…材åˆîC¸»æçš„升çñ”˜q‡ç¨‹ã€‚“磷酔R”°é“é”‚现阶ŒDµå•ç‹¬ä‹É用还存在一些问题,其更适合用作三元锂电池的辅助材料åQŒæ—¢å¯ä»¥å…¼é¡¾èƒ½é‡å¯†åº¦åQŒåˆå¯ä»¥æé«˜ä¸‰å…ƒç”‰|± çš„安全性能。”夏气R«˜è¡¨ç¤ºã€?/span>



    锰基甉|± åº”用前景òq‰K˜”åQŒä¸Šæ¸¸ææ–™ä¼ä¸šæœ‰æœ›å……分受ç›?/span>



    按正极材料体¾pÕdˆ’分,锂电池可以分为钴酔R”‚、锰酔R”‚、磷酔R“é”‚、三元材料等多种技术èµ\¾Uѝ€‚目前主‹¹çš„锰基甉|± ææ–™ä¸»è¦åŒ…括锰酸锂电池与三元锂电池ã€?/span>



    从上游材料来看,ç”׃ºŽé”°å…·æœ‰è‰¯å¥½çš„电化学惰性,通过在电池材料中æ·ÕdŠ é”°å…ƒç´ ï¼Œå¯ä»¥æœ‰æ•ˆæé«˜ææ–™å®‰å…¨æ€§ä¸Ž¾l“æž„½E›_®šæ€§ï¼Œç›®å‰ç”µè§£äºŒæ°§åŒ–é”°åQˆEMDåQ‰ä¸Ž¼‹«é…¸é”°å‡ä¸ºé”‚甉|± ç”Ÿäñ”所需的重要原材料。其中,电解二氧化锰主要用于锰酸锂电池的生äñ”åQŒè€Œç¡«é…”R”°åˆ™è¢«ç”¨äºŽä¸‰å…ƒé”‚电池领域。伴随新能源汽èžR渗透率的快速提升以及电动两轮èžR领域需求的加速释放,2015-2021òq´é—´å›½å†…锰酸锂äñ”量年均复合增速达åˆ?1.1åQ…、三元正极材料出货量òq´å‡å¤åˆå¢žé€Ÿè¾¾åˆ?0.5åQ…ã€?/span>



    与此同时åQŒç£·é…”R”°é“é”‚是磷酔R“é”‚与¼‚·é…¸é”°é”‚的固溶体åQŒä¿ç•™ç£·é…”R“é”‚优良安全性与½E›_®šæ€§èƒ½åQŒåƈ且拥有较高的电压òq›_°åQˆå¯è¾?.1VåQŒé“é”?.4-3.5VåQ‰å’Œä¸Žç£·é…”R“é”‚相同的理论克容量,因此相当条äšg下其理论能量密度比LFPé«?5-20åQ…,基本能够辑ֈ°ä¸‰å…ƒç”‰|± NCM523的水òqŸë€‚当前国内主‹¹æ­£æžææ–™ä¸Žç”‰|± åŽ‚商如å¯d方纳¾cŸë€å½“升科技、宁å¾äh—¶ä»£ç­‰å‡åœ¨¿U¯æžå¸ƒå±€¼‚·é…¸é”°é“é”‚业务,随着技术的逐渐˜q›æ­¥åQŒç£·é…”R”°é“é”‚产业化应用有望逐步加快ã€?/span>



    展望未来åQŒæˆ‘们认ä¸ÞZ¼´éšé”°é…”R”‚甉|± ã€ä¸‰å…ƒé”‚甉|± éœ€æ±‚的持箋增长以及¼‚·é…¸é”°é“é”‚电池等新兴技术的逐步应用åQŒä¸Šæ¸¸å«é”°ææ–™çš„相关企业ž®†å……分受益,主要受益标的包括湘潭电化、红星发展等ã€?/span>

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