专业定制医疗锂电池
18年专注锂电池定制
机器人电池定制
低温锂电池

满足电池对能量密度高需求,三元材料的高镍化将进一步得到发展

钜大LARGE  |  点击量:469次  |  2018年11月28日  

摘要
电动汽车动力电池中的锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等构成,其中正极材料能直接影响锂电池的各项性能,也是锂电池成本结构中占比最高的部分。

电动汽车动力电池中的锂电池主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等构成,其中正极材料能直接影响锂电池的各项性能,也是锂电池成本结构中占比最高的部分。锂电池的能量密度、安全性、循环寿命等性能都是由锂电池正极材料决定。锂电池正极材料的主要原料为碳酸锂和前驱体,其中前驱体又决定着正极材料的性能。根据已经市场化的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂(NCM)、镍钴铝酸锂(NCA)等,不同的正极材料决定了锂离子电池不同的技术路线。而格力董小姐投资的珠海银隆,其生产的产品主要为钛酸锂,这是动力电池中唯一以负极材料命名的动力电池。

锂电池各类正极材料性能对比

11.jpg

锰酸锂在1981年即被发现,90年代中后期,学者们通过研究发现采用元素掺杂可有效改善锰酸锂的高温循环性能,受其掺杂技术启发,多元金属复合氧化物(即三元材料NCA、NCM)研究开始兴起。三元正极材料在近几年发展迅速,目前已超越磷酸铁锂,在动力电池中占比最高。2018年1-8月,我国三元和磷酸铁锂电池分别实现累计装机13.86GWh和8.53GWh,比重分别为60%和36.9%。其中,2018年因发生多起新能源汽车起火事件发生,对动力电池安全性的担忧,使得2018年8月磷酸铁锂占比有所回升。

2018年历月动力电池出货走势图

22.jpg

镍钴锰三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,形成了LiCoO2/LiNiO2/LiMnO2三相的共熔体系,其综合性能优于任一的单组合化合物,产生了明显的三元协同效应。镍钴铝酸锂(NCA)镍含量高,电池能量容量高。但由于生产难度较大,目前主要由日韩厂商等外企所垄断,目前我国厂商以NCM技术路线为主,尚未量产NCA,而特斯拉恰恰是采用NCA动力电池,其Ni含量已经达到了80%,目前日本厂商正在研发的产品中镍含量更高。但随着NCM高镍化的发展,NCM的能量密度也在不在提高。

常见的三元正极材料性能表

33.jpg

我们平时所看到的NCM111、NCM532、NCM622和NCM811等等,指的是三种过渡金属元素Ni(镍)、Co(钴)、Mn(锰)在NCM材料中的比例,例如NCM111三元材料就是N:C:M=1:1:1。三元材料中镍含量的提高,电池能量密度也将得到相应的提高。根据国务院颁布的《中国制造2025》,其中对动力电池明确提出:2020年,电池能量密度达到300Wh/kg;2025年,电池能量密度达到400Wh/kg;2030年,电池能量密度达到500Wh/kg。随着国家对电池能量密度要求的提高,及缓解消费者"里程焦虑"的需要,电池能量密度需要进一步提高。而磷酸铁锂材料的理论比容量较低,无法满足高能量密度的要求。目前三元NCM523材料也很难达到2020年单体电池300wh/kg的目标。目前市场上主流的NCM523可以达到160-200wh/kg,而镍含量更高的NCM622和NCM811可以达到230wh/kg和280wh/kg。因此,为满足电池对能量密度越来越高的需求,三元材料的高镍化将进一步得到发展。

点击阅读更多 v
立即咨询
钜大精选

钜大核心技术能力