三元锂电池正极材料高镍低钴是锂电池的必然发展趋势
- 发布时间：2020-05-18 19:39
三元锂电池正极材料高镍低钴是锂电池的必然发展趋势
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多元材料镍、钴、锰元素随着镍含量提高、材料克比容量提高、电池的能量密度也不断提升；同时由于钴原料的成本较高、钴价波动振幅也较大导致高钴低镍的多元材料的成本居高不下，锂电企业为了降低成本和寻求更高能量密度的材料倾向于采用Ni含量比较高的NCM622，NCM811和NCA。
三元锂电池正极材料高镍低钴是锂电池的必然发展趋势
近年来随着全球电动汽车市场不断升温，三元锂电池需求量大增。钴是三元锂电池中重要的正极材料之一，但资源稀缺，自2017年以来价格不断攀升。一方面是钴价不断上涨，另一方面是补贴渐退，三元锂电池正极材料“高镍低钴”成为必然的发展趋势。
面对日益增加的成本，全球电池供应商都在想方设法减少钴在三元电池中的含量，他们更改了电池正极材料的配方比例，将三元电池中镍钴锰或者镍钴铝的配比从6：2：2改为8：1：1。中国很多动力电池企业也都在布局高镍三元电池。高镍低钴一方面是为了提高能量密度，另一方面是为了降低成本。
从锂电池的技术来讲，在镍钴锰的比例为8：1：1时，电池能量密度达到300瓦时/公斤已经可以清晰地看到“天花板”，可能未来10年都无法突破。尽管很多电池供应商都在降低钴的使用量，但大部分厂商并未实现8：1：1技术路线在量产中的应用，至于无钴电池的上市时间，恐怕就更为久远了。
电池“无钴化”，高镍化是趋势
目前来看，新能源汽车尤其是新能源乘用车所采用的动力电池主要采用两种技术路线，一是磷酸铁锂电池，另一则是三元锂电池，前者安全性好，成本低；后者能量密度高，续航能力强。若以是否含有钴元素划分，前者不含钴，后者含钴。
据预测，钴的短缺潮可能会提前到来，在未来5～10年内将对电动汽车产业产生较大的影响。数据显示刚果的钴产出占全球钴矿的2/3，亟待发现新的资源产地。从目前的情况看，找到新的矿产资源还需要很长时间，如果仅依靠刚果的钴资源，那么到2020年时很有可能出现钴供给危机。
高镍三元锂电池材料的原料成本有所下降，因为镍比钴价格低。但是高镍三元材料的这些技术痛点导致其生产条件极为苛刻，原料成本下降，生产成本又升高，所以未来高镍三元材料的成本也不会大幅降低。但是由于国家及市场对电池比容的要求，高镍三元材料势在必行。
在三元材料中，锰、钴的含量决定了电池的稳定性，镍的含量决定了电池的比容性和续航能力。钴的价格不断上升，镍的价格保持稳定，因此高镍三元成为三元材料行业重点研发的领域。增加镍的含量，降低钴的使用量，并且能够依然保持电池优异的热稳定性，高镍三元将是未来三元材料的重要发展趋势。
作为锂电池的重要原料之一，钴能够明显提升锂电池的能量密集度。为了替代钴，电池厂商往往会增加镍的使用量以提升电池的能量密度；但镍的使用量增加之后会导致相应的电极材料的结构稳定性降低，进而影响到电池循环寿命和安全性。目前车企和电池供应商只是降低了钴在三元电池材料中的配比，但目前钴尚无法替代。
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