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锂电池原材料钴有什么作用?
锂电池原材料钴有什么作用?
  • 发布时间:2020-08-26 17:29

锂电池原材料钴有什么作用?

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钴作为战略性金属,拥有优良的物理、化学以及机械性能,是制造锂电池材料的重要原料。伴随着新能源汽车的快速发展,随之拉动了新能源汽车行业对动力电池,以及电池生产原材料的强劲需求。为三元电池主要原材料的镍钴锰市场需求也必将随之大幅增长。
 
 
锂电池原材料钴资源有什么作用?
 
锂电池应用大行其道,虽然在新的矿业技术发展下,锂原料不成问题,只是锂电池可不只用到锂,产业界认为与其担心锂,钴与镍更值得注意。
 
钴是一种金属元素,元素符号为Co。钴具有很好的耐高温、耐腐蚀、磁性性能,广泛应用于高温合金、硬质合金、陶瓷颜料、催化剂、电池等行业。钴资源多伴生于铜钴矿、镍钴矿、砷钴矿和黄铁矿矿床中,独立钴矿物极少,陆地资源储量较少。所以钴是一种非常稀缺的小金属资源,素有“工业味精”和“工业牙齿”之称,是重要的战略资源之一。
 
钴广泛应用于高温合金、硬质合金、陶瓷颜料、催化剂、锂电池等行业,其中高温合金、硬质合金、锂电池是钴的三大主要应用行业,三大行业的钴总消费量占比超过70%以上。
 
钴最主要的用途是用于锂电池,锂离子电池的核心之一是正极材料,其中要用到钴酸锂。钴酸锂属于固体电解质,具有高能量密度和环保安全性等特点。
 
钴主要用于三元锂电池的正极材料,可以明显提升锂电池的能量密集度。三元锂电池的钴已是近几年钴消费的主要增量需求。在三元材料电池中钴可以稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能。目前新能源汽车三元锂电池占钴的消费需求约为15%,是钴应用的最大增量行业。
 
作为三元锂电池的正极材料之一,钴由于其稀缺性成为战略性的稀有金属资源,全球66%的钴产量都出自政局不稳定的刚果(金),导致其储量有限、价格攀升,成为新能源汽车发展的掣肘。因此,汽车厂商以及电池企业都在研发降低钴在三元锂电池材料配方中的比例,一些企业甚至已经开始研发无钴电池,只是目前看来,无钴化解决方案尚难以实现。
 
无论是3C消费电子,还是新能源汽车三元电池,2020-2022年都将保持增长趋势,其中新能源汽车三元电池将保持快速增长趋势。这都将极大促进钴的需求增长。
 
生产锂电池主要用到哪些原材料?
 
锂电池材料构成主要有:正极材料、负极材料、隔膜、电解液。
 
1.在正极材料当中,最常用的材料有钴酸锂,锰酸锂,磷酸铁锂和三元锂电池材料(镍钴锰的聚合物)。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3:1~4:1),因为正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。
 
2.在负极材料当中,目前负极材料主要以天然石墨和人造石墨为主。正在探索的负极材料有氮化物、PAS、锡基氧化物、锡合金、纳米负极材料,以及其他的一些金属间化合物等。负极材料作为锂电池四大组成材料之一,锂电池厂家在提高电池的容量以及循环性能方面起到了重要作用,处于锂电池产业中游的核心环节。
 
3.市场化的隔膜材料主要是以聚乙烯(polyethylene,PE)、聚丙烯(polypropylene,PP)为主的聚烯烃(Polyolefin)类隔膜。锂电池的结构中,隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等,直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性,性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。
 
4.电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料,在一定条件下、按一定比例配制而成的。电解液在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。
 
总结:无论是镍还是钴,就单纯的地球的含量而言,都十分丰富多彩,用锂元素跟钴元素生产加工制造出来的锂电池自然也是各有千秋。未来钴企业要发展必须要要在控制资源构成垄断的背景下,在发展好产业配套冶炼技术的情况下,吃下整个锂电池行业的中上游。
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