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        新一代高比能正極材料產(chǎn)業(yè)化為何那么難?


        來源:高工鋰電網(wǎng)

        [導(dǎo)讀]  業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,當(dāng)前這些新一代正極材料的產(chǎn)業(yè)化都遇到了材料性能自身缺陷尚未解決和匹配材料研發(fā)進(jìn)展緩慢的限制,距離成熟的商業(yè)化應(yīng)用還存在一定的距離,但預(yù)計(jì)未來2-3年可能會(huì)出現(xiàn)重大突破。

        中國粉體網(wǎng)訊  當(dāng)前,磷酸鐵鋰三元材料已經(jīng)成為動(dòng)力鋰電池的兩大技術(shù)路線,但在更高能量密度的追求之下,具備高電壓、高容量優(yōu)勢的富鋰錳基、高電壓鎳錳酸鋰、磷酸錳鋰和鎳酸鋰等新一代正極材料成為業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)。  


        近日業(yè)內(nèi)傳來關(guān)于新一代動(dòng)力鋰電池正極材料研究取得重要進(jìn)展的好消息,甚至已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。然而,在經(jīng)過多方調(diào)研之后,發(fā)現(xiàn)新一代動(dòng)力鋰電池正極材料的研發(fā)進(jìn)展與實(shí)際產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還存在較遠(yuǎn)的距離。  


        紅寶麗發(fā)布公告稱,公司控股子公司紅寶麗集團(tuán)南京鋰泰能源科技有限公司建設(shè)的年產(chǎn)2000噸鋰離子電池正極材料磷酸錳鋰項(xiàng)目首條生產(chǎn)線已完成安裝、調(diào)試與試生產(chǎn),產(chǎn)品符合設(shè)計(jì)要求。目前,產(chǎn)品已送鋰離子電池客戶進(jìn)行性能測試。  


        據(jù)了解,磷酸錳鋰正極材料由于具備171mAh/g的理論儲鋰容量和高達(dá)4.1V的放電平臺,相比磷酸鐵鋰正極材料具有更高的比能量優(yōu)勢因而被認(rèn)為擁有良好的產(chǎn)業(yè)化前景,當(dāng)前也有大批正極材料企業(yè)和動(dòng)力電池企業(yè)對其進(jìn)行研究。  


        但業(yè)內(nèi)人士表示,磷酸錳鋰材料要導(dǎo)入動(dòng)力電池應(yīng)用還需要克服多重困難,距離大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還存在一定距離。  


        “磷酸錳鋰材料的庫侖效率比較低,循環(huán)壽命差,目前國內(nèi)還沒有在動(dòng)力電池中應(yīng)用,還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段!币晃粍(dòng)力電池企業(yè)高層對高工鋰電網(wǎng)表示,除了材料本身性能不成熟之外,與之相匹配的高電壓電解液還沒有量產(chǎn),也是阻礙其商業(yè)化應(yīng)用的重要原因。  




        據(jù)了解,除了磷酸錳鋰材料之外,包括富鋰錳基、高電壓鎳猛酸鋰等新一代正極材料的產(chǎn)業(yè)化也被高電壓電解液拖了后腿。  


        “高電壓鎳猛酸鋰材料產(chǎn)業(yè)化的主要障礙之一就是和其配合的高電壓電解液還不成熟,國內(nèi)電解液制造商在高電壓電解液的研發(fā)方面不夠重視。”成都興能新材料有限公司范未峰告訴高工鋰電,鎳錳酸鋰材料具有尖晶石結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定,目前已經(jīng)可以量產(chǎn),但目前市場上還沒有開發(fā)出成熟的與之配合應(yīng)用的高電壓電解液,從而影響了高電壓鎳錳酸鋰在市場上的應(yīng)用。  


        范未峰表示,目前成都興能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了高電壓鎳錳酸鋰的量產(chǎn),同時(shí)在搭配不同的負(fù)極材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性驗(yàn)證研究,該產(chǎn)品將成為公司未來幾年的重點(diǎn)開發(fā)產(chǎn)品。  


        與高電壓鎳錳酸鋰和磷酸錳鋰材料相比,業(yè)內(nèi)對比容量更高的富鋰錳基材料的研發(fā)更為廣泛。 


        由于富鋰錳基材料放電比容量高達(dá)300mAh/g,具有成本低、容量高、無毒安全等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高能量密度和長續(xù)航里程的新一代動(dòng)力鋰電池正極材料的理想之選。當(dāng)前主流正極材料企業(yè)和動(dòng)力電池企業(yè)都在進(jìn)行富鋰錳基材料的研究開發(fā),盡管已經(jīng)取得了一些進(jìn)展但距離產(chǎn)業(yè)化還相去甚遠(yuǎn)。  


        “富鋰錳基材料的研究其實(shí)非常早,在研究的企業(yè)也很多,但直到目前都還沒有實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用,循環(huán)壽命太低是致命缺陷,大多數(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。”天津力神副總工程師蘇金然指出,盡管富鋰錳基的克容量很高但循環(huán)壽命太低,盡管現(xiàn)在有很多企業(yè)采用多元素?fù)诫s和表面包覆等方法去解決這個(gè)問題,但結(jié)果并不理想。  


        “富鋰錳基材料的循環(huán)壽命太短,衰減速度特別快,當(dāng)前磷酸鐵鋰和三元材料的循環(huán)次數(shù)都能達(dá)到2000-3000周以上,但現(xiàn)在富鋰錳基的循環(huán)次數(shù)只能達(dá)到200-300周左右,差一點(diǎn)的甚至不到100周,目前還沒有商業(yè)化應(yīng)用。”天津斯特蘭副總經(jīng)理李積剛向高工鋰電表示。  


        富鋰錳基循環(huán)壽命低與其材料本身結(jié)構(gòu)有關(guān),存在先天缺陷,以前業(yè)內(nèi)對該材料的研究比較少,但近年來隨著研發(fā)投入的增加、技術(shù)升級、新的研究路徑的出現(xiàn)、制備工藝提升和新材料導(dǎo)入應(yīng)用等,相信富鋰錳基材料的性能會(huì)得到提升,但需要一定的時(shí)間。  業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,當(dāng)前這些新一代正極材料的產(chǎn)業(yè)化都遇到了材料性能自身缺陷尚未解決和匹配材料研發(fā)進(jìn)展緩慢的限制,距離成熟的商業(yè)化應(yīng)用還存在一定的距離,但預(yù)計(jì)未來2-3年可能會(huì)出現(xiàn)重大突破。  


        與之相比,高鎳三元材料和NCA材料在國內(nèi)的商業(yè)化應(yīng)用會(huì)更快一些。截至目前,包括杉杉能源、寧波金和、天津巴莫、當(dāng)升科技、國軒高科、天津力神等企業(yè)都宣布公司的高鎳產(chǎn)品已經(jīng)完成中試,甚至開始量產(chǎn)且批量供貨。

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