根據(jù)三元滲透率以及相關(guān)動力電池行業(yè)情況,我們預計2017年國內(nèi)三元動力電池需求在22GWh左右,2020年,達到82GWh,2017-2020年復合增長率達56%,對應動力領(lǐng)域三元材料需求約為4.3萬噸和16.4萬噸,考慮到三元價格變動趨勢,我們預計動力領(lǐng)域三元材料市場規(guī)模2017年達82億元,2020年達228億元;三元材料整體市場規(guī)模2017年接近150億元,2020年超過320億元。

    三元材料中鎳元素含量的增加會增加材料容量,而綜合性能受到鎳鈷錳三種元素的比例影響較大,未來在對電池能量密度需求不斷提升的背景下,三元材料將向高鎳化方向發(fā)展。但是同時考慮到鎳含量增加會影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和循環(huán)性能,因此高鎳化趨勢更加考驗企業(yè)對產(chǎn)品的把控能力。

    鎳酸鋰鈷酸鋰相比具有更高的特征比容量,鈷酸鋰在實際充放電過程中當鋰離子脫嵌量高于50%時會形成不可逆的結(jié)構(gòu)變化,但鎳酸鋰能可逆脫嵌出約70%的鋰離子而不產(chǎn)生不可逆相變??墒怯捎贜i4+氧化性極強,導致電池的熱穩(wěn)定性和安全性變差,因此很難進行大規(guī)模商業(yè)化應用??紤]到鈷酸鋰和鎳酸鋰晶體結(jié)構(gòu)的相近性,產(chǎn)生用部分鈷來替代鎳元素的趨勢。

    在鎳鈷錳酸鋰結(jié)構(gòu)中,主要的電化學活性元素是鎳元素,Ni3+先被氧化。所以在相同的充放電電壓范圍內(nèi),鎳含量越高,其首次比容量越高。而鈷離子半徑更小,隨著鈷含量的增加,陽離子有序度增加,層狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定,循環(huán)穩(wěn)定性能提高。

    三元材料發(fā)展的一大阻力在于材料穩(wěn)定性會隨著鎳元素含量的增加而降低。由于二價鎳離子和鋰離子半徑接近,隨著鎳元素含量的提高,鎳鋰混排現(xiàn)象會更加嚴重,阻礙鋰離子的嵌入,目前主要通過離子摻雜和表面包覆兩種途徑來逐步解決此類問題。離子摻雜過程是指為抑制離子混排現(xiàn)象,采用陽離子或陰離子摻雜來提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和倍率性能。通常使用的摻雜元素有鋁元素、鎂元素和氟元素等。表面包覆是指通過對表面進行惰性涂層,阻止電解液與正極之間的反應以減少活性物質(zhì)的損失,提高電化學性能。因此,更高鎳含量的三元材料面臨更高的技術(shù)門檻,對企業(yè)的把控能力要求也更為嚴格。

 
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