【行业】三元路线主导,高镍化大势所趋(30页)

正极材料是锂电池产业链的重要上游环节。锂电池产业链上游大致可分为正极材料、负极材料、隔膜、电解液四个主要部分。其中正极材料是其电化学性能的决定性因素,对电池的能量密度及安全性能起主导作用,且正极材料的成本占比也较高,占锂电池材料成本的30%-40%,因此正极材料是锂电池最为关键的材料。从产业链看,正极材料上游包括金属矿(钴矿、镍矿、锰矿、锂矿)原材料,下游为动力电池、3C电池和储能等领域的应用。

当前锂电池的正极材料体系主要分为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等多种技术路线,作为对比,成本、能量密度、安全性为核心指标。钴酸锂作为第一代商品化的锂电池正极材料,具有振实密度大、充放电稳定、工作电压高的优势,在小型电池中应用广泛。但钴酸锂成本高、循环性和安全性较差;锰酸锂比容量较低、循环性能特别是高温循环性能使其应用受到了较大的限制;磷酸铁锂价格较低、环境友好、安全性和高温性能较好,但能量密度较低、低温性能较差;三元材料综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,存在明显的三元协同效应,能量密度更高,但成本较高,安全性要求更高。三元材料因突出的单体能量密度,能极大程度提升续航里程,是目前乘用车动力电池的主要正极材料。

高镍正极能量密度高,具备里程优势。三元材料中,Ni/Co/Mn 是过渡金属元素,形成固溶体,原子可任意比例混排;Ni 上升会提升容量;Mn4+呈电化学惰性,主要起稳定结构的作用,Mn 含量上升会提升释氧温度,保障安全性;Co 既能稳定材料的层状结构,又能减小阳离子混排,有利于电池循环性能。目前电池能量密度方面 NCA>NCM811>NCM622>NCM523,随着能量密度的提升,整车里程焦虑不断改善。另外单位 Wh 的电池成本也将进一步改善。

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