锂电池行业深度报告
2023年中国锂电池行业调研分析报告

2023年中国锂电池行业调研分析报告目录1. 行业概览 (5)1.1 锂电池行业定义与分类 (5)1.2 上半年锂电池全行业营收 (5)1.3 主要参与者及市场竞争格局 (6)1.4 政策法规和环境因素 (6)2. 技术发展与创新 (7)2.1 锂电池基础原理 (7)2.2 新型电池技术和材料 (8)2.3 能源密度提升与效率改进 (8)2.4 可持续性和环保趋势 (9)3. 市场细分与应用领域 (10)3.1 电动汽车市场 (10)3.2 电子设备与消费品市场 (10)3.3 储能市场 (11)3.4 新兴应用领域(如航空航天) (11)4. 供应链与生产流程 (12)4.1 原材料供应链(锂、钴、镍等) (12)4.2 电池制造流程 (12)4.3 供应链脆弱性与可持续性问题 (13)5. 市场趋势与未来展望 (14)5.1 智能化与自动化生产趋势 (14)5.2 智能电网与电动汽车互联 (14)5.3 新能源政策影响 (15)5.4 未来发展前景与风险 (16)6. 竞争分析 (16)6.1 主要企业概况 (16)6.2 竞争战略与市场份额 (17)6.3 合作与并购趋势 (18)7. 市场调研与数据分析 (18)7.1 市场数据收集与分析方法 (18)7.2 市场份额与增长预测 (19)7.3 消费者洞察和趋势分析 (19)8. 风险与挑战 (20)8.1 原材料价格波动 (20)8.2 环境法规与可持续性压力 (21)8.3 技术安全与隐私问题 (21)8.4 地缘政治与供应链中断风险 (22)1. 行业概览1.1 锂电池行业定义与分类锂电池行业是指以锂离子作为电池的电荷载体,通过充放电过程实现电能存储和释放的领域。
根据不同的分类方式,锂电池可以分为多个子类别。
按照电解质材料的不同,可将其分为液态锂电池和固态锂电池。
液态锂电池采用液态电解质,而固态锂电池采用固态电解质,后者在安全性和能量密度方面具有优势。
锂电池行业年度总结(3篇)

第1篇一、市场增长迅速,新能源汽车成为主要驱动力2023年,全球新能源汽车销量持续攀升,锂电池市场需求随之扩大。
据相关数据显示,全球新能源汽车销量同比增长约40%,锂电池产量也实现了显著增长。
其中,中国市场在新能源汽车领域表现尤为突出,国内销量持续增长,为锂电池行业提供了强大的市场支撑。
二、技术创新不断,推动产业链升级1. 电池材料:在电池材料领域,磷酸铁锂、三元锂电池等主流材料继续得到广泛应用。
同时,磷酸锰铁锂、硅碳负极等新型材料逐渐崭露头角,为锂电池性能提升提供了更多可能性。
2. 电池结构:为了提高能量密度和降低成本,锂电池结构不断创新。
例如,复合铜箔、软包电池等新型结构逐渐成为市场主流。
3. 充电技术:随着新能源汽车的普及,充电技术成为行业关注的焦点。
超级快充、无线充电等新技术不断涌现,为用户提供了更加便捷的充电体验。
三、产业链整合加速,竞争格局逐渐明朗1. 产业链上游:上游原材料如锂、钴、镍等资源价格波动较大,产业链上游企业面临成本压力。
为应对这一挑战,企业纷纷寻求资源保障和产业链整合。
2. 产业链中游:中游电池企业竞争激烈,市场份额逐渐向头部企业集中。
宁德时代、比亚迪等企业凭借技术创新和品牌优势,市场份额持续扩大。
3. 产业链下游:下游新能源汽车企业纷纷加大锂电池采购力度,推动产业链下游企业快速发展。
同时,充电桩、储能等配套设施建设加速,为锂电池行业提供广阔的市场空间。
四、政策支持力度加大,行业发展前景可期1. 国家层面:我国政府出台了一系列政策支持锂电池行业发展,如新能源汽车补贴政策、动力电池回收利用政策等。
2. 地方政府:各地方政府也纷纷出台优惠政策,推动锂电池产业集聚发展,形成了一批具有竞争力的产业集群。
总之,2023年锂电池行业取得了显著成果,市场增长迅速,技术创新不断,产业链整合加速。
展望2024年,随着新能源汽车市场的持续扩大和产业链的不断完善,锂电池行业有望继续保持高速发展态势。
中国锂电池行业分析报告

中国锂电池行业分析报告中国锂电池行业分析报告一、引言锂电池作为一种先进的电池技术,具有容量大、重量轻、续航能力强、使用寿命长等特点,广泛应用于移动电子产品、电动汽车等领域。
在过去的几年中,中国锂电池行业快速发展,并成为全球最大的锂电池生产国和消费国,对全球锂电池市场具有重要影响力。
本报告将对中国锂电池行业进行深入分析,并展望未来发展趋势。
二、中国锂电池行业的发展历程1.早期发展阶段(2000年-2008年)中国锂电池行业起步较晚,2000年前后开始逐渐兴起。
这一时期,国内的锂电池企业主要从事小型锂电池的生产,主要应用于移动通信设备等领域。
由于技术和市场的限制,中国锂电池行业在国际市场上的表现较为一般。
2.快速增长阶段(2009年-2014年)2009年以后,中国政府将锂电池产业列为国家战略性新兴产业,加大对该行业的支持力度。
各级政府纷纷推出政策扶持,鼓励企业加大研发投入,提高产品质量和性能。
同时,国内需求的大幅增长也成为推动行业发展的重要动力。
中国锂电池企业开始在国内市场打开局面,部分企业的产品也逐渐进入国际市场。
3.迅猛发展阶段(2015年-至今)随着新能源汽车的崛起和国家对环境保护的高度重视,中国锂电池行业进入了一个高速发展阶段。
新能源汽车市场的快速发展带动了锂电池需求的大幅增长,中国锂电池企业加大了生产规模和技术研发的投入。
同时,国内市场竞争激烈,企业之间展开了激烈的价格战,降低了锂电池价格。
这也进一步促进了锂电池的应用推广。
三、中国锂电池行业的现状1.总体情况中国锂电池行业目前已形成以宁德时代、比亚迪、德赛西威、磷酸铁锂代表的一批大型锂电池企业,同时还有不少中小型企业存在。
这些企业在技术研发、生产规模和市场份额上处于行业领先地位。
2.技术水平中国锂电池企业在技术研发方面取得了一系列重要突破,主要表现在高能量密度、长循环寿命和快速充电等方面。
国内技术进步推动了锂电池性能的提升,加速了锂电池应用领域的拓展。
锂离子电池行业分析报告

锂离子电池行业分析报告一、定义锂离子电池是一种以锂离子为电荷载体,通过电解质中的离子移动来储存和释放电荷的装置。
由于其性能优良,安全性高,容量大,使用寿命长等优点,成为电子产品、交通工具、能源储存等领域中必不可少的能源供应装置。
二、分类特点1. 分类:依据其正极材料分为锰酸锂、钴酸锂、三元材料、铁锂、钛酸锂等多种类型的锂离子电池。
2. 特点:锂离子电池具有容量大、重量轻、使用寿命长、能量密度高、自放电率低、无记忆效应、充电快、环保等特点,是目前电池行业最有潜力的产品。
三、产业链锂离子电池产业链主要包括:1. 原料供应商: 锂矿石、钴、铜、铝等材料之供应商。
2. 中间加工商: 锂盐厂、钴盐厂、白云石矿山等。
3. 做成处理商: 电池包壳、铝塑膜、PE塑料等。
4. 电芯制造商:制造大体积电池芯片的厂家。
5. 电池模块制造商: 将电芯组装成多个单元电池组的企业。
6. 电池包装商: 电池模组、电路板、电极片等材料包装成可供使用的电池产品的企业。
7. 电池应用商:最终将电池用于各类设备,如手机、笔记本电脑、汽车、航空航天等。
四、发展历程锂离子电池行业始于1992年,当时索尼公司在市场上推出了锂离子电池,其特点是与常用的镉镍电池相比,充电时间更短,使用寿命更长,同时也更轻便。
随着科技的不断创新,锂离子电池逐渐以更高的能量密度、更长的使用寿命、更高的安全性和稳定性等优势占据了市场的主要份额。
特别是近年来随着新能源汽车等领域的迅速发展,锂离子电池市场需求量快速增长,锂离子电池产业的竞争也更加激烈。
五、行业政策文件及其主要内容1. 《锂离子电池工业投资政策》,这是国家发改委制定的相关文件,其中重点关注的则是对锂离子电池产业链各个环节的细节支持,力求增强国内企业的核心技术研发和产品创新能力。
2. 《新能源汽车产业发展规划》:目前,国家政府确立了大力扶持新能源汽车产业发展的方针,推动产业结构调整和转型升级。
3. 《电池回收处理管理办法》:国家为电池回收和水处理管理制定了相关文件,强调淘汰旧电池可能释放的有害物质对环境污染的严重性,注重电池消费后催生的“二次污染”问题。
圆柱型锂离子电池市场现状分析及前景预测报告

圆柱型锂离子电池市场现状分析及前景预测报告一、市场现状分析1.市场规模扩大:随着电动汽车市场的快速发展和消费电子产品的普及,圆柱型锂离子电池市场规模不断扩大。
根据市场研究报告,圆柱型锂离子电池市场在2024年的销售额预计超过300亿美元。
2. 技术进步:圆柱型锂离子电池在能量密度、充放电性能等方面的技术进步,使得其在电池市场上具有竞争优势。
新型材料的应用和制造工艺的改进,提高了圆柱型锂离子电池的性能,如能量密度提高到250Wh/kg以上,充电速度加快等。
3.应用推广:圆柱型锂离子电池应用范围广泛,包括电动汽车、电动自行车、智能手机、笔记本电脑、无人机等。
随着电动汽车和能源存储市场的快速发展,圆柱型锂离子电池的需求将进一步增加。
4.行业竞争激烈:圆柱型锂离子电池市场竞争激烈,存在着来自韩国、中国等地的大型电池制造商的竞争。
此外,由于电池生产技术的进步,一些新兴公司也涌现出来,进一步加剧了市场竞争。
二、前景预测根据市场趋势和相关研究报告,以下是对圆柱型锂离子电池市场前景的预测。
1.市场规模进一步扩大:随着电动汽车市场的增长和电子消费产品的普及,预计圆柱型锂离子电池市场在未来几年内将继续扩大。
市场研究机构预测,到2025年,圆柱型锂离子电池市场规模可能超过500亿美元。
2.技术进步持续:圆柱型锂离子电池的技术进步将继续推动市场发展。
随着新材料和制造工艺的不断改进,电池的能量密度将进一步提高,充电速度将更快,使用寿命将更长。
3.新兴应用市场增长:圆柱型锂离子电池在能源存储领域的应用潜力巨大。
随着可再生能源的快速发展,储能需求不断增加,圆柱型锂离子电池将在太阳能和风能等领域得到广泛应用。
4.绿色发展趋势:环境保护和可持续发展的要求将推动圆柱型锂离子电池市场的发展。
电动汽车的普及将减少燃油车的污染,使用可再生能源进行充电也将减少对化石燃料的依赖。
总之,圆柱型锂离子电池市场具有广阔的发展前景。
随着新能源和智能技术的发展,圆柱型锂离子电池将在电动汽车、能源存储等领域继续发挥重要作用,并推动整个电池行业的发展。
锂电池市场调研报告模板

锂电池市场调研报告模板概述锂电池是一种以锂金属或锂化合物为正极材料,在充放电过程中进行离子嵌入和脱嵌的电池。
锂电池具有高能量密度、长寿命、轻巧便携等优点,目前广泛应用于移动电子设备、电动汽车、储能系统等领域。
本报告旨在对锂电池市场进行深入调研,了解当前市场状况与未来趋势。
锂电池市场规模及增长趋势根据统计数据显示,2019年全球锂电池市场规模达到XX亿美元,预计到2025年将达到XX亿美元,年复合增长率(CAGR)为XX%。
这主要得益于电动汽车产业的快速发展和对储能系统的需求增加。
同时,锂电池技术的不断改进和成本的下降也推动了市场的增长。
锂电池应用领域移动电子设备移动电子设备是锂电池的最主要应用领域之一。
随着智能手机、平板电脑、笔记本电脑等产品的普及,对于高能量密度和长电池续航能力的需求不断增加。
锂电池在此领域具有较高的市场份额,预计在未来几年内将保持稳定增长。
电动汽车电动汽车市场是锂电池的另一个重要应用领域。
随着环保意识的提高,电动汽车逐渐成为未来交通工具的主要选择。
相比于传统燃油车辆,电动汽车需要更高能量密度和较长的续航里程。
锂电池正是满足这一需求的理想选择,因此电动汽车市场对锂电池的需求将持续增长。
储能系统随着可再生能源的发展和能源消费量的增加,储能系统的需求也在不断增加。
锂电池凭借其高效率、可靠性和长寿命等特点,在小型和大型储能系统中得到了广泛应用。
预计在未来几年内,储能系统市场将对锂电池产生明显的推动作用。
锂电池市场主要参与者制造商全球锂电池行业竞争激烈,主要制造商包括宁德时代、比亚迪、松下、LG化学等龙头企业。
这些制造商在技术研发和生产方面具备较强实力,拥有大量订单和市场份额。
原材料供应商锂电池的主要原材料包括正负极材料、电解液和隔膜等。
对于制造商来说,稳定的原材料供应链至关重要。
由于锂电池市场增长迅猛,原材料供应商也在不断扩大产能,以满足市场需求。
科研机构科研机构在锂电池市场发展中起着重要作用。
锂电池调研报告

锂电池调研报告锂电池调研报告(一)一、引言锂电池是一种以锂离子在正负极之间周期地嵌入和脱嵌反应为电荷/放电过程进行能量转换的新型化学电池,由于其高能量密度、轻质和长寿命等特点,已广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。
本篇报告将对锂电池的发展现状、市场需求和未来趋势进行调研和分析。
二、锂电池的发展现状1. 技术发展锂电池作为一种先进的电池技术,经过多年的发展已取得了巨大的突破。
最早的锂电池由M.S. Whittingham于1970年代初期开发,后来由J.B. Goodenough在1980年代改进了正极材料,使得锂电池的性能得到了显著提高。
随着技术的进一步发展,锂电池的能量密度不断提高,已经成为目前最具潜力的可重复充放电电源之一。
2. 市场需求随着移动电子设备和电动汽车市场的蓬勃发展,锂电池的市场需求也在快速增长。
移动电子设备如智能手机、平板电脑等对电池的续航时间要求越来越高,而锂电池具有高能量密度的特点,能够满足这一需求。
电动汽车也成为锂电池应用的重要领域,其需求将进一步推动锂电池产业的发展。
三、锂电池市场分析1. 市场规模根据市场研究报告,2019年全球锂电池市场规模约为180亿美元,预计到2025年将达到600亿美元。
其中,移动电子设备领域占据了最大份额,其次是电动汽车领域。
随着技术进步和市场需求的增长,锂电池市场规模有望继续扩大。
2. 市场竞争目前,全球锂电池行业竞争激烈,主要的厂商包括宁德时代、比亚迪、松下等。
这些公司在技术研发、生产能力和市场拓展方面都具有优势,并且他们与移动电子设备和电动汽车制造商建立了长期稳定的合作关系。
此外,一些新兴的锂电池企业也在市场中崭露头角,其技术创新和成本优势使得它们具有一定的竞争力。
四、锂电池的未来趋势1. 技术创新在锂电池领域,技术创新是推动市场发展的重要驱动力。
当前,锂电池技术的关键问题是提高能量密度、延长续航时间以及提高安全性能。
未来,随着新材料、新工艺的应用,锂电池的性能将会进一步提升。
锂电池行业财务分析报告(3篇)

第1篇一、摘要随着全球能源结构的转型和电动汽车产业的快速发展,锂电池行业作为新能源汽车的核心动力源,近年来得到了迅猛发展。
本报告通过对锂电池行业整体财务状况的分析,旨在揭示行业的发展趋势、盈利能力、投资回报以及潜在风险,为投资者、企业及相关部门提供决策参考。
二、行业背景1. 全球能源结构转型:全球范围内,清洁能源和可再生能源的发展已成为趋势,锂电池作为理想的储能介质,其市场需求持续增长。
2. 电动汽车产业兴起:随着电动汽车技术的成熟和成本的降低,全球电动汽车销量逐年攀升,锂电池作为电动汽车的核心部件,其需求量也随之增长。
3. 政策支持:各国政府纷纷出台政策支持锂电池产业发展,如补贴政策、税收优惠等,进一步推动了行业的快速发展。
三、行业概况1. 市场规模:根据相关数据显示,2019年全球锂电池市场规模达到约1000亿元,预计未来几年将保持高速增长。
2. 产业链分析:锂电池产业链主要包括上游的原材料(如钴、锂、镍等)、中游的电池制造以及下游的应用领域(如电动汽车、储能等)。
3. 竞争格局:锂电池行业竞争激烈,国内外企业纷纷布局,形成了以宁德时代、比亚迪、松下等为代表的企业群。
四、财务分析1. 收入分析(1)总收入:近年来,锂电池行业整体收入呈现高速增长态势。
以2019年为例,全球锂电池行业总收入约为1000亿元,同比增长约30%。
(2)收入结构:锂电池行业收入主要来源于下游应用领域,其中电动汽车领域占比最大,其次是储能领域。
2. 成本分析(1)原材料成本:原材料成本占锂电池总成本的比例较高,其中钴、锂、镍等原材料价格波动较大,对行业成本影响较大。
(2)制造成本:随着技术的进步和规模化生产,锂电池制造成本逐渐降低。
3. 盈利能力分析(1)毛利率:锂电池行业毛利率近年来有所波动,但整体保持较高水平。
2019年全球锂电池行业平均毛利率约为20%。
(2)净利率:锂电池行业净利率近年来有所提升,2019年全球锂电池行业平均净利率约为10%。
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锂电池行业深度报告目录1、降本提质倒逼技术不断进化 (2)1.1、能量密度是衡量电池性能的核心标准 (2)1.2、锂离子电池仍存有成本下降空间 (5)1.3、锂电失效是汽车电动化进程的拦路虎 (6)2、材料创新:抓住锂电池充放电本质 (8)2.1、正极:现有三元体系的无钴化、单晶化 (9)2.2、硅基负极:复合化和结构改性最具量产潜力 (18)2.3、电解液:添加剂是提升循环寿命的一剂“良药” (25)3、受益公司 (27)3.1、特斯拉:降本增效的极致追求者 (27)3.2、宁德时代:行业创新引领者 (27)3.3、贝特瑞:有望迎来硅碳负极风口 (27)3.4、新宙邦:电解液添加剂提升产品附加值 (28)3.5、格林美:高镍低钴前驱体材料的先行者 (28)3.6、容百科技:单晶与高镍技术的先行者 (29)4、风险提示 (30)1、降本提质倒逼技术不断进化动力电池堪称电动汽车的心脏,对动力电池的研发是新能源汽车行业的核心。
从目前现状来看,动力电池的研发主体是电池企业与车企,他们从“降低成本+提升能量密度+提升循环寿命与安全性”三个目标出发,在材料、工艺、电池体系上做出很多突破。
核心产品力决定动力电池企业的行业地位。
本文将对目前各企业在材料技术储备做详细梳理。
1.1、能量密度是衡量电池性能的核心标准第一只商业化锂离子电池出现在1991 年,这款索尼开发的锂离子电池的能量密度只有80Wh/kg,而如今,随着电池材料的更新换代以及制造工艺的日趋成熟,锂离子电池电芯的能量密度已经可以达到300Wh/kg。
锂离子电池的应用领域也从单一的消费电子领域逐步向电动汽车和储能装置渗透。
在动力电池领域,系统的能量密度与电动汽车的续航里程直接挂钩,高能量密度几乎成为市场衡量电池性能的绝对标准。
目前,多国政府和企业对动力电池能量密度提出发展规划。
从国家规划来看,韩国的规划相对激进,提出电芯能量密度在2030 年达到600Wh/kg。
美国先进电池联合会提出在2020 年电芯能量密度提升至350Wh/kg。
日本新能源产业技术综合开发机构提出在2020/2030 年电芯能量密度分别达到250/500Wh/kg。
中国的目标最为稳健,计划在2020/2025/2030 年分别达到300/400/500Wh/kg。
龙头公司带动行业技术创新。
落实到企业层面,动力电池新技术开发的主力除了动力电池巨头外,还有新能源车企。
特斯拉是全球电动化的引领者,一直以来和松下合作研发动力电池,其规划是在2020 年实现电芯密度385Wh/kg,2025 年实现500Wh/kg。
宁德时代对能量密度的追求一直是“稳准快”。
从宁德时代2017 年的技术展望中可以看出,公司2020 年之前的目标已经基本实现,2019 年NCM811 已经实现量产,单体电芯能量密度达到304Wh/kg。
2020 年以后,CATL 对电芯能量密度的规划与国家步调较为一致。
国内外动力电池的能量密度平均水平离设定目标尚有差距,新技术、新体系将推动行业竞争格局良性改变。
目前成熟的锂电池体系的能量密度天花板已现。
对于电芯而言,能量密度提升的本质在于提高正负极材料的比容量以及正负极材料的电势差。
短期可以通过调节材料元素成分或改善制备工艺提高现有体系的能量密度,如无钴高镍技术、干电极技术;长期看,现有锂电成熟体系的能量密度天花板已现,未来十年里,固态电池、锂空/锂硫电池等新体系的开发或将成为重点。
1.2、锂离子电池仍存有成本下降空间降低成本是电动汽车对锂离子电池行业发展提出的另一需求。
电动汽车的造价成本一般比传统燃油车高。
而电动汽车中动力电池成本占比在40%左右,动力电池成本的降低对整车降本贡献最大。
而且锂离子电池成本下降空间一直存在。
自从大规模工业化应用以来,锂离子电池的制造成本呈现急速下降趋势。
根据BloombergNEF 数据,2019 年全球动力锂离子电池包价格在156 美元/kWh,预计到2024 年降至93 美元/kWh,到2030 年进一步降至61 美元/kWh。
降本方式主要从电芯四大材料与新工艺着手。
从电池包的成本结构来看,电芯原材料成本占比最大。
进一步拆分电芯成本,发现正极材料占比最大。
三元电芯的正极材料成本占比达38%。
降低正极材料的成本对整个电池包降本效果最佳。
而目前成熟的正极材料的价格已经随着规模化生产显著降低,市场供需关系基本稳定,进一步大幅降价的可能性较小。
因此寻找新材料、新工艺成为降本新方向。
各企业对降本的热情不竭,从材料到电池包零部件,已经涌现出许多新技术。
合成三元材料的平价替代、研制新的制备装配工艺等是各个公司研发的热点。
1.3、锂电失效是汽车电动化进程的拦路虎锂离子电池失效诱因复杂。
锂离子电池的失效分为性能失效与安全性失效。
性能失效指锂电池容量衰减、循环寿命短、倍率性能差、一致性差、易自放电、高低温性能衰减等。
安全性失效包括热失控、胀气、漏液、析锂、短路等。
失效的内因较为复杂,电芯四大材料皆存在失效导火索。
概括起来就是电芯内部发生一系列“反常反应”导致四大材料的损伤。
动力锂电池的失效直接影响电池的使用寿命与安全性。
动力电池使用寿命的评价标准通常是循环圈数与容量保持率。
目前商业化动力电池的循环寿命在2000 周左右,意味着一辆续航里程为400km 的纯电动车在100%的放电深度下,全生命周期运行里程为80 万km。
一辆纯电动乘用车正常通勤情况下年均里程为2.5 万km,则该纯电动乘用车使用寿命为32 年。
但实际上,在电芯充放电过程中可能会发生“反常反应”,降低电芯循环圈数与容量保持率,从而减少电动汽车的使用寿命。
改善电芯使用寿命的主要方法是对电解液改性。
安全性失效是锂离子电池发生较多的一种失效,来源于电池在充放电过程中的热失控问题。
目前成熟的锂离子电池体系使用的电解质为有机物,当电池内部发生一系列“反常”反应而放出大量热,有机电解液有可能在高于其燃点而燃烧,并在密闭空间内释放气体,最终导致电池包爆炸。
电池内部“反常“反应的诱因相对复杂且不可控,因此从材料角度而言,有效解决电池热失效问题主要思路为:1)使用阻燃添加剂防止有机电解液燃烧;2)开发不易燃的固态电解质。
2、材料创新:抓住锂电池充放电本质材料层面的技术创新着眼于电芯的充放电机理。
从提高能量密度的角度看,电芯能量密度等于正负极电势差与电芯容量的乘积。
提高电芯的能量密度的本质是提高正负极电势差与理论比容量,而电势与理论比容量由材料自身特性决定。
因此,正负极材料的选择较为关键。
从提高循环稳定性与安全性的角度看,电解液的改性可以有效避免电解液与正负极之间的副反应。
从降低成本角度看,选择新型正极材料或将使电芯度电成本下降。
2.1、正极:现有三元体系的无钴化、单晶化2.1.1、无钴化:安全性尚待验证高价钴元素掣肘正极材料降本。
在三元材料中,三种元素各司其职:镍主要用来提供容量,钴主要用来稳定结构,而锰/铝主要用来改善材料的导电性。
但三种元素中钴的价格最高且易波动。
以NCM523 材料为例,NCM523 正极材料的价格波动与硫酸钴的价格走势高度一致,钴价的波动性严重影响了正极材料的价格。
现有三元体系进一步降钴的可能性较小。
目前已有企业宣布量产高镍9 系。
我们根据三元材料钴含量的质量分数NCM 三元系列的钴元素度电成本做出测算,可以发现,从NCM811 到NCM9055,钴元素度电成本边际减少量为14.06 元/kWh,假设单车带电量为50kWh,则单车成本减少量仅为703 元。
如果进一步降低NCM9055 的钴含量,单车成本边际降幅将更低。
我们认为,牺牲三元材料的稳定性换取成本的小幅下降不可取,单纯以提升镍含量的方式降低钴含量的可能性较小。
寻找替代钴的平价元素是三元材料去钴化的基本思路。
钴在三元中的主要作用有两个,其一是阻碍Li-Ni 混排提高材料的结构稳定性,其二是抑制充放电过程中的多相转变。
因此寻找钴元素的平替或从不含未成对的电子自旋的特定元素着手,降低Li-Ni 混排,或掺杂M-O 键能大的元素,稳定结构。
由此衍生出两条路线:1)使用Mg/Al/Mn 元素直接取代钴元素,造出新三元或二元材料,实现完全去钴化;2)在NCM 三元体系中添加铝元素制备四元NCMA,将钴含量进一步稀释,实现材料低钴化。
①二元材料特斯拉致力于引领无钴化进程。
在正极材料的选材方面,特斯拉一直都是高能量密度的先行者。
特斯拉一直以来与日本的松下公司合作研究高镍电池,目前三元锂电池的钴含量已经降到5%(马斯克2018 年推特原文数据2.8%应是钴元素占整个电芯的质量比例,经换算,钴元素在正极材料的质量占比为5%左右)。
在无钴材料的研究方面,特斯拉与三元锂电的发明者Jeff Dahn 教授合作较多。
从Jeff Dahn 教授2019 年9 月发表在Journal of Electrochemical Society 的一篇论文来看,无钴高镍材料有了重要突破。
该项研究表明,在抑制三元材料相变方面,当NCA 中钴元素含量小于5%时,钴元素不再有抑制相变的作用。
相比之下,在LiNiO2 掺杂5%的铝或镁或锰元素(即NA955、NMg955、NMn955)可以有效抑制相变。
在稳定材料结构方面,NA955、NMg955、NMn955 与NCA9055 作用相当。
此外,NA955、NMg955 与NMn955 相比NC955 而言,其热升温速率更慢。
综合来看,在Ni90 系、Ni95 系三元材料中,钴元素对材料的稳定作用已经相对弱化。
直接在LiNiO2 材料中掺杂铝/镁/锰元素得到电化学性能与NCA9055 相当。
三元材料完全去钴化已经成为可能。
但目前二元材料NA、NMn、NMg 尚处于实验室研究阶段。
国内率先推出无钴电池概念的企业是蜂巢能源。
从蜂巢能源的关于无钴电池的公开专利来看,无钴电池所用正极材料为Li1+xNiyMnzO2(0.8≤y≤0.9),配合电解液成膜添加剂,解决了正极材料较差的容量衰减问题。
在三种实施案例中,无钴NMx 电芯的能量密度可与NCM811 相当。
该无钴电池或将于2021 年实现量产。
②NCMA 四元材料NCMA 电池循环寿命相较NCM 更长。
韩国汉阳大学Sun Yang-Kook 课题组在2016年合成出NCMA 四元正极材料LiNi0.6Co0.1211Mn0.272Al0.007O2,2019 年进一步合成出高镍NCMA89 四元正极LiNi0.89Co0.05Mn0.05Al0.01O2,其技术路线是在NCM 三元材料中添加少量铝元素,强化NCM 晶界,减少循环中的颗粒粉化和破碎,以提升材料的循环寿命。
此外,铝元素的加入可提升正极的放热峰值温度、降低正极的放热热量,减少高镍材料安全性失效的发生。