高镍正极成燎原之势度假村
发布时间：2022-10-10 02:09:35
来源：烟草机械网
高镍正极成燎原之势
钴作为三元锂电池正极材料所必须的元素，自2016年7月以来价格开始疯狂上涨，截至2017年4月，已较年初增长约1.5倍。业内分析认为，由于金属钴供应紧张且动力电池市场对金属钴的需求持续强劲，预计下半年金属钴的采购还将保持高价位运行，甚至仍然存在着上涨的空间。
从市场角度来看，为实现300Wh/kg能量密度目标，三元电池受到大家青睐，带动着钴的市场需求继续上升。有研究机构透露，未来几年内钴在全球动力电池行业的需求平均年增长速度在10%左右，而在中国市场平均年增速在12.5%左右。2017-2018年内，钴的市场缺口将超过3万吨每年。
高镍三元正极材料成趋势
从需求侧来看，钴的此番涨价应该还会持续较长的时间。钴价上涨势头难以遏制，加上新能源车补贴减少，使下游整车企业向上压价，中游电池企业两头承压。然而，对于三元电池企业来说，目前还没有找到可替代钴的金属。为了缓解钴价上涨带来的成本压力，只能通过技术升级，尽量减少钴的用量。
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券商分析认为，三元电池的地位短期内不会改变。2019年后，金属锂和钴的供给将持续吃紧，由于原材料价格上涨，倒逼着锂电池向着高镍电池技术迈进。“未来三元电池中镍钴锰配比量将发生变化，现在主流三元电池镍钴锰配比是5:2:3，今后有可能变成6:2:2或是8:1:1”。
难以驯服的“钴”牛
相关数据显示，9月6日国内电解钴市场报价418000-428000元/吨、四氧化三钴市场报价350000-365000元/吨、氧化钴市场报价300000-310000元/吨、三元材料NCM523市场报价185000-190000元/吨、钴酸锂市场报价385000-395000元/吨，部分钴产品价格较去年七月增幅超过100%。
金属钴价格上涨势头为何如此迅猛？总体来看与钴供需失衡有关。2016年我国金属钴消费量约为4.6万吨，其中电池领域消费3.52万吨。受新版补贴政策与能量密度直接挂钩影响，动力电池三元化获得更多整车厂青睐，市场需求和占比快速提升，带动上游钴产品需求增加及价格上涨。
根据政府出台的规划，今年国内新能源车的销量需要突破70万辆，而整个上半年仅完成20万辆不到，下半年新能源车还存在较大放量空间；长远来看，2020年累计销售新能源车500万辆，而即使今年销量目标完成，也才完成1/4不到。因此，不管是从短期还是长期来看，金属钴需求很大。
低温高能量密度18650 3350mAh
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充电温度：0~45℃
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-40℃放电容量保持率：0.5C放电容量≥60%
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然而现实是，我国钴资源极度稀缺、几乎全部依赖进口。钴作为伴生金属，67%来自于铜伴生，32%来自镍伴生。2016年，全球探明钴总储量约700万吨，其中刚果金储量约340万吨，占全球总储量47%。反观我国钴资源，多为伴生矿且品质低、储量小，依赖进口的局面将长期存在。
刚果金钴产量占到全球63%
目前刚果金钴产量占全球钴产量63%，2016年国内消费的钴94%来源于刚果金。因此在钴资源严重稀缺和钴需求拉大的双重作用下，导致国内钴供给缺口将不断扩大。有研究机构预测，2017年、2018年需求将分别达到12.34万吨、13.27万吨，而钴供给量仅为10.63万吨和11.26万吨。
此外，钴价易受人为操纵。钴属于小金属，储量小、产量小、库存少，在市场需求强劲的情况下，国际钴价疯狂上涨或在某种程度上受到了人为操纵的影响。据了解，当前有部分钴贸易商囤积居奇，恶意抬升金属钴价格，上演资本炒作的戏码。这种市场投机行为，也助推着钴价大幅上涨。
据了解，全球60%以上的钴产能主要掌握在8个人手上。分别是包括瑞士帕拉投资在内的五家企业董事长、混沌投资董事长葛卫东、嘉能可掌舵者伊凡·格拉森伯格、洛阳钼业董事长李朝春。业内担心，未来钴原料定价权极有可能就掌握在这8个人手里，三元电池企业将会显得非常被动。
国内企业争相布局
虽然钴在整个电池成本中仅占10%，但随着钴元素供需失衡，电池产能扩大，使许多企业对成本难以负担。而从能量密度来看，NCM523能量密度最高为200Wh/Kg，而NCM622和NCA811最高分别可达230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。相较于低镍正极材料，高镍正极材料在能量密度上优势更大。
“从目前情况来看，高镍正极材料无疑具有更大的发展潜力，当前很多企业也认识到了高镍正极材料的价值，纷纷投入巨资研究。”天力锂能技术副总工张磊表示，未来随着能量密度要求的提升以及消费者对续航里程的延长，三元正极材料技术路线也必然会向NCM622和NCM811转移。
受到2020年能量密度300Wh/kg小目标的影响，此前国内主流动力电池企业纷纷抛出了自己的三元电池规划。而在这些规划中，高镍三元正极材料被不断提及。如比亚迪称，旗下三元电池希望在2018年可以做到240Wh/kg，2020年可以做到300Wh/kg，正极会采用高镍三元材料。
高镍三元材料可提升动力电池能量密度
国轩高科2020年能量密度目标是300-350Wh/kg，同样采用高镍三元正极材料。亿纬锂能负责人表示，高镍型NCA（镍钴铝）、NCM622和NCM811是三元动力电池是公司最主要的发展方向，公司已完成NCM622型三元动力电池规划。此外，包括国轩高科等电池企业也选择走高镍正极材料路线。
宁德时代（CATL）总裁黄世霖曾公开提到，宁德时代在材料上会逐步由磷酸铁锂/石墨到三元、再到高镍三元/硅碳、最后到固态锂和空气金属电池演进。“十三五”期间，宁德时代将致力于高镍三元/硅碳电池研发，努力实现350Wh/公斤的目标，目前已经组织专门团队确保实现量产目标。
重赏之下必有勇夫，电池企业有需求，相关材料企业自然进展神速。国内高镍材料代表企业当升科技表示，凭借着多年研发和生产高镍多元正极材料的经验，公司的NCM622三元材料已经实现规模化量产，并得到国内、国际客户的认可，被广泛应用到新能源汽车动力电池领域，产品供不应求。
从当升科技2017年半年度报告可看到，报告期内其锂电材料业务收入74.5亿元，同比增长50.88%。目前，当升科技已启动第二代NCM622研发项目，将全面提升NCM622的综合性能，满足客户更高性能的需求；同时在报告期内，当升科技完成了NCM811中试，预计今年内将实现批量销售。
由此可见，高镍三元已成为正极材料领域公认的“香饽饽”。确实，除了钴价上涨带来的压力，在动力电池材料里面，由于镍的用量与动力电池的能量密度呈正比，而能量密度又关乎新能源车的补贴额度，在市场竞争中举足轻重。照目前情况来看，高镍路线已成为主流动力电池企业最佳选择。
安全性问题待解决
韩国SK创新近日表示，公司已经实现新型锂离子电池的商业化生产。该电池当中镍的成份有所增加，而钴等昂贵成份有所减少，锂离子电池镍的占比为80%、钴为10%、锰为10%，从而使电池生命有所延长及成本下降。同时，由于镍元素的增加，该电池有望使电动车续航里程延长至500km。
只不过，SK创新该款高镍电池需到2018年下半年才会推向市场。毕竟从材料的特性来看，三元材料中镍含量越高，则电池能量密度越高，但是稳定性越差，安全性也越差。从实际应用情况来看，目前国内正极材料仍以NCM523为主，NCM622量并不是很大，而NCM811还停留在研发阶段。
截至目前，仅有松下等几家公司拥有高镍三元量产技术。业内人士指出，高镍三元材料电池对制造环境、生产设备、电芯制造工艺等方面也提出了更高的要求，虽然业内发展高镍电池材料的“调子”已定，为了在保持其高比能量的同时，兼顾循环寿命和安全性，国内材料和电池企业还在苦心钻研。
高镍锂电池规模应用还需要提升其安全性
华东锂电研究所刘锴提到，三元高镍正极材料容易发热，可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。材料改性方面，在三元材料晶格中掺杂一些金属离子和非金属离子，比如说添加21号元素“钪”。包括日亚化学等企业，通过这种方式解决了高镍电池的发热问题。
其次，在材料表面包覆一些厚度合适的金属化合物、锂盐或者某些单质，也能够使活性物质与电解液有物理隔离，减少副反应的发生，抑制过渡金属离子在电解液中的溶解，具有一定机械强度的非活性包覆层，还可在长期循环过程中减缓电极材料结构的坍塌，有效提高三元材料结构的稳定性。
再次，采取添加剂优化电解液，可以有效地促进电极材料表面上形成高质量的表面保护膜，同时可抑制电解液的氧化分解。比亚迪表示，在电解液上，比亚迪加大对耐高温高压电解液甚至固体电解液的测试和研发。同时，比亚迪也在尝试用硅材料做电池的负极，并对导电剂、连接剂、制备工艺做出了大的调整。
天津力神也提到，其针对高镍三元材料特性开发了多元素包覆技术，在提升材料性能的同时，保持其容量倍率；在电解液方面，通过新型的抗氧化添加剂的使用，来提高电池的循环性能，减少高镍材料在使用过程中的膨胀；电池工艺上使用新型黏合剂减少硅材料在使用过程中的膨胀，确保电池安全性。
“其实除了安全性以外，高镍电池还有包括稳定性、热管理系统、供应体系重塑等问题需要解决。目前，国内有企业已经开发出NCM811材料，但距实际应用还有不少差距。在我看来，高镍电池如果要进入到规模化的推广，至少要等到两年以后。”国内某上市电池企业负责人这样表示。
不过总的来看，随着三元电池技术和市场的不断开拓，带来锂、钴等资源的紧缺，从而导致锂资源将在未来几年内供不应求。“特别是由于钴本身供给弹性小，而如果主流厂商均选择走NCM622路线，则将在2019—2021年面临钴供给严重不足，钴的供给情况会倒逼新能源车企向NCM811的路径发展。”刘锴认为。
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