磷酸鐵鋰電池正極材料行業(yè)發(fā)展

鋰電池的主要構(gòu)成材料包括電解液、隔離材料、正負(fù)極材料等。正極材料占有較大比例,因?yàn)檎龢O材料的性能直接影響著鋰離子電池的性能，其成本也直接決定電池成本高低。目前已經(jīng)市場(chǎng)化的鋰電池正極材料包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等產(chǎn)品。

由于鋰電池正極材料生產(chǎn)所需的鋰、鈷、錳、鎳等金屬資源豐富，消費(fèi)類電子產(chǎn)品、新能源汽車等鋰電池其下游應(yīng)用市場(chǎng)迅速擴(kuò)張，近年來中國(guó)鋰電池正極材料行業(yè)不斷發(fā)展壯大。國(guó)內(nèi)鋰電正極材料行業(yè)集中度較高，已經(jīng)形成了以京津地區(qū)、長(zhǎng)江中下游地區(qū)和華南地區(qū)三大鋰電正極材料產(chǎn)業(yè)基地。

隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展，我們假設(shè)2020年全球新能源汽車產(chǎn)銷量為300萬(wàn)輛，平均單車電池容量40KWH，那么到2020年全球車用動(dòng)力電池需求預(yù)計(jì)為120GWH。那么全球鋰離子電池到2020年需求量約為240GWH，按照每KWH鋰電池需2.4kg正極材料來測(cè)算，全球正極材料需求在2020年將達(dá)到57.6萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng)2016年產(chǎn)量，年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到17.71%。因此目前來看，整個(gè)正極材料行業(yè)未來幾年內(nèi)的行業(yè)需求增速小于行業(yè)擴(kuò)產(chǎn)速度。

鋰電池正極材料的基本要求

第一，材料自身電位高，這樣才能與負(fù)極材料之間形成較大的電位差，帶來能量密度高的電芯設(shè)計(jì)；同時(shí)帶電離子嵌入脫出對(duì)電極電位影響小，則充放電過程，不會(huì)有過大的電壓波動(dòng)，不會(huì)給系統(tǒng)內(nèi)的其他電氣帶來不利影響。

第二，材料含鋰量高且鋰離子嵌入脫嵌可逆。這是高容量的前提。有些正極材料，理論容量很高，但是有一半的鋰離子，第一次嵌入以后就失去了活性。這樣的材料，是無法投入商用的。

第三，鋰離子擴(kuò)散系數(shù)大，鋰離子在材料內(nèi)部的移動(dòng)更迅速，嵌入和脫嵌的能力強(qiáng)。是影響電芯內(nèi)阻的因素，也是影響功率特性的因素。

正極材料對(duì)鋰電池性能有什么影響？

電芯能量密度

每種正極材料都有其理論能量密度，選擇了一種正極材料，就選擇了電芯能量密度的上限。正極材料的用量設(shè)計(jì)和加工制作過程中的振實(shí)密度也對(duì)電芯成品的能量密度產(chǎn)生影響。

電芯功率密度

不同的正極材料種類，決定了鋰電池充放電功率的大體范圍。材料的一些細(xì)節(jié)，作為輔助因素，也會(huì)對(duì)功率特性造成影響。比如，正極材料的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，顆粒尺寸，摻雜原子，碳包覆工藝，材料的制備方法等。以上因素最終都是通過影響正極材料容納鋰離子的能力和脫嵌嵌入通道的通暢性來影響鋰電池的功率密度。