中國儲能網(wǎng):在鋰電池行業(yè)重心從消費電子類鋰電向動力型鋰電池轉(zhuǎn)移的過程中,正極材料領(lǐng)域的研究基本上分為三個陣營,即三元材料、錳酸鋰、磷酸鐵鋰三大類別。其中三元材料仍然采用金屬鈷元素,錳酸鋰和磷酸鐵鋰則不含鈷元素。由于金屬鈷我國儲量較低,定價權(quán)在國外,另一方面結(jié)合環(huán)保等要求,目前動力鋰電池行業(yè)內(nèi)對錳酸鋰和磷酸鐵鋰寄予的期望最高。我們重點分析錳酸鋰和磷酸鐵鋰陣營。
錳酸鋰產(chǎn)品系列的優(yōu)勢在于資源豐富、價格低廉,目前價格僅為磷酸鐵鋰的1/3左右,同時由于發(fā)展時間長,生產(chǎn)工藝相對成熟,易于大批量生產(chǎn),并且產(chǎn)品一致性控制相對容易,但是其循環(huán)性能差、儲存過程容量衰減產(chǎn)生不可逆容量損失以及高溫環(huán)境下循環(huán)性能差等問題限制了其應(yīng)用。從錳酸鋰化學(xué)特性來看,三價錳離子的歧化反應(yīng)生成二價錳導(dǎo)致在負(fù)極沉積是儲存性能差的主要原因。改進(jìn)的方法主要是減少水分含量,加入金屬鋁等穩(wěn)定錳酸鋰尖晶石結(jié)構(gòu),生產(chǎn)單晶體為主的產(chǎn)品等方法。
從實際改進(jìn)效果來看,經(jīng)過摻雜、單晶體生產(chǎn)工藝改進(jìn)之后的錳酸鋰循環(huán)性能與高溫性能已經(jīng)基本可以滿足動力型鋰電池的要求??梢灶A(yù)期,經(jīng)過工藝改進(jìn)高溫性能之后,改性錳酸鋰材料有望憑借成本優(yōu)勢加速向動力型鋰電池市場滲透。
磷酸鐵鋰材料憑借優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性和循環(huán)性能近年來吸引了大量的國內(nèi)企業(yè)關(guān)注。從電池性能單項測試來看,根據(jù)行業(yè)內(nèi)的權(quán)威數(shù)據(jù),不管是循環(huán)性實驗,還是驗證電池安全性的穿刺、高溫等破壞性實驗,磷酸鐵鋰均表現(xiàn)出了較高的安全性能,但是從磷酸鐵鋰材料電池整體使用的角度來看,業(yè)界對安全性仍舊存在質(zhì)疑,主要體現(xiàn)在兩個方面:第一,從整體安全性角度來看,盡管其單項安全性實驗表現(xiàn)突出,但是由于其在循環(huán)使用過程中不可避免的產(chǎn)生鐵元素雜質(zhì),這些微量的鐵元素雜質(zhì)有可能導(dǎo)致在電池使用過程中起火(國外已經(jīng)有使用A123公司材料的成品電動車在使用中起火的報道),這種難以避免的安全隱患難以克服;第二、由于目前的磷酸鐵鋰幾乎都需要進(jìn)行納米化工藝加工,納米級微粒加工過程的粒徑均一化控制極難,導(dǎo)致產(chǎn)品均一性較差。同時,納米化加工等復(fù)雜工藝使得成本下降空間有限,難以大范圍推廣。