中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng):在鋰電池行業(yè)重心從消費(fèi)電子類鋰電向動(dòng)力型鋰電池轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,正極材料領(lǐng)域的研究基本上分為三個(gè)陣營(yíng),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(guó)儲(chǔ)量較低,定價(jià)權(quán)在國(guó)外,另一方面結(jié)合環(huán)保等要求,目前動(dòng)力鋰電池行業(yè)內(nèi)對(duì)錳酸鋰和磷酸鐵鋰寄予的期望最高。我們重點(diǎn)分析錳酸鋰和磷酸鐵鋰陣營(yíng)。
錳酸鋰產(chǎn)品系列的優(yōu)勢(shì)在于資源豐富、價(jià)格低廉,目前價(jià)格僅為磷酸鐵鋰的1/3左右,同時(shí)由于發(fā)展時(shí)間長(zhǎng),生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟,易于大批量生產(chǎn),并且產(chǎn)品一致性控制相對(duì)容易,但是其循環(huán)性能差、儲(chǔ)存過(guò)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(wèn)題限制了其應(yīng)用。從錳酸鋰化學(xué)特性來(lái)看,三價(jià)錳離子的歧化反應(yīng)生成二價(jià)錳導(dǎo)致在負(fù)極沉積是儲(chǔ)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(shí)際改進(jìn)效果來(lái)看,經(jīng)過(guò)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(dòng)力型鋰電池的要求。可以預(yù)期,經(jīng)過(guò)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(shì)加速向動(dòng)力型鋰電池市場(chǎng)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(lái)吸引了大量的國(guó)內(nèi)企業(yè)關(guān)注。從電池性能單項(xiàng)測(cè)試來(lái)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(shí)驗(yàn),還是驗(yàn)證電池安全性的穿刺、高溫等破壞性實(shí)驗(yàn),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(lái)看,業(yè)界對(duì)安全性仍舊存在質(zhì)疑,主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:第一,從整體安全性角度來(lái)看,盡管其單項(xiàng)安全性實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)突出,但是由于其在循環(huán)使用過(guò)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(guò)程中起火(國(guó)外已經(jīng)有使用A123公司材料的成品電動(dòng)車在使用中起火的報(bào)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(jí)微粒加工過(guò)程的粒徑均一化控制極難,導(dǎo)致產(chǎn)品均一性較差。同時(shí),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。