三元正極材料成為目前主流的動力電池正極材料之一

 

       1、三元正極材料綜合回收價值更高

 

       目前商業(yè)化的主流正極材料主要包括鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）以及三元正極材料（NCM及NCA）。其中三元正極材料是當(dāng)前動力鋰離子電池正極材料的主流選擇。

 

       三元正極材料通常指層狀鎳鈷錳酸鋰（NCM）或鎳鈷鋁酸鋰（NCA），由于其具備較高的重量能量密度、較好的循環(huán)穩(wěn)定性、較好的安全性能以及較高的性價比，成為目前主流的動力電池正極材料之一，廣泛應(yīng)用于各種類型新能源汽車。

 

       伴隨著鋰離子電池產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，廢舊鋰離子電池回收利用成為一個日益凸顯的行業(yè)問題，廢舊鋰離子電池的回收是環(huán)境友好與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然要求。從環(huán)境友好角度考慮，廢舊鋰離子電池的回收利用是實現(xiàn)資源閉環(huán)二次利用、降低有價金屬（相對價值較高、資源相對匱乏的金屬）開采的重要途徑；從經(jīng)濟(jì)角度考量，廢舊鋰離子電池的回收是提高鋰離子電池性價比、推動產(chǎn)業(yè)鏈良性發(fā)展的有效解決方案。廢舊鋰離子電池中的有價金屬元素主要包括鋰、鈷、鎳、錳、銅、鋁。由于不同的正極材料中金屬含量存在較大差異，采用不同正極材料生產(chǎn)的鋰離子電池的回收利用價值存在較大差異。

 

       三元正極材料所含有價金屬含量遠(yuǎn)高于錳酸鋰和磷酸鐵鋰，因此綜合回收價值更高�？紤]金屬價格波動的影響，鈷酸鋰及三元正極材料采用回收原料生產(chǎn)的電池成本比采用礦石開采冶煉原料生產(chǎn)的電池成本更低，有利于回收產(chǎn)業(yè)鏈的良性發(fā)展，最終體現(xiàn)為終端產(chǎn)品價格的下降，有利于鈷酸鋰及三元正極材料持續(xù)獲得競爭優(yōu)勢。與此同時，磷酸鐵鋰和錳酸鋰資源回收價值偏低、成本偏高，成為其良性發(fā)展的阻礙，需要進(jìn)一步開發(fā)新的回收技術(shù)及工藝，降低回收成本，實現(xiàn)資源的有效回收利用。

 

       2、三元正極材料動力電池裝機(jī)量占比呈逐步上升態(tài)勢

 

       在動力電池領(lǐng)域，正極材料經(jīng)歷了由錳酸鋰、磷酸鐵鋰至三元正極材料為主的發(fā)展歷程，三元正極材料在動力電池領(lǐng)域的應(yīng)用范圍不斷提升，2018年以來已成為市場份額最大的動力電池正極材料，是當(dāng)前動力電池行業(yè)的主流選擇之一。

 

       2017年、2018年、2019年，我國動力鋰離子電池裝機(jī)量分別為36.26GWh、56.89GWh、62.2GWh，其中三元正極材料動力電池裝機(jī)量分別為14.78GWh、30.10GWh、40.50GWh，占比分別為40.76%、52.91%、65.11%，三元正極材料動力電池裝機(jī)量占比呈逐步上升態(tài)勢。

 

2017-2019年我國三元正極材料動力電池裝機(jī)量占比

資料來源：普華有策

 

       3、我國三元正極材料市場容量保持持續(xù)增長態(tài)勢

 

       三元正極材料是當(dāng)前市場份額最大的動力電池正極材料，已成為動力電池行業(yè)的主流選擇之一。三元正極材料行業(yè)發(fā)展迅速，出貨量不斷提升，市場規(guī)模持續(xù)擴(kuò)容。2016年至2019年，三元正極材料市場規(guī)模分別為79.8億元、172.35億元、263億元、285億元，同比增速分別為68%、115.98%、52.60%、8.37%；同期我國三元正極材料出貨量分別為5.43萬噸、8.61萬噸、13.68萬噸、19.2萬噸，同比增速分別為48.77%、58.56%、58.89%、40.35%。

 

       4、三元正極材料行業(yè)技術(shù)水平及發(fā)展方向

 

       （1）一次顆粒大單晶技術(shù)成為主流技術(shù)路線之一

 

       經(jīng)過多年的技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)化實踐，一次顆粒大單晶技術(shù)已發(fā)展成為國內(nèi)三元正極材料企業(yè)采用的主流技術(shù)路線之一，相較于二次團(tuán)聚技術(shù)具備多種優(yōu)勢。常規(guī)的二次顆粒團(tuán)聚體三元正極材料由許多小單晶一次顆粒構(gòu)成，在循環(huán)過程中，由于顆粒不斷膨脹收縮，會導(dǎo)致整個二次球開裂、破碎，使得電池的電化學(xué)環(huán)境發(fā)生劇烈變化，進(jìn)而導(dǎo)致循環(huán)壽命縮短；同時，由于小單晶一次顆粒之間的連接較為脆弱，在極片冷壓過程中，易導(dǎo)致二次顆粒破碎，從而導(dǎo)致電池性能惡化。一次顆粒大單晶三元正極材料可以較好地規(guī)避上述問題，材料經(jīng)壓實和高溫循環(huán)后，不易發(fā)生破碎，從而獲得更加優(yōu)異的高溫循環(huán)穩(wěn)定性；同時，由于大單晶一次顆粒的尺寸較大，具有更好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和耐高溫性能，因而具備更好的安全性能。

 

       （2）低鈷/無鈷化及高鎳三元正極材料是行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向

 

       一方面，鑒于新能源補貼退坡調(diào)整幅度加大，推高了消費者購買新能源汽車的成本，下游需求的沖擊倒逼新能源汽車各產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)通過下調(diào)產(chǎn)品價格、降低生產(chǎn)成本等方式應(yīng)對。在三元正極材料的原材料成本結(jié)構(gòu)中，鑒于鈷資源稀缺，價格高且波動大，三元正極材料及動力電池廠商均希望在保持或提升三元正極材料整體性能的基礎(chǔ)上，降低鈷元素用量，達(dá)到提高性價比的目的，以有效降低新能源汽車購置成本、刺激終端需求。

 

       另一方面，與傳統(tǒng)燃油車相比，新能源汽車的續(xù)航里程及充電基礎(chǔ)設(shè)施的完善程度是影響消費者購置的關(guān)鍵。鑒于三元正極材料直接影響動力鋰離子電池的安全性能、能量密度、循環(huán)壽命、功率表現(xiàn)等核心性能指標(biāo)，進(jìn)而影響新能源汽車的續(xù)航里程、安全性等，隨著消費需求逐步引導(dǎo)至新能源汽車，消費者對新能源車型續(xù)航里程、安全性等要求的進(jìn)一步提升，預(yù)計可匹配更高續(xù)航里程的中高鎳及高鎳三元正極材料的市場潛力將逐步釋放。

 

       在此市場背景下，三元正極材料的低鈷/無鈷化、高鎳化代表著近期行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢，也是各三元正極材料企業(yè)技術(shù)研發(fā)的重點方向。