根据观研报告网发布的《2021年中国锂电池行业分析报告-市场深度分析与盈利前景预测》显示,在动力电池领域,三元正极和磷酸铁锂正极是当前两种主流应用材料。三元材料因相同锂离子数量下更低的分子质量,因而其比容量高于铁锂,组成电池后能量密度也更高。无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池都是各有千秋难分优劣,但随着技术的不断进步,三元锂电池的安全、寿命以及成本与磷酸铁锂的差异逐渐缩小,仍有成为主流的趋势。
三元材料电池与磷酸铁锂电池主要区别
区别 |
三元材料 |
磷酸铁锂 |
材料 |
主流三元正极材料有镍、钴、锰/铝 |
磷酸铁锂锂电池因正极采用磷酸铁锂材料命名 |
典型电压 |
典型电压3.7V |
单体典型电压3.2V |
电压过造成景程 |
过放到2.6V时就会产生不可逆损坏 |
耐过充过放,短时过放到0能恢复80%以上 |
充电过压安全 |
超过4.35V就会析气鼓胀 |
过充到100%都不会起火爆炸 |
工作高温 |
过60度就不安全 |
耐高温,200多度恢复后还能用 |
工作低温 |
低温下限值-30°C |
温度使用下限值-20°C |
分解温度 |
约为200℃会发生分解 |
约为800℃会发生分解 |
使用寿命 |
充放电循环次数则仅为2000次,意味着其使用寿命仅为6年 |
充放电循环次数约3500次后才会开始衰减,其使用寿命可长达10年 |
能量密度 |
当前能量密度平均达到了160wh/kg |
当前能量密度平均达到了140wh/kg |
生产成本 |
以镍钴锰酸锂为正极材料、石墨为负极材料,其中钴元素在我国储量较少,大部分靠海外进口,受到市场波动影响非常大,整体成本会比磷酸铁锂电池贵 |
不含有贵重金属材料,原材料成本可以适当压缩 |
近年来,国内三元材料产量增长势头略显不佳。2015-2020年,中国三元正极材料产量呈逐年上升趋势。2020年国内三元材料累计产量约为21万吨,同比增长6.6%,增速下滑明显,并且受磷酸铁锂挤压,其市占率在2020年也略有降低。
镍含量决定着三元材料锂电能量密度,在充放电过程中,Li+在 MO6(Mn=Ni、Mn、Co)层间结构 中脱嵌,随着镍含量提高,可脱嵌 Li+增加,三元材料的理论容量和电池能量密度随之提高。4680等大尺寸圆柱电池,有望降低壳体在单位电池容量上的占比,结构件和焊接数量也显著减少,生产组装效率也更高,将最终体现为电池重量能量密度提升与成本的下降。随着大圆柱电池的应用,三元材料需求将有所增长,封装工艺、极耳工艺的变化,预计会加快高镍材料的发展,我国三元材料高镍市占率有望从2021年的33%增至2025年的50%。
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