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移的過程中,正極材料領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,定價權在國外,另一方面結合環(huán)保等要求,目前動力鋰電池行業(yè)內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,生產工藝相對成熟,易于大批量生產,并且產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用。從錳酸鋰化學特性來看,三價錳離子的歧化反應生成二價錳導致在負極沉積是儲存性能差的主要原因。改進的方法主要是減少水分含量,加入金屬鋁等穩(wěn)定錳酸鋰尖晶石結構,生產單晶體為主的產品等方法。
從實際改進效果來看,經過摻雜、單晶體生產工藝改進之后的錳酸鋰循環(huán)性能與高溫性能已經基本可以滿足動力型鋰電池的要求。可以預期,經過工藝改進高溫性能之后,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企業(yè)關注。從電池性能單項測試來看,根據(jù)行業(yè)內的權威數(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生鐵元素雜質,這些微量的鐵元素雜質有可能導致在電池使用過程中起火(國外已經有使用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,導致產品均一性較差。同時,納米化加工等復雜工藝使得成本下降空間有限,難以大范圍推廣。