電池級(jí)氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇

來源：存能電氣  日期：2020-07-02 16:24  瀏覽量：次

電池級(jí)氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇。高鎳三元將成為動(dòng)力電池的主要趨勢，理論研究表明，使用氫氧化鋰作為三元正極材料首次放電容量高172mAh/g，且有更好的振實(shí)密度，有更大倍率的充放電性能。所以未來氫氧化鋰將成為高鎳三元的主要選擇，目前特斯拉使用的松下18650電池采用的就是氫氧化鋰為正極材料。

電池級(jí)氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇

隨著國內(nèi)相關(guān)企業(yè)對(duì)811材料產(chǎn)業(yè)布局的加速，也將促使鋰鹽供應(yīng)商擴(kuò)充氫氧化鋰產(chǎn)能。三元鋰電池材料前驅(qū)體的煅燒一般采用碳酸鋰或氫氧化鋰作為原料。但對(duì)于高鎳三元材料來說，要求燒結(jié)時(shí)溫度不能高于800℃，采用碳酸鋰作原料，過低的燒結(jié)溫度會(huì)造成分解不完全，導(dǎo)致堿性過強(qiáng)，對(duì)濕度的敏感性增強(qiáng)，影響電池性能。因此高鎳三元材料必須使用氫氧化鋰作原料：氫氧化鋰的熔點(diǎn)比碳酸鋰更低，且首次放電容量高達(dá)172mAh/g，此外還有更好的振實(shí)密度，有更大倍率的充放電性能。

三元正極NCM811、NCM622及NCA均需采用氫氧化鋰為原料，水熱法制備磷酸鐵鋰產(chǎn)品，也需要使用氫氧化鋰。目前鋰電已經(jīng)成為氫氧化鋰的下游主要需求，占比高達(dá)70%以上，未來隨著動(dòng)力鋰電池需求的提升，氫氧化鋰需求有望大幅增長。

電池級(jí)氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇的原因

1、高鎳三元材料要求燒結(jié)溫度不宜過高，否則影響倍率性能

制備高鎳三元材料要求燒結(jié)溫度適中，燒結(jié)溫度升高材料結(jié)晶度將提升，晶粒變大、比表面積變小，不利于充放電過程中鋰離子的脫嵌。同時(shí)，燒結(jié)溫度過高也將導(dǎo)致鋰鎳混排現(xiàn)象，難以煅燒出所要求計(jì)量比的高鎳層狀材料，進(jìn)而造成鋰離子的擴(kuò)散能力下降、比容量下降。此外若溫度過高，Ni3+還會(huì)重新轉(zhuǎn)變?yōu)镹i2+，而Ni2+的增加也將損害循環(huán)性能。

2、氫氧化鋰相比碳酸鋰的熔點(diǎn)顯著更低，可降低材料燒結(jié)溫度、優(yōu)化電化學(xué)性能

碳酸鋰的熔點(diǎn)為720℃，而單水氫氧化鋰的熔點(diǎn)僅為471℃，在燒結(jié)過程中熔融的氫氧化鋰可與三元前驅(qū)體更均勻、充分的混合，從而減少表面鋰殘留提升材料的放電比容量。采用氫氧化鋰和較低的燒結(jié)溫度還可減少陽離子混排，提升循環(huán)穩(wěn)定性。相比之下，碳酸鋰的燒結(jié)溫度往往需達(dá)到900℃以上才能得到性能穩(wěn)定的材料，難以作為高鎳三元材料的鋰源。

高鎳811電池拉動(dòng)氫氧化鋰需求

隨著高鎳電池需求的提升，氫氧化鋰需求有望大幅增長。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，2019年開始以電池級(jí)氫氧化鋰為原料的高鎳三元電池會(huì)逐漸成為市場需求主流。通常來講，每1GWH高鎳三元電池約需要787.5噸氫氧化鋰。2018年全球電池級(jí)氫氧化鋰需求量或迎來爆發(fā)式增長，預(yù)計(jì)2018-2020年全球電池領(lǐng)域?qū)溲趸囆枨蟮膹?fù)合增長率達(dá)78%。

三元正極材料“高鎳化”成為提升電池能量密度的主要途徑，與此同時(shí)鋰鹽的需求主體將向氫氧化鋰切換。伴隨著2020-2021年全球動(dòng)力電池新增產(chǎn)能投產(chǎn)，氫氧化鋰需求量將會(huì)出現(xiàn)顯著增長。2019-2025年全球動(dòng)力電池的裝機(jī)量將由120.3GWh大幅增長到795.36GWh，年均復(fù)合增長率達(dá)37%。由此帶來的2025年全球動(dòng)力鋰電氫氧化鋰需求預(yù)計(jì)達(dá)到45萬噸。

隨著鋰電、電池材料行業(yè)的迅速增長，電池材料對(duì)氫氧化鋰的需求不斷增長。2016年中國氫氧化鋰在電池領(lǐng)域的消費(fèi)占比達(dá)74%。在高鎳三元材料電池需求上升趨勢下，氫氧化鋰需求更趨旺盛，預(yù)計(jì)2020年達(dá)到114563噸，但世界產(chǎn)量估計(jì)值卻低于需求量，預(yù)計(jì)缺口在2020年達(dá)到4563噸。

2020年氫氧化鋰有效產(chǎn)能總量約16萬噸，短期來看，2020年產(chǎn)能擴(kuò)張主要聚焦于國內(nèi)供應(yīng)商。但長遠(yuǎn)來說，全球成熟優(yōu)質(zhì)氫氧化鋰供應(yīng)商的目前排產(chǎn)及項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度并不能滿足下游的氫氧化鋰需求增量。預(yù)計(jì)2021年起全球成熟優(yōu)質(zhì)氫氧化鋰一線產(chǎn)能將現(xiàn)供給缺口，或催化氫氧化鋰價(jià)格率先迎來上漲。