在鋰電池材料的生產中,中國在上游礦產資源和各種電池材料方面都具有優勢,部分產品已處于世界領先地位。與日本,韓國等國相比,中國在低端鋰電池產品方面具有更多優勢,但在一些高端產品方面仍存在較大差距,特別是在電池安全的核心材料和制造工藝方面。

上游原材料資源稀缺

鋰電池級氫氧化鋰和電池級碳酸鋰可用作鋰電池,用于生產鋰電池負極材料和電解質鹽六氟磷酸鋰。四氧化鈷用于制備陽極材料。電池級氟化鋰主要用于生產電池級六氟磷酸鋰。六氟磷酸鋰是生產電解質的主要原料,占電解質成本的約50%。目前,只有中國和日本實現了六氟磷酸鋰的產業化。由于生產技術非常困難,它主要由世界上幾家日本企業壟斷,如關東電化學產業,SUTERAKEMIFA和morita化學等,只有少數國內企業,如聚氟乙烯,可以生產。

中國電動汽車協會秘書長兼首席專家張永偉強調,上游資源問題應該得到高度重視。目前,鋰和鈷材料在電池中所占的比例相對較高。中國的鋰資源相對豐富,但其鈷資源貧瘠,僅占全球鈷儲量的1%左右。隨著電動汽車生產和銷售的增長,上游資源的瓶頸將越來越突出,布局需要盡快規劃。此外,中國上游資源開發的技術瓶頸也導致資源產量低,這也是影響上游資料價格的重要因素。

電極材料不斷涌現

目前,鋰電池,正極材料,負極材料,電解質和隔膜四部分占鋰電池總成本的85%。鋰電池的共陽極材料,如鋰鈷,鋰錳,鋰鎳鈷錳和磷酸鐵鋰,已在中國生產。最常見的負極材料是碳基負極材料,如人造石墨和天然石墨。電解液已基本在中國生產,可滿足高,中,低端市場鋰電池生產的需求,也可滿足部分出口需求。

然而,能量密度接近其物理極限,這是鋰電池發展的瓶頸。需要新的材料或技術來實現鋰電池能量密度的突破。提高能量密度的一種方法是開發一種具有更高充放電平臺的新型陽極材料,如富鋰錳基,鋰鎳鈷等。其中,鋰錳基的理論能量密度可達900Wh/kg,已成為研究和開發的熱點。然而,該物質在循環中析氧過程中會產生安全隱患,其循環壽命和乘數性能也較低,仍有待進一步發展。

隔膜技術含金量最高

隔膜是一種高附加值材料,具有鋰電池材料中最高的技術含量。隔膜的性能直接影響電池的容量,壽命和安全性。該國只有少數公司能夠大規模生產,只能用于中低端市場。日本的旭華,韓國的SK以及其他國際巨頭等外國企業基本上壟斷了全球市場。

“隔膜的主要材料是多孔聚合物薄膜(聚乙烯或聚丙烯)。用于鋰電池的薄膜對安全性,滲透性,孔隙率和厚度有嚴格的要求。技術難點在于制孔工藝技術,基體材料目前,隔膜的價格占電池總成本的10%以上。南開大學新能源材料化學研究所所長周振說。目前,世界上最好的鋰電池。隔板材料來自日本兩家公司asahi和dongfang化學品,而國內鋰電池鋁塑料薄膜市場份額也由昭和電工等日本廠商主導。

鋰電池行業協會估計,中國每年將需要數億平方米的高品質汽車動力電池隔膜材料。然而,高端隔膜技術具有很高的門檻,這不僅需要巨大的投資,還需要強大的研發和生產團隊,熟練的技術和高水平的生產線。