镍业资讯高镍三元材料产业链动态分析

2019年04月11日 来源:

镍业资讯:高镍三元材料产业链动态分析

上游:镍材料开采及高镍三元材料的研发

地处太平洋和印度洋交汇处的印度尼西亚,由于矿产资源丰富,能源价格较低,吸引了许多中国有色金属企业在印尼投资。

镍铁生产方面,印尼镍铁产能的快速发展,也使得整个产业链的情况发生变化。具体到企业方面,在镍铁不锈钢产业方面发展最快的是青山集团。目前,青山集团(Tsingshan Group)在印尼投产的60万吨镍铁二期项目已投建,位于东南苏拉威西省摩罗瓦里的中国印尼经贸合作区青山园区。

据了解,目前高镍三元正极材料的成熟制备技术和批量生产能力主要掌握在日本住友、户田工业、ECOPRO等几家日韩企业手中,国内高端高镍三元材料主要依赖进口。

三元正极材料的高镍低钴化在提升电池能量密度、降低材料成本等方面具有明显优势,但安全性和稳定性问题却较为突出。尽管高镍三元正极材料瓶颈可以通过进口暂时解决,但高镍三元电池制造工艺技术尚未突破依然是阻碍国内高镍三元电池大规模产业化的关键。

由于高镍三元正极材料的技术壁垒较高,在制备工艺和设备以及生产环境等方面的要求都远远高于普通三元材料,国产高镍三元材料走向成熟还需克服多项技术难题。

一方面,高镍三元材料在前驱体烧结和材料生产环境方面的要求都较为苛刻,产品在存储使用过程中容易吸潮成果冻状,不易调浆和极片涂布优质实验台厂家
。因此正极材料企业对窑炉设备等生产设备的各项性能要求都比较高,但目前国内的生产设备还无法完全满足高镍三元材料的制备要求。

另一方面,高镍三元材料的研发制备和批量生产也对正极材料企业在技术创新、工艺升级、资金投入和市场开拓等方面也产生了巨大压力,这也意味只有少数实力雄厚的正极材料企业有能力在该领域展开竞争。

当升科技是国内领先的锂离子电池正极材料专业供应商。目前当升科技的三元正极材料正在扩产,NCM622已经开始陆续投产真皮座套
,正在加速推进更高镍含量的NCM811型的研发生产。

2017年国内正极材料厂商陆续开发高镍产品,并有望在2018年开始放量。2017年国内仅有少数几家正极材料企业实现了高镍三元材料的量产,其中,当升科技、长远锂科等实现了NCM622的量产,宁波金和实现了NCM811的量产,桑顿新能源有望在2018年4月左右开始量产NCA高镍材料,产能约1.4万吨。

此外,当升科技、杉杉股份、贝特瑞、宁波金和都已经具备了NCM811的量产条件,贝特瑞具备了NCA的量产条件,2018年将会成为正极材料厂商布局高镍三元产品的元年。

中游:锂电企业展开高镍电池研究

镍在电池领域的应用主要为泡沫镍、储镍合金、球镍以及三元材料。其中,每年泡沫镍、储镍合金和球镍的用量都保持在较为稳定水平,三元材料用量自2010年开始逐年增长,年在全球电动化快速发展期间,镍在三元材料中的用量也出现高速增长。目前三元材料已成为镍在电池领域的最主要应用。

电池中不同类型镍的用量

在高镍三元材料电池研究方面投入的企业有BSAF、CATL、国轩高科、力神、天津金牛等大型动力电池企业。BSAF通过增加Ni含量以及提高充电的截止电压都能达到提升电池能量密度的目的。

天津金牛布局高镍三元材料电池电解液,据天津金牛副总孙新华表示,金牛在动力锂电池的电解液销售量占公司60%份额,其中40%是三元材料。由于三元材料与磷酸铁锂采用的电解液不太一样,对工艺技术方面有更高的要求。目前三元材料主要是在圆形方面用的比较多一点,方形电池量产仍需时日。

此外,还有比克、波士顿、宁德时代等大型动力电池企业都将高镍三元材料电池作为下一代动力锂电池的研发目标。但目前基本仍处于研发测试阶段还未批量生产,要实现大规模产业化还存在一定的距离。据天津力神电池内部人士透露,高镍三元电池的研发依赖于高镍三元正极材料的研发生产,目前国产高镍三元正极材料的安全性和稳定性都有待提升,因此高镍三元电池的大规模产业化应用还需要一定的时间。

下游:特斯拉对高镍三元情有独钟

特斯拉MODEL3率先采用高镍NCA三元电池,引领全球高镍三元应用。按照每辆车带60kWh的NCA电池测算,当产销量分别达到10、30、50、100万辆时,其对硫酸镍的需求将分别达到2.66、7.99、13.32、26.64万吨,50万辆对于的13.32万吨需求接近于今年全球动力电池对硫酸镍的需求量。高镍三元对硫酸镍的拉动非常明显。

三元前驱体采用硫酸制备体系,硫酸镍是必须使用的镍原料。镍钴锰三元材料前驱体的制备工艺目前都采用硫酸体系,例如钴源大部分都采用硫酸钴,对应的镍源也是采用硫酸镍。

钴价格一路飙升,促使一些电池生产商改变电动车和电池的原料配比,不得不减少钴的用量,同时增加镍的含量。

此前,就有瑞银方面的报道称,特斯拉目前的应用比例是8:1:1ZOBO正牌烟嘴
,并且在和松下合作,希望把镍的使用占比提高到85%。

在不改变性能的前提下,改变相关配比确实能够节省成本,毕竟镍、钴价格的差距在那儿摆着。

小结

目前,磷酸铁锂电池的能量密度在140Wh/kg左右,而上限为160Wh/kg左右,这一上限制约了续航里程的提高。而NCM523和NCM622的能量密度能够达到180Wh/kg,镍含量更高的NCM811的能量密度能够达到220Wh/kg,因此高镍三元材料成为动力电池企业以及新能源汽车企业新的着力点。

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