2019高工金球獎(7):5家正極材料企業工藝技術“對決”

正極材料是鋰電池的核心,其性能優劣直接影響性能。

一般而言,鋰電池正極材料分為鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰、磷酸鐵鋰等。隨著新能源汽車高能量密度正極材料需求,目前三元鎳鈷錳酸鋰佔比最大。

鋰電池原理本質上是鋰離子的脫嵌與嵌入,這必然對正極材料有所要求。常見的要求有較高氧化還原電位、可逆性好、結構變化小、鋰離子擴散係數和電子導電性高、熱穩定性高、與電解液相容性好、價格便宜、環境友好等。

更直白一點說,衡量正極材料好壞的關鍵指標是化學成分、晶體結構、粒度分佈、振實密度、比表面積、pH值、首次放電比容量、首次充放電效率、循環壽命等。

2019年,新能源政策補貼大幅下滑,動力電池產業鏈降本增效壓力增大,市場洗牌慘烈,正極材料行業集中態勢明顯,呈現出市場強者恆強,兩極分化的競爭格局。

當前正極材料企業面臨嚴峻的成本考驗。如何破局,在正極材料行業洗禮中發展壯大,是每一家企業要思考的問題。

目前,2019高工鋰電&電動車金球獎評選活動

正在火熱開展中,本屆金球獎由思客琦全程特約贊助。自報名通道開通以來,截止目前共超過100家鋰電企業報名參與。

其中在鋰電池正極材料方面,包括宜賓鋰寶、科隆新能源、杉杉能源、新正鋰業、中天新能等企業均亮出了各自的創新技術,競逐“年度創新技術”大獎。

宜賓鋰寶:NCM523、NCM622

四川宜賓鋰寶新材料有限公司參與金球獎評選的是NCM523(Ni55)單晶,NCM622(Ni65)單晶,NCM811(Ni83)二次球,NCA(Ni88)二次球。

其中NCM811產品M808,其粒度分佈窄,一致性好,克容量可達到205mAh/g以上,首效≥88.0%,常溫循環可達到1800周以上。

製造是在原有幹法包覆工藝的基礎上,引入水洗包覆工藝。優勢是包覆地更加均勻,能避免材料表面包覆物島狀結構的形成,產品的循環性能以及熱穩定性能更好,降低工藝成本以及設備投入成本。

科隆新能源:三元前驅體及正極材料

河南科隆新能源股份有限公司角逐高工金球獎的產品是自主研發的三元前驅體及正極材料。

該產品實現了新能源領域的突破,並積累粒徑控制技術、顆粒形貌控制技術、元素摻雜技術、金屬異物控制技術等三元前驅體制備核心技術,以及單晶燒結技術、球形正極材料燒結技術、正極材料包覆技術等三元正極材料製備核心技術。

科隆新能源承擔多項國家級和省級科研項目,能夠較好地適應下游行業發展需求。在電池正極材料及前驅體方面,公司與國內外多家知名電池廠商形成了穩定的合作關係。

杉杉能源:鎳鈷錳酸鋰(KY181)和4.45V高電壓鈷酸鋰

湖南杉杉能源科技股份有限公司用鎳鈷錳酸鋰(KY181)和4.45V高電壓鈷酸鋰參與高工金球獎評選。

鎳鈷錳酸鋰(KY181)採用特定晶面定向生長的前驅體,用Fluent流體設計模擬指導進排氣和加熱設置,能精準控制缺鋰態層厚度水洗以及動態包覆等技術。

與現有產品相比,鎳鈷錳酸鋰(KY181)表面非活性相和缺鋰態物相的形成明顯得到抑制,在能量密度和加工性能方面有明顯優勢。

同時溼法和火法工藝無縫銜接,匹配全自動化的產線和穩定的環境溼度控制,在保證品質高效情況下,能穩定能實現產能最大化,成本最低化。

目前該產品得到國際國內電池廠家的一致好評,主要應用在電動工具和動力汽車領域,使用客戶有LGC、Tesla,力神,比克和蜂巢能源等

4.45V高電壓鈷酸鋰創新性在於表面微晶催化工藝、Li/Me配比精確調控技術、多元素複合體相均勻摻雜及快離子導體包覆等技術。

綜合性能優異,在容量、高溫存儲和DCR循環性能等方面有明顯優勢,能解決高電壓充電狀態下的鈷酸鋰材料不穩定,易釋放氧氣,存在鈷溶出,電池性能衰減和安全性問題。

該產品擁有自主知識產權,各項技術指標穩定,收率和成品率均符合生產技術要求,可產業化,批量使用的前5大客戶名稱為三星SDI、LGC、ATL、比亞迪、力神、珠海冠宇。

新正鋰業:尖晶石改性錳酸鋰和中鎳低鈷微米級單晶三元材料

青島新正鋰業有限公司加入高工金球獎評選的產品是尖晶石改性錳酸鋰和高電壓型中鎳低鈷微米級單晶三元材料。該產品應用上已經過客戶驗證,其優異性能得到廣泛好評。

對尖晶石改性錳酸鋰而言,採用業內獨有前驅體制備工藝,能保證改性鋁元素在錳酸鋰材料晶格中的均一分佈,對材料進行徹底改性。

同時結合三維自由燒結工藝,可製備成微米級單晶一次顆粒,提高材料結構完整性與降低比表面積,徹底解決錳酸鋰高溫循環與存儲性能差無法滿足新能源汽車等應用要求的行業難題。

LNCM-60系列中鎳低鈷微米級單晶三元材料,在4.35V甚至4.4V高電壓體系下綜合能量密度接近甚至超過8系三元材料,並擁有優異的常溫與高溫循環性能、安全性。其中由於採用常規材料製備工藝條件,可靠性與批次穩定性能得到保證。

通過自主研發的這兩款產品,新正鋰業開闢了高鎳之外的能量密度提升、降低成本的新途徑,為新能源汽車加快市場化應用提供了新解決方案。

中天新能:錳酸鋰

河南新鄉市中天新能源科技股份有限公司參與高工金球獎評選的是球形錳酸鋰和動力型錳酸鋰ZTM-09。

其中ZTM-09在製造工藝上實現了關鍵突破,並被市場高度認可。該材料顆粒均呈球形或類球形,粒度呈正態分佈,加工性能優越。

目前球形錳酸鋰和動力型錳酸鋰ZTM-09這兩種產品性能指標在國內處於同行業領先水平,可比肩日本同類產品。

技術創新上運用陰陽離子共摻雜技術、表面修飾包覆技術和形貌控制技術,在兼顧了錳酸鋰高容量的同時,還保證了壽命長、高低溫性能及倍率性能優異等特點,適用於各種高倍率、長壽命動力型鋰離子電池(如電動工具、無人機、航模、電動汽車等用鋰離子電池等)。

與國內動力型錳酸鋰產品的克比容量集中在100 mAh/g左右相比,中天新能的ZTM-09為高溫高倍率動力型,克比容量達110mAh/g,在容量發揮,循環性能,倍率性能,高溫擱置存貯,高溫循環上具有明顯優勢。

中天新能的ZTM-09在製造工藝上實現關鍵突破,材料顆粒均呈球形或類球形,粒度呈正態分佈,加工性能優越。同時循環壽命可達2000次以上,具有優異的高低溫性能、倍率性能;55度1C循環可達500次以上。


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