2019高工金球奖(7):5家正极材料企业工艺技术“对决”

正极材料是锂电池的核心,其性能优劣直接影响性能。

一般而言,锂电池正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、镍钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、磷酸铁锂等。随着新能源汽车高能量密度正极材料需求,目前三元镍钴锰酸锂占比最大。

锂电池原理本质上是锂离子的脱嵌与嵌入,这必然对正极材料有所要求。常见的要求有较高氧化还原电位、可逆性好、结构变化小、锂离子扩散系数和电子导电性高、热稳定性高、与电解液相容性好、价格便宜、环境友好等。

更直白一点说,衡量正极材料好坏的关键指标是化学成分、晶体结构、粒度分布、振实密度、比表面积、pH值、首次放电比容量、首次充放电效率、循环寿命等。

2019年,新能源政策补贴大幅下滑,动力电池产业链降本增效压力增大,市场洗牌惨烈,正极材料行业集中态势明显,呈现出市场强者恒强,两极分化的竞争格局。

当前正极材料企业面临严峻的成本考验。如何破局,在正极材料行业洗礼中发展壮大,是每一家企业要思考的问题。

目前,2019高工锂电&电动车金球奖评选活动

正在火热开展中,本届金球奖由思客琦全程特约赞助。自报名通道开通以来,截止目前共超过100家锂电企业报名参与。

其中在锂电池正极材料方面,包括宜宾锂宝、科隆新能源、杉杉能源、新正锂业、中天新能等企业均亮出了各自的创新技术,竞逐“年度创新技术”大奖。

宜宾锂宝:NCM523、NCM622

四川宜宾锂宝新材料有限公司参与金球奖评选的是NCM523(Ni55)单晶,NCM622(Ni65)单晶,NCM811(Ni83)二次球,NCA(Ni88)二次球。

其中NCM811产品M808,其粒度分布窄,一致性好,克容量可达到205mAh/g以上,首效≥88.0%,常温循环可达到1800周以上。

制造是在原有干法包覆工艺的基础上,引入水洗包覆工艺。优势是包覆地更加均匀,能避免材料表面包覆物岛状结构的形成,产品的循环性能以及热稳定性能更好,降低工艺成本以及设备投入成本。

科隆新能源:三元前驱体及正极材料

河南科隆新能源股份有限公司角逐高工金球奖的产品是自主研发的三元前驱体及正极材料。

该产品实现了新能源领域的突破,并积累粒径控制技术、颗粒形貌控制技术、元素掺杂技术、金属异物控制技术等三元前驱体制备核心技术,以及单晶烧结技术、球形正极材料烧结技术、正极材料包覆技术等三元正极材料制备核心技术。

科隆新能源承担多项国家级和省级科研项目,能够较好地适应下游行业发展需求。在电池正极材料及前驱体方面,公司与国内外多家知名电池厂商形成了稳定的合作关系。

杉杉能源:镍钴锰酸锂(KY181)和4.45V高电压钴酸锂

湖南杉杉能源科技股份有限公司用镍钴锰酸锂(KY181)和4.45V高电压钴酸锂参与高工金球奖评选。

镍钴锰酸锂(KY181)采用特定晶面定向生长的前驱体,用Fluent流体设计模拟指导进排气和加热设置,能精准控制缺锂态层厚度水洗以及动态包覆等技术。

与现有产品相比,镍钴锰酸锂(KY181)表面非活性相和缺锂态物相的形成明显得到抑制,在能量密度和加工性能方面有明显优势。

同时湿法和火法工艺无缝衔接,匹配全自动化的产线和稳定的环境湿度控制,在保证品质高效情况下,能稳定能实现产能最大化,成本最低化。

目前该产品得到国际国内电池厂家的一致好评,主要应用在电动工具和动力汽车领域,使用客户有LGC、Tesla,力神,比克和蜂巢能源等

4.45V高电压钴酸锂创新性在于表面微晶催化工艺、Li/Me配比精确调控技术、多元素复合体相均匀掺杂及快离子导体包覆等技术。

综合性能优异,在容量、高温存储和DCR循环性能等方面有明显优势,能解决高电压充电状态下的钴酸锂材料不稳定,易释放氧气,存在钴溶出,电池性能衰减和安全性问题。

该产品拥有自主知识产权,各项技术指标稳定,收率和成品率均符合生产技术要求,可产业化,批量使用的前5大客户名称为三星SDI、LGC、ATL、比亚迪、力神、珠海冠宇。

新正锂业:尖晶石改性锰酸锂和中镍低钴微米级单晶三元材料

青岛新正锂业有限公司加入高工金球奖评选的产品是尖晶石改性锰酸锂和高电压型中镍低钴微米级单晶三元材料。该产品应用上已经过客户验证,其优异性能得到广泛好评。

对尖晶石改性锰酸锂而言,采用业内独有前驱体制备工艺,能保证改性铝元素在锰酸锂材料晶格中的均一分布,对材料进行彻底改性。

同时结合三维自由烧结工艺,可制备成微米级单晶一次颗粒,提高材料结构完整性与降低比表面积,彻底解决锰酸锂高温循环与存储性能差无法满足新能源汽车等应用要求的行业难题。

LNCM-60系列中镍低钴微米级单晶三元材料,在4.35V甚至4.4V高电压体系下综合能量密度接近甚至超过8系三元材料,并拥有优异的常温与高温循环性能、安全性。其中由于采用常规材料制备工艺条件,可靠性与批次稳定性能得到保证。

通过自主研发的这两款产品,新正锂业开辟了高镍之外的能量密度提升、降低成本的新途径,为新能源汽车加快市场化应用提供了新解决方案。

中天新能:锰酸锂

河南新乡市中天新能源科技股份有限公司参与高工金球奖评选的是球形锰酸锂和动力型锰酸锂ZTM-09。

其中ZTM-09在制造工艺上实现了关键突破,并被市场高度认可。该材料颗粒均呈球形或类球形,粒度呈正态分布,加工性能优越。

目前球形锰酸锂和动力型锰酸锂ZTM-09这两种产品性能指标在国内处于同行业领先水平,可比肩日本同类产品。

技术创新上运用阴阳离子共掺杂技术、表面修饰包覆技术和形貌控制技术,在兼顾了锰酸锂高容量的同时,还保证了寿命长、高低温性能及倍率性能优异等特点,适用于各种高倍率、长寿命动力型锂离子电池(如电动工具、无人机、航模、电动汽车等用锂离子电池等)。

与国内动力型锰酸锂产品的克比容量集中在100 mAh/g左右相比,中天新能的ZTM-09为高温高倍率动力型,克比容量达110mAh/g,在容量发挥,循环性能,倍率性能,高温搁置存贮,高温循环上具有明显优势。

中天新能的ZTM-09在制造工艺上实现关键突破,材料颗粒均呈球形或类球形,粒度呈正态分布,加工性能优越。同时循环寿命可达2000次以上,具有优异的高低温性能、倍率性能;55度1C循环可达500次以上。


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