2016年，三元材料出貨量占正極材料出貨量34%，產(chǎn)值達(dá)79.8億元，即使受到客車上禁止配套三元電池政策的影響，其占比仍然有所上升。未來隨著乘用車電動化的趨勢不斷深化，我們認(rèn)為三元材料占比將進(jìn)一步提升。
根據(jù)三元滲透率以及相關(guān)動力電池行業(yè)情況，我們預(yù)計2017年國內(nèi)三元動力電池需求在22GWh左右，2020年，達(dá)到82GWh，2017-2020年復(fù)合增長率達(dá)56%，對應(yīng)動力領(lǐng)域三元材料需求約為4.3萬噸和16.4萬噸，考慮到三元價格變動趨勢，我們預(yù)計動力領(lǐng)域三元材料市場規(guī)模2017年達(dá)82億元，2020年達(dá)228億元；三元材料整體市場規(guī)模2017年接近150億元，2020年超過320億元。
三元材料中鎳元素含量的增加會增加材料容量，而綜合性能受到鎳鈷錳三種元素的比例影響較大，未來在對電池能量密度需求不斷提升的背景下，三元材料將向高鎳化方向發(fā)展。但是同時考慮到鎳含量增加會影響產(chǎn)品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和循環(huán)性能，因此高鎳化趨勢更加考驗企業(yè)對產(chǎn)品的把控能力。
鎳酸鋰與鈷酸鋰相比具有更高的特征比容量，鈷酸鋰在實際充放電過程中當(dāng)鋰離子脫嵌量高于50%時會形成不可逆的結(jié)構(gòu)變化，但鎳酸鋰能可逆脫嵌出約70%的鋰離子而不產(chǎn)生不可逆相變。可是由于Ni4+氧化性極強，導(dǎo)致電池的熱穩(wěn)定性和安全性變差，因此很難進(jìn)行大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用?？紤]到鈷酸鋰和鎳酸鋰晶體結(jié)構(gòu)的相近性，產(chǎn)生用部分鈷來替代鎳元素的趨勢。
在鎳鈷錳酸鋰結(jié)構(gòu)中，主要的電化學(xué)活性元素是鎳元素，Ni3+先被氧化。所以在相同的充放電電壓范圍內(nèi)，鎳含量越高，其首次比容量越高。而鈷離子半徑更小，隨著鈷含量的增加，陽離子有序度增加，層狀結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，循環(huán)穩(wěn)定性能提高。
三元材料發(fā)展的一大阻力在于材料穩(wěn)定性會隨著鎳元素含量的增加而降低。由于二價鎳離子和鋰離子半徑接近，隨著鎳元素含量的提高，鎳鋰混排現(xiàn)象會更加嚴(yán)重，阻礙鋰離子的嵌入，目前主要通過離子摻雜和表面包覆兩種途徑來逐步解決此類問題。離子摻雜過程是指為抑制離子混排現(xiàn)象，采用陽離子或陰離子摻雜來提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和倍率性能。通常使用的摻雜元素有鋁元素、鎂元素和氟元素等。表面包覆是指通過對表面進(jìn)行惰性涂層，阻止電解液與正極之間的反應(yīng)以減少活性物質(zhì)的損失，提高電化學(xué)性能。因此，更高鎳含量的三元材料面臨更高的技術(shù)門檻，對企業(yè)的把控能力要求也更為嚴(yán)格。
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