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成本压力高企 高镍正极成燎原之势

储能网讯:钴作为三元锂电池正极材料所必需的元素,自2016年7月以来价钱开端猖狂上涨,截至2017年4月,已较年初增长约1.5倍。业内剖析以为,由于金属钴供给紧张且动力电池市场对金属钴的需求连续强劲,预计下半年金属钴的洽购还将坚持高价位运行,甚至依然存在着上涨的空间。

从市场角度来看,为实现300Wh/kg能量密度目标,三元电池受到大家青睐,带动着钴的市场需求持续回升。有研究机构泄漏,未来几年内钴在寰球动力电池行业的需求均匀年增长速度在10%左右,而在中国市场平均年增速在12.5%左右。2017-2018年内,钴的市场缺口将超过3万吨每年。

高镍三元正极材料成趋势

从需求侧来看,钴的此番涨价应该还会持续较长的时间。钴价上涨势头难以遏制,加上新能源车补贴减少,使下游整车企业向上压价,中游电池企业两头承压。然而,对于三元电池企业来说,目前还没有找到可替换钴的金属。为了缓解钴价上涨带来的成本压力,只能通过技术进级,尽量减少钴的用量。

券商分析认为,三元电池的位置短期内不会转变。2019年后,金属锂和钴的供应将持续吃紧,由于原材料价格上涨,倒逼着锂电池向着高镍电池技巧迈进。“未来三元电池中镍钴锰配比量将产生变化,现在主流三元电池镍钴锰配比是5:2:3,今后有可能变成6:2:2或是8:1:1”。

难以驯服的“钴”牛

相关数据显示,9月6日国内电解钴市场报价418000-428000元/吨、四氧化三钴市场报价350000-365000元/吨、氧化钴市场报价300000-310000元/吨、三元材料NCM523市场报价185000-190000元/吨、钴酸锂市场报价385000-395000元/吨,部分钴产品价格较去年七月增幅超过100%。

金属钴价格上涨势头为何如斯迅猛?总体来看与钴供需失衡有关。2016年我国金属钴消费量约为4.6万吨,其中电池领域消费3.52万吨。受新版补贴政策与能量密度直接挂钩影响,动力电池三元化取得更多整车厂青睐,市场需求和占比倏地提升,带动上游钴产品需求增加及价格上涨。

依据政府出台的规划,今年国内新能源车的销量需要打破70万辆,而整个上半年仅完成20万辆不到,下半年新能源车还存在较大放量空间;深远来看,2020年累计销售新能源车500万辆,而即便今年销量目标完成,也才完成1/4不到。因此,不论是从短期仍是长期来看,金属钴需求很大。

然而现实是,我国钴资源极度稀缺、简直全体依赖入口。钴作为伴生金属,67%来自于铜伴生,32%来自镍伴生。2016年,全球探明钴总储量约700万吨,其中刚果金储量约340万吨,占全球总储量47%。反观我国钴资源,多为伴生矿且品德低、储量小,依赖进口的局势将长期存在。

刚果金钴产量占到全球63%

目前刚果金钴产量占全球钴产量63%,2016年国内消费的钴94%起源于刚果金。因此在钴资源严重稀缺和钴需求拉大的双重作用下,导致国内钴供给缺口将不断扩大。有研究机构预测,2017年、2018年需求将分别到达12.34万吨、13.27万吨,而钴供给量仅为10.63万吨和11.26万吨。

此外,钴价易受人为把持。钴属于小金属,储量小、产量小、库存少,在市场需求强劲的情况下,国际钴价疯狂上涨或在某种水平上受到了人为操纵的影响。据懂得,当前有部分钴贸易商囤积居奇,歹意抬升金属钴价格,演出资本炒作的戏码。这种市场投契行为,也助推着钴价大幅上涨。

据了解,全球60%以上的钴产能主要掌握在8个人手上。分别是包括瑞士帕拉投资在内的五家企业董事长、混沌投资董事长葛卫东、嘉能可掌舵者伊凡˙格拉森伯格、洛阳钼业董事长李朝春。业内担忧,未来钴原料定价权极有可能就掌握在这8个人手里,三元电池企业将会显得非常被动。

国内企业争相布局

固然钴在整个电池成本中仅占10%,但随着钴元素供需失衡,电池产能扩展,使许多企业对成本难以累赘。而从能量密度来看,NCM523能量密度最高为200Wh/Kg,而NCM622和NCA811最高分离可达230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。相较于低镍正极材料,高镍正极材料在能量密度上优势更大。

“从目前情况来看,高镍正极材料无疑具备更大的发展潜力,当前许多企业也认识到了高镍正极材料的价值,纷纷投入巨资研究。”天力锂能技术副总工张磊表示,未来随着能量密度要求的提升以及消费者对续航里程的延长,三元正极材料技术路线也必定会向NCM622和NCM811转移。

受到2020年能量密度300Wh/kg小目标的影响,此前国内主流动力电池企业纷纷抛出了本人的三元电池规划。而在这些计划中,高镍三元正极材料被不断提及。如比亚迪称,旗下三元电池希望在2018年可以做到240Wh/kg,2020年可以做到300Wh/kg,正极会采取高镍三元材料。

高镍三元材料可提升动力电池能量密度

国轩高科2020年能量密度目标是300-350Wh/kg,同样采用高镍三元正极材料。亿纬锂能负责人表示,高镍型NCA(镍钴铝)、NCM622和NCM811是三元动力电池是公司最主要的发展方向,公司已完成NCM622型三元动力电池规划。此外,包括国轩高科等电池企业也选择走高镍正极材料路线。

宁德时代(CATL)总裁黄世霖曾公然提到,宁德时代在材料上会逐步由磷酸铁锂/石墨到三元、再到高镍三元/硅碳、最后到固态锂和空气金属电池演进。“十三五”期间,宁德时代将致力于高镍三元/硅碳电池研发,尽力实现350Wh/公斤的目标,目前已经组织专门团队确保实现量产目标。

重赏之下必有勇夫,电池企业有需求,相关材料企业天然进展神速。国内高镍材料代表企业当升科技表示,凭借着多年研发和生产高镍多元正极材料的经验,公司的NCM622三元材料已经实现规模化量产,并得到国内、国际客户的认可,被广泛应用到新能源汽车动力电池领域,产品供不应求。

从当升科技2017年半年度报告可看到,报告期内其锂电资料业务收入74.5亿元,同比增长50.88%。目前,当升科技已启动第二代NCM622研发项目,将全面晋升NCM622的综合性能,知足客户更高性能的需求;同时在报告期内,当升科技完成了NCM811中试,预计今年内将实现批量销售。

由此可见,高镍三元已成为正极材料范畴公认的“香饽饽”。确切,除了钴价上涨带来的压力,在动力电池材料里面,由于镍的用量与动力电池的能量密度呈正比,而能量密度又关乎新能源车的补助额度,在市场竞争中举足轻重。照目前情况来看,高镍路线已成为主流动力电池企业最佳选择。

保险性问题待解决

韩国SK创新近日表现,公司已经实现新型锂离子电池的贸易化生产。该电池当中镍的成份有所增加,而钴等昂贵成份有所减少,锂离子电池镍的占比为80%、钴为10%、锰为10%,从而使电池性命有所延长及成本下降。同时,由于镍元素的增加,该电池有望使电动车续航里程延长至500km。

只不外,SK创新该款高镍电池需到2018年下半年才会推向市场。究竟从材料的特性来看,三元材料中镍含量越高,则电池能量密度越高,但是稳定性越差,平安性也越差。从实际应用情形来看,目前国内正极材料仍以NCM523为主,NCM622量并不是很大,而NCM811还停留在研发阶段。

截至目前,仅有松下等几家公司拥有高镍三元量产技术。业内人士指出,高镍三元材料电池对制造环境、生产装备、电芯制造工艺等方面也提出了更高的要求,虽然业内发展高镍电池材料的“调子”已定,为了在保持其高比能量的同时,统筹循环寿命和安全性,国内材料和电池企业还在苦心研究。

高镍锂电池规模应用还需要提升其安全性

华东锂电研究所刘锴提到,三元高镍正极材料轻易发热,能够通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。材料改性方面,在三元材料晶格中掺杂一些金属离子和非金属离子,好比说增添21号元素“钪”。包含日亚化学等企业,通过这种方式解决了高镍电池的发热问题。

其次,在材料表面包覆一些厚度适合的金属化合物、锂盐或者某些单质,也可以使活性物质与电解液有物理隔离,减少副反映的发生,抑制过渡金属离子在电解液中的溶解,拥有一定机械强度的非活性包覆层,还可在长期循环过程中减缓电极材料结构的坍塌,有效进步三元材料构造的稳定性。

再次,采用增加剂优化电解液,可以有效地增进电极材料表面上形成高质量的表面维护膜,同时可抑制电解液的氧化分解。比亚迪表示,在电解液上,比亚迪加大对耐高温高压电解液甚至固体电解液的测试和研发。同时,比亚迪也在尝试用硅材料做电池的负极,并对导电剂、衔接剂、制备工艺做出了大的调整。

天津力神也提到,其针对高镍三元材料特性开发了多元素包覆技术,在提升材料性能的同时,保持其容量倍率;在电解液方面,通过新型的抗氧化添加剂的使用,来提高电池的循环性能,减少高镍材料在使用过程中的膨胀;电池工艺上应用新型黏合剂减少硅材料在使用过程中的膨胀,确保电池安全性。

“实在除了安全性以外,高镍电池还有包括稳定性、热治理系统、供应体系重塑等问题需要解决。目前,国内有企业已经开发出NCM811材料,但距实际应用还有不少差距。在我看来,高镍电池如果要进入到规模化的推广,至少要等到两年以后。”国内某上市电池企业负责人这样表示。

不过总的来看,随着三元电池技术和市场的不断开辟,带来锂、钴等资源的紧缺,从而导致锂资源将在未来几年内供不应求。“特殊是由于钴自身供给弹性小,而假如主流厂商均选择走NCM622路线,则将在2019—2021年面临钴供给严重不足,钴的供给情况会倒逼新能源车企向NCM811的门路发展。”刘锴认为。

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