在锂电池材料的生产中,中国在上游矿产资源和各种电池材料方面都具有优势,部分产品已处于世界领先地位。与日本,韩国等国相比,中国在低端锂电池产品方面具有更多优势,但在一些高端产品方面仍存在较大差距,特别是在电池安全的核心材料和制造工艺方面。

上游原材料资源稀缺

锂电池级氢氧化锂和电池级碳酸锂可用作锂电池,用于生产锂电池负极材料和电解质盐六氟磷酸锂。四氧化钴用于制备阳极材料。电池级氟化锂主要用于生产电池级六氟磷酸锂。六氟磷酸锂是生产电解质的主要原料,占电解质成本的约50%。目前,只有中国和日本实现了六氟磷酸锂的产业化。由于生产技术非常困难,它主要由世界上几家日本企业垄断,如关东电化学产业,SUTERAKEMIFA和morita化学等,只有少数国内企业,如聚氟乙烯,可以生产。

中国电动汽车协会秘书长兼首席专家张永伟强调,上游资源问题应该得到高度重视。目前,锂和钴材料在电池中所占的比例相对较高。中国的锂资源相对丰富,但其钴资源贫瘠,仅占全球钴储量的1%左右。随着电动汽车生产和销售的增长,上游资源的瓶颈将越来越突出,布局需要尽快规划。此外,中国上游资源开发的技术瓶颈也导致资源产量低,这也是影响上游资料价格的重要因素。

电极材料不断涌现

目前,锂电池,正极材料,负极材料,电解质和隔膜四部分占锂电池总成本的85%。锂电池的共阳极材料,如锂钴,锂锰,锂镍钴锰和磷酸铁锂,已在中国生产。最常见的负极材料是碳基负极材料,如人造石墨和天然石墨。电解液已基本在中国生产,可满足高,中,低端市场锂电池生产的需求,也可满足部分出口需求。

然而,能量密度接近其物理极限,这是锂电池发展的瓶颈。需要新的材料或技术来实现锂电池能量密度的突破。提高能量密度的一种方法是开发一种具有更高充放电平台的新型阳极材料,如富锂锰基,锂镍钴等。其中,锂锰基的理论能量密度可达900Wh/kg,已成为研究和开发的热点。然而,该物质在循环中析氧过程中会产生安全隐患,其循环寿命和乘数性能也较低,仍有待进一步发展。

隔膜技术含金量最高

隔膜是一种高附加值材料,具有锂电池材料中最高的技术含量。隔膜的性能直接影响电池的容量,寿命和安全性。该国只有少数公司能够大规模生产,只能用于中低端市场。日本的旭华,韩国的SK以及其他国际巨头等外国企业基本上垄断了全球市场。

“隔膜的主要材料是多孔聚合物薄膜(聚乙烯或聚丙烯)。用于锂电池的薄膜对安全性,渗透性,孔隙率和厚度有严格的要求。技术难点在于制孔工艺技术,基体材料目前,隔膜的价格占电池总成本的10%以上。南开大学新能源材料化学研究所所长周振说。目前,世界上最好的锂电池。隔板材料来自日本两家公司asahi和dongfang化学品,而国内锂电池铝塑料薄膜市场份额也由昭和电工等日本厂商主导。

锂电池行业协会估计,中国每年将需要数亿平方米的高品质汽车动力电池隔膜材料。然而,高端隔膜技术具有很高的门槛,这不仅需要巨大的投资,还需要强大的研发和生产团队,熟练的技术和高水平的生产线。