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(chē)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(lái)隨著乘用車(chē)電動(dòng)化的趨勢(shì)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(dòng)力電池行業(yè)情況，我們預(yù)計(jì)2017年國(guó)內(nèi)三元動(dòng)力電池需求在22GWh左右，2020年，達(dá)到82GWh，2017-2020年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)56%，對(duì)應(yīng)動(dòng)力領(lǐng)域三元材料需求約為4.3萬(wàn)噸和16.4萬(wàn)噸，考慮到三元價(jià)格變動(dòng)趨勢(shì)，我們預(yù)計(jì)動(dòng)力領(lǐng)域三元材料市場(chǎng)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(chǎng)規(guī)模2017年接近150億元，2020年超過(guò)320億元。
三元材料中鎳元素含量的增加會(huì)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(lái)在對(duì)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(shí)考慮到鎳含量增加會(huì)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(shì)更加考驗(yàn)企業(yè)對(duì)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(shí)際充放電過(guò)程中當(dāng)鋰離子脫嵌量高于50%時(shí)會(huì)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?？墒怯捎贜i4+氧化性極強(qiáng)，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(lái)替代鎳元素的趨勢(shì)。
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(yáng)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(huì)隨著鎳元素含量的增加而降低。由于二價(jià)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(huì)更加嚴(yán)重，阻礙鋰離子的嵌入，目前主要通過(guò)離子摻雜和表面包覆兩種途徑來(lái)逐步解決此類(lèi)問(wèn)題。離子摻雜過(guò)程是指為抑制離子混排現(xiàn)象，采用陽(yáng)離子或陰離子摻雜來(lái)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(guò)對(duì)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(mén)檻，對(duì)企業(yè)的把控能力要求也更為嚴(yán)格。
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