电池级氢氧化锂是高镍三元锂电池材料的必然选择
存能电气锂电池UPS2020-07-02 16:57
电池级氢氧化锂是高镍三元锂电池材料的必然选择。高镍三元将成为动力电池的主要趋势，理论研究表明，使用氢氧化锂作为三元正极材料首次放电容量高172mAh/g，且有更好的振实密度，有更大倍率的充放电性能。所以未来氢氧化锂将成为高镍三元的主要选择，目前特斯拉使用的松下18650电池采用的就是氢氧化锂为正极材料。
电池级氢氧化锂是高镍三元锂电池材料的必然选择
随着国内相关企业对811材料产业布局的加速，也将促使锂盐供应商扩充氢氧化锂产能。三元锂电池材料前驱体的煅烧一般采用碳酸锂或氢氧化锂作为原料。但对于高镍三元材料来说，要求烧结时温度不能高于800℃，采用碳酸锂作原料，过低的烧结温度会造成分解不完全，导致碱性过强，对湿度的敏感性增强，影响电池性能。因此高镍三元材料必须使用氢氧化锂作原料：氢氧化锂的熔点比碳酸锂更低，且首次放电容量高达172mAh/g，此外还有更好的振实密度，有更大倍率的充放电性能。
三元正极NCM811、NCM622及NCA均需采用氢氧化锂为原料，水热法制备磷酸铁锂产品，也需要使用氢氧化锂。目前锂电已经成为氢氧化锂的下游主要需求，占比高达70%以上，未来随着动力锂电池需求的提升，氢氧化锂需求有望大幅增长。
电池级氢氧化锂是高镍三元锂电池材料的必然选择的原因
1、高镍三元材料要求烧结温度不宜过高，否则影响倍率性能
制备高镍三元材料要求烧结温度适中，烧结温度升高材料结晶度将提升，晶粒变大、比表面积变小，不利于充放电过程中锂离子的脱嵌。同时，烧结温度过高也将导致锂镍混排现象，难以煅烧出所要求计量比的高镍层状材料，进而造成锂离子的扩散能力下降、比容量下降。此外若温度过高，Ni3+还会重新转变为Ni2+，而Ni2+的增加也将损害循环性能。
2、氢氧化锂相比碳酸锂的熔点显著更低，可降低材料烧结温度、优化电化学性能
碳酸锂的熔点为720℃，而单水氢氧化锂的熔点仅为471℃，在烧结过程中熔融的氢氧化锂可与三元前驱体更均匀、充分的混合，从而减少表面锂残留提升材料的放电比容量。采用氢氧化锂和较低的烧结温度还可减少阳离子混排，提升循环稳定性。相比之下，碳酸锂的烧结温度往往需达到900℃以上才能得到性能稳定的材料，难以作为高镍三元材料的锂源。
高镍811电池拉动氢氧化锂需求
随着高镍电池需求的提升，氢氧化锂需求有望大幅增长。业内人士认为，2019年开始以电池级氢氧化锂为原料的高镍三元电池会逐渐成为市场需求主流。通常来讲，每1GWH高镍三元电池约需要787.5吨氢氧化锂。2018年全球电池级氢氧化锂需求量或迎来爆发式增长，预计2018-2020年全球电池领域对氢氧化锂需求的复合增长率达78%。
三元正极材料“高镍化”成为提升电池能量密度的主要途径，与此同时锂盐的需求主体将向氢氧化锂切换。伴随着2020-2021年全球动力电池新增产能投产，氢氧化锂需求量将会出现显著增长。2019-2025年全球动力电池的装机量将由120.3GWh大幅增长到795.36GWh，年均复合增长率达37%。由此带来的2025年全球动力锂电氢氧化锂需求预计达到45万吨。
随着锂电、电池材料行业的迅速增长，电池材料对氢氧化锂的需求不断增长。2016年中国氢氧化锂在电池领域的消费占比达74%。在高镍三元材料电池需求上升趋势下，氢氧化锂需求更趋旺盛，预计2020年达到114563吨，但世界产量估计值却低于需求量，预计缺口在2020年达到4563吨。
2020年氢氧化锂有效产能总量约16万吨，短期来看，2020年产能扩张主要聚焦于国内供应商。但长远来说，全球成熟优质氢氧化锂供应商的目前排产及项目建设进度并不能满足下游的氢氧化锂需求增量。预计2021年起全球成熟优质氢氧化锂一线产能将现供给缺口，或催化氢氧化锂价格率先迎来上涨。
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