電池級氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇

來源：存能電氣  日期：2020-07-02 16:24  瀏覽量：次

電池級氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇。高鎳三元將成為動力電池的主要趨勢，理論研究表明，使用氫氧化鋰作為三元正極材料首次放電容量高172mAh/g，且有更好的振實密度，有更大倍率的充放電性能。所以未來氫氧化鋰將成為高鎳三元的主要選擇，目前特斯拉使用的松下18650電池采用的就是氫氧化鋰為正極材料。

電池級氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇

隨著國內相關企業(yè)對811材料產業(yè)布局的加速，也將促使鋰鹽供應商擴充氫氧化鋰產能。三元鋰電池材料前驅體的煅燒一般采用碳酸鋰或氫氧化鋰作為原料。但對于高鎳三元材料來說，要求燒結時溫度不能高于800℃，采用碳酸鋰作原料，過低的燒結溫度會造成分解不完全，導致堿性過強，對濕度的敏感性增強，影響電池性能。因此高鎳三元材料必須使用氫氧化鋰作原料：氫氧化鋰的熔點比碳酸鋰更低，且首次放電容量高達172mAh/g，此外還有更好的振實密度，有更大倍率的充放電性能。

三元正極NCM811、NCM622及NCA均需采用氫氧化鋰為原料，水熱法制備磷酸鐵鋰產品，也需要使用氫氧化鋰。目前鋰電已經成為氫氧化鋰的下游主要需求，占比高達70%以上，未來隨著動力鋰電池需求的提升，氫氧化鋰需求有望大幅增長。

電池級氫氧化鋰是高鎳三元鋰電池材料的必然選擇的原因

1、高鎳三元材料要求燒結溫度不宜過高，否則影響倍率性能

制備高鎳三元材料要求燒結溫度適中，燒結溫度升高材料結晶度將提升，晶粒變大、比表面積變小，不利于充放電過程中鋰離子的脫嵌。同時，燒結溫度過高也將導致鋰鎳混排現象，難以煅燒出所要求計量比的高鎳層狀材料，進而造成鋰離子的擴散能力下降、比容量下降。此外若溫度過高，Ni3+還會重新轉變?yōu)镹i2+，而Ni2+的增加也將損害循環(huán)性能。

2、氫氧化鋰相比碳酸鋰的熔點顯著更低，可降低材料燒結溫度、優(yōu)化電化學性能

碳酸鋰的熔點為720℃，而單水氫氧化鋰的熔點僅為471℃，在燒結過程中熔融的氫氧化鋰可與三元前驅體更均勻、充分的混合，從而減少表面鋰殘留提升材料的放電比容量。采用氫氧化鋰和較低的燒結溫度還可減少陽離子混排，提升循環(huán)穩(wěn)定性。相比之下，碳酸鋰的燒結溫度往往需達到900℃以上才能得到性能穩(wěn)定的材料，難以作為高鎳三元材料的鋰源。

高鎳811電池拉動氫氧化鋰需求

隨著高鎳電池需求的提升，氫氧化鋰需求有望大幅增長。業(yè)內人士認為，2019年開始以電池級氫氧化鋰為原料的高鎳三元電池會逐漸成為市場需求主流。通常來講，每1GWH高鎳三元電池約需要787.5噸氫氧化鋰。2018年全球電池級氫氧化鋰需求量或迎來爆發(fā)式增長，預計2018-2020年全球電池領域對氫氧化鋰需求的復合增長率達78%。

三元正極材料“高鎳化”成為提升電池能量密度的主要途徑，與此同時鋰鹽的需求主體將向氫氧化鋰切換。伴隨著2020-2021年全球動力電池新增產能投產，氫氧化鋰需求量將會出現顯著增長。2019-2025年全球動力電池的裝機量將由120.3GWh大幅增長到795.36GWh，年均復合增長率達37%。由此帶來的2025年全球動力鋰電氫氧化鋰需求預計達到45萬噸。

隨著鋰電、電池材料行業(yè)的迅速增長，電池材料對氫氧化鋰的需求不斷增長。2016年中國氫氧化鋰在電池領域的消費占比達74%。在高鎳三元材料電池需求上升趨勢下，氫氧化鋰需求更趨旺盛，預計2020年達到114563噸，但世界產量估計值卻低于需求量，預計缺口在2020年達到4563噸。

2020年氫氧化鋰有效產能總量約16萬噸，短期來看，2020年產能擴張主要聚焦于國內供應商。但長遠來說，全球成熟優(yōu)質氫氧化鋰供應商的目前排產及項目建設進度并不能滿足下游的氫氧化鋰需求增量。預計2021年起全球成熟優(yōu)質氫氧化鋰一線產能將現供給缺口，或催化氫氧化鋰價格率先迎來上漲。