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有色金属行业2021年投资计谋深度陈诉:锂、钴、镍、铜、铝

更新时间  2021-10-09 19:44 阅读
本文摘要:锂行业:高镍时代带来氢氧化锂需求大幅提升高镍:提升续航里程需求下最可行方案在相同能耗,电池包体积和重量都受到严格限制的情况下,新能源汽车的单次最大行驶里程主要取决于电池的能量密度。所以提高电池的能量密度,在一定水平上就能提升新能源汽车的续航里程。凭据《汽车工业中恒久生长计划》计划,到 2020 年,动力电池单体能量密度到达 300Wh/kg 以上,力争实现350Wh/kg;到 2025 年,动力电池系统能量密度到达 350Wh/kg。

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锂行业:高镍时代带来氢氧化锂需求大幅提升高镍:提升续航里程需求下最可行方案在相同能耗,电池包体积和重量都受到严格限制的情况下,新能源汽车的单次最大行驶里程主要取决于电池的能量密度。所以提高电池的能量密度,在一定水平上就能提升新能源汽车的续航里程。凭据《汽车工业中恒久生长计划》计划,到 2020 年,动力电池单体能量密度到达 300Wh/kg 以上,力争实现350Wh/kg;到 2025 年,动力电池系统能量密度到达 350Wh/kg。

现在来看,海内能量密度较高的几款动力电池单体都还未能到达 300Wh/kg 以上水平。现在来看,改善电池单体的能量密度,主要依靠改变电池的化学体系。

电池的能量密度主要受制于电池的正负极。由于现在负极质料的能量密度远大于正极,所以提高能量密度就要不停升级正极质料。市场上商业化的主要正极质料包罗钴酸锂 (LCO)、锰酸锂(LMO)、镍钴锰(NCM)、镍钴铝(NCA)、磷酸铁锂(LFP)。

受到对续航里程要求提高的影响,三元质料占比不停提升,2019 年三元正极质料市场占比 47.6%,相比 2018 年增加 2.7 个百分点,市场份额占比最大。电池中增加镍的含量可以提升能量密度,高镍电池可以增加续航里程。从几种典型三元质料中可以看出,镍的占比越来越高,意味着电芯的比容量就越高。

而凭据现有的技术条件,磷酸铁锂和 NCM622 以下的正极质料很难到达 300Wh/kg 高能量密度的要求。现在来看,高镍是提升续航里程需求下最可行方案。凭据高工锂电数据,2017 年 NCM 811 高镍三元质料在三元质料中的份额仅为 1%,而到 2020 年 H1 NCM811 高镍三元质料在三元质料中的份额已达 16%,NCM 占到 2%。凭据今年 1 月份装机数据来看,100%接纳高镍三元的有 4 家:特斯拉、理想智造、海马汽车(帮小鹏代工)、长江汽车(零跑),其次是广汽丰田和广汽自主的使用比率也较高,可以到达 80%以上。

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高镍三元质料已经成为高能量密度电池主流趋势。氢氧化锂是高镍三元必须原质料从原料端来看,普通三元和高镍三元最大的区别在于普通三元质料的锂源接纳碳酸锂,而高镍三元接纳的是一水合氢氧化锂。高镍三元质料的前驱体较难合成,现在海内只有少数几家企业和外洋龙头企业掌握了量产的技术,而普通三元质料前驱体的合成工艺已经较为成熟。

碳酸锂(Li2CO3)是一种白色疏松的粉末,熔点在 618℃,属于盐类物质,易溶于水,呈弱碱性,弱腐蚀性;而一水合氢氧化锂(LiOH·H2O)是一种白色单斜小结晶,具有强碱性、较强腐蚀性,能溶于水,熔点 462℃,易吸收空气中二氧化碳而变质。从制备工艺上来看,由于高镍三元质料烧结温度不能太高,一般不凌驾 800℃,接纳碳酸锂为原料时,碳酸锂热剖析不完全,造成高镍三元质料外貌残留碳酸锂太多,使高镍三元质料外貌碱性太强,对湿度敏感性增强;氢氧化锂的熔点比碳酸锂更低,对高镍正极的低温烧结更有利。

使用氢氧化锂举行烧结能有效制止一氧化碳发生,同时可以在更低的温度举行烧结,有利于电池的一致性。从形貌表征来看,以氢氧化锂制备的三元质料形貌表征更为规整。

通过视察差别锂源制备的三元质料的 SEM形貌,以氢氧化锂制备的三元质料晶粒界限更为规整清晰,颗粒匀称。从电化学性能来看,接纳碳酸锂制备的三元质料,首次放电比容量到达 165mAh/g,400 次循环,容量保持率到达 86%左右,而接纳氢氧化锂所制备的三元质料,首次放电比容量到达 171mAh/g,400 次循环,容量保持率到达 91%。从整个循环历程来看,以氢氧化锂为锂源的质料循环曲线更为平滑稳定;以碳酸锂为锂源的质料 约 350 次循环后容量衰减逐渐加速。

所以,使用氢氧化锂更容易获得高品质高镍正极质料。对于普通三元正极(6 系及以下),虽然氢氧化锂的反映活性强,反映温度低,但由于其锂含量颠簸较大,且腐蚀性强,所以普通三元正极通常使用碳酸锂作为锂源,而对于高镍三元正极而言(尤其是 8 系以上),由于煅烧工艺和产物性能的原因,高镍三元正极通常使用一水合氢氧化锂作为锂源。

氢氧化锂制备的焦点在于低成本原料凭据原料泉源差别,现在氢氧化锂的制备主要有两种:锂辉石制备氢氧化锂和盐湖制备氢氧化锂。锂辉石可一步生产电池级氢氧化锂;盐湖的成熟工艺是首先生产碳酸锂、再苛化生产氢氧化锂。锂辉石生产氢氧化锂常用的生产方法主要有碳酸锂和氢氧化钙法、煅烧法、硫酸锂法等。以锂精矿为原料,通过“一步法”生产氢氧化锂(也称“冷冻法”),是海内企业主要的氢氧化锂生产方式。

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目的明确的企业可以直接部署氢氧化锂产线,将锂精矿经由煅烧、焙烧、浸出、除杂等流程直接获得电池级氢氧化锂。也有部门企业选择将前端回转窑共用,后端划分部署碳酸锂产线和氢氧化锂产线,凭据碳酸锂和氢氧化锂的详细生产计划将中间产物硫酸锂按比例分配至差别产线举行生产,实现所谓的“柔性产能”。

硫酸锂法是现在海内以锂辉石生产氢氧化锂最为成熟的生产工艺,如我国的新疆锂盐厂、天齐锂业、赣锋锂业以及四川尼科国润等企业均已实现工业化生产。硫酸锂法生产氢氧化锂接纳率较高,可一连生产,并能实现自动化控制,产物性能稳定,生产成本低。

硫酸锂法是将锂辉石精矿经 950~1100℃转型焙烧,250~300℃酸化焙烧处置惩罚后,中和浸取获得 8.5%硫酸锂浸出液。将其强制蒸发至浓度为 17%,凭据浸取母液中锂含量加入对应理论量的烧碱溶液,冷冻至-10℃条。


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