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“钴”去“镍”危?——三元材料的降本之路

北极星储能网  来源:鑫椤锂电  作者:鑫椤资讯  2020/5/26 16:36:48  我要投稿  

北极星储能网讯:导语:近期宁德时代比亚迪正在上演神仙打架的戏码,看似一根针引发的“血案”,实际上已经上升到行业标准之争。然而,除了安全性能以外,三元材料的高成本也是一大问题。今年年内,特斯拉、蜂巢等知名企业热炒“无钴”概念,正是瞄准了三元材料成本的软肋。

(来源:公众号“鑫椤锂电”ID:gh_eb7d39701dfb 作者:鑫椤资讯)

01去钴的意义到底有多大?

在三元材料体系中,虽然钴金属的摩尔分数并不高,但是由于其过高的单价,三元材料降钴带来的收益一直是市场的关注重点。近期以来,随着特斯拉等企业的大秀“无钴”文字游戏,使得金属钴再度被推上市场的风口浪尖。

各路言论对于钴金属的口诛笔伐,似乎也使得镍金属颇为得意,两者似乎呈现此消彼长。21日夜盘临收盘,沪镍快速走低跌停,仿佛在向市场证明相较于钴而言,镍的价格优势真的很明显。

不过,就实际情况来看,三元材料体系降钴增镍的路线与降本的目标,两者并不是严格的正相关性, 我们认为“降钴≠增镍”。

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02降钴≠降本

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来源:鑫椤资讯

以811型三元材料为例,虽然811型三元材料中钴金属含量仅为523型的一半,但其单价却不降反升,5月25日8系价格在16万元/吨以上,对比523型价格,8系是5系的1.5倍。811型三元材料比523型三元材料贵在哪里?

简单来说,从原材料方面来看,811型三元材料降钴的同时锰含量下降,且锂盐增加额外成本支出。高镍三元材料的确降低的钴金属含量,但价格低廉的锰含量出现了更大幅度的减少,两者均被镍金属所替代,这使得高镍三元材料体系的降钴增镍不仅未能实现降本,反而增加了额外的支出。另外,为稳定811型三元材料体系性能,需采用价格更高的氢氧化锂充当锂源,这也带来了额外的成本支出。

除原料外在加工方面811型三元材料需要更高的加工成本。由于811型三元材料具有过高的镍金属含量,Li/Ni混排情况较523型三元材料更为严重,因此只能在氧气氛围下进行烧结,这增加了额外的生产成本。同时,811型三元材料体系往往也需要更长的烧结时间,也就意味着高镍三元材料在用电、人工、设备折旧等方面需要更高的成本。

综合来看,高镍三元材料体系虽实现了降钴目标,但在降本方面并没有达到理想的效果。未来高镍三元材料体系无论是往镍含量更高的超高镍三元材料体系发展,还是NCMA四元体系发展,其更主要的目标还是在于追求更高的能量密度,以此来降低单位能量密度的使用成本。

03锰成关键降本因素

在三元材料体系中镍钴锰三种金属元素各自有其重要作用,钴虽贵但就目前而言,缺钴不成三元,对比降钴后的成本结构,我们认为单价便宜的锰或许才是企业需要更多关注的点。金属锰在三元材料体系中一般起增加安全性与稳定性的作用,但过高的锰含量会降低材料的容量和循环性能,因此在各三元材料体系中,锰的摩尔分数一般不会太高,普遍不会超过40%。

在实际生产中,不少电池厂会通过其他手段来实现增锰降本的目的,在小动力与低端数码领域尤为流行,目前三元材料掺杂锰酸锂材料已成为市场公认的一种降本手段。

原理是因为三元材料与锰酸锂材料的相性相对较好,两者间的掺混比例并不固定,能够根据实际的市场需求来进行调整。通过三元材料掺杂锰酸锂的方式,国内不少锂电正极材料中,钴金属的含量已经能够降低到3%以下,镍金属的含量也能控制在7%以下,极大程度实现了降本的目的。当然,由于三元掺锰体系的能量密度与循环性能都相对表现不佳,因此三元掺锰体系在动力电池市场的应用情况并不理想。

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数据来源:鑫椤资讯

据鑫椤资讯了解,国内部分正极材料企业正在积极研发动力电池可用的高电压镍锰二元层状材料。相对于当前主流高镍三元材料体系而言,高电压镍锰二元材料体系中的镍摩尔分数一般不会超过80%,这一数据既保证了二元体系中低价金属锰的含量,又确保了在材料的生产过程中,能够规避氢氧化锂以及氧气等额外高成本因素的介入,这样从两个维度都实现降本的目的。

至于镍含量相对较低导致的克容上限问题,高电压镍锰二元体系可通过提升电压的方式来提升能量密度。相对于高镍三元材料而言,高电压镍锰二元体系在安全性与循环性能方面也有着更为优异的表现,这些优势也符合动力电池市场的发展需要。

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总体来看,如果是处于降本角度来看的话,无论是当前的三元掺锰体系还是未来的高电压镍锰二元体系,影响的都不仅仅是钴需求,实际上镍金属的需求增长预期也会受到很大程度的掣肘。


原标题:“钴”去“镍”危?——三元材料的降本之路

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