パワーバッテリーのカソード材料の戦いで、最終的に誰が笑うでしょうか？

中国エネルギー貯蔵ネットワークニュース：新エネルギー車は自動車開発の方向性です。パワーバッテリーは新エネルギー車の心臓部です。その技術レベルと産業の発展は、電気自動車の大規模なアプリケーションにとって非常に重要です。パワーバッテリー産業の集中が進み、技術ルートが徐々に成熟するにつれ、将来のパワーバッテリーは、より安全で長寿命、より速い充電速度に向けて発展していきます。

現在、パワーバッテリーのカソード材料には、主にリン酸鉄リチウム、三元材料、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムを中心に多くの技術的ルートがあります。それでは、技術の進歩が続く中、パワーバッテリーにはどのような正極材料の技術ルートがありますか？

1、リン酸鉄リチウム

安全性が高く、サイクル寿命が長く、原材料資源が豊富で、環境汚染がないため、BYDが率いる多くのパワーバッテリーメーカーからリン酸鉄リチウムが求められています。中国のリン酸鉄リチウム技術ルートの成功は、外国の主流のパワーバッテリーメーカーにとって予想外のことです。

リン酸鉄リチウムには多くの利点がありますが、欠点も明らかです。低温でのサイクル性能が非常に悪いことに加えて、主な欠点は、導電率とタップ密度が低く、エネルギー密度がわずか120〜150 wh / kgであるということです。エネルギー密度に応じたパワーバッテリー補助金の導入は、リン酸鉄リチウムパワーバッテリーの開発を妨げる可能性がありますが、電気バスでのリン酸鉄リチウムの使用はかけがえのないものであり、市場空間は将来もまだ広いです。

現在、リン酸鉄リチウムを使用している電池メーカーは、BYD、Beida xianxing、Shenzhen Wotema、HefeiGuoxuanなどを持っています。将来的には、リン酸鉄リチウムはエネルギー密度を高める方向に発展していきます。グラフェン、カーボンナノチューブ、その他の添加剤を使用してレート容量を増やすか、リチウムマンガン鉄リン酸塩を使用して電圧を上げ、それによってエネルギー密度を15〜20％増加させることが考えられます。

2、コバルト酸リチウムおよびニッケル酸リチウム

コバルト酸リチウムは、商用アプリケーション向けの最初のリチウム電池カソード材料です。商用リチウムイオン電池の第一世代は、ソニーが1990年に市場に投入したコバルト酸リチウムリチウムイオン電池であり、その後、消費者製品に広く使用されています。応用。

ただし、コバルト酸リチウムの最大の欠点は、質量対容量が小さいことです。理論上の限界は274mah / gです。構造安定性を考慮すると、実際のアプリケーションでは137 mah / gにしか達しません。同時に、地球上のコバルトの埋蔵量が比較的少ないため、コバルト酸リチウムのコストが高く、パワーバッテリーの分野で大規模に普及することは困難です。

コバルト酸リチウムと同様に、理想的なニッケル酸リチウムはα -NaFeO2タイプの六角形の層構造です。ニッケル酸リチウムカソード材料の理論容量は275mah / g、実際の値は180〜200 mah / g、平均リチウム挿入電位は約3.8 vです。コバルト酸リチウムと比較すると、ニッケルの埋蔵量はコバルトよりも大きく、比較的安価です。 、しかしリチウムニッケル酸塩は合成が難しく、サイクル性能が悪い。純相リチウムニッケル酸塩は実用的ではありません。

3、マンガン酸リチウム

マンガン酸リチウムは、現在使用されているコバルト酸リチウムおよび三元材料に非常に近いものです。そのバッテリー製造プロセスは非常に成熟しています。パワーバッテリーの生産ラインは、基本的に既存の生産ラインと互換性があります。特に、日本と韓国は、18650タイプのバッテリーを使用してパワーバッテリーモジュールを形成する予定です。技術的なアイデアにより、マンガン酸リチウムパワーバッテリーの製造が容易になります。

マンガン酸リチウムの最大の欠点は、温度サイクル性能が低いことですが、リン酸鉄リチウムと比較して独自の利点もあります。

（1）マンガン酸リチウムの体積対エネルギー比はリン酸鉄リチウムよりも優れています

マンガン酸リチウムの容量はリン酸鉄リチウムよりも約25％低いが、電圧はリン酸鉄リチウムよりも15％高く、マンガン酸リチウムの圧縮密度は約40％高い。したがって、マンガン酸リチウムの体積比エネルギーはリン酸鉄のそれよりも高くなります。リチウム25-30％。

（2）マンガン酸リチウムのコンシステンシーはリン酸鉄リチウムよりも優れています

マンガン酸リチウム製品は炭素を含まないため、製品の性能パラメータは安定しており、一貫性はパワーバッテリーの製造に非常に有利です。

現在、日本のSonny、中国のCITIC Guoan、Suzhou Xinghengなどの企業がマンガン酸リチウム電池の開発と製造を行っており、将来的には低速電気自動車や航続距離の短い電気自動車の市場は好調です。

4、三元材料

三元材料には、主にニッケルコバルトアルミン酸リチウム（NCA）とニッケルコバルトマンガン酸塩（不適合製品）が含まれます。その中で、NCAは市販のカソード材料の中で最も高い比容量を持つ材料です。

ニッケルコバルトコバルトアルミネート（NCA）

会社とNiは同様の電子配置、同様の化学的性質、およびイオンサイズのわずかな違いがあるため、ニッケルニッケル酸リチウムとコバルト酸リチウムを同等に置換して連続固溶体を形成し、層状α -NaFeO2構造を維持してAを得ることができます。コバルトの添加に加えて、より安定した高ニッケル固溶体材料は、材料の安定性と安全性をさらに改善し、ニッケル-コバルト-アルミニウムの三元材料を形成することができます。

NCAは高い比容量を持っていますが、その欠点も明らかです。将来の開発動向は、高ニッケル低コバルトNCAを開発して、コストを削減し、容量を増やすことです。体積比を上げるために高圧の実際のNCAを開発する。さらに、コーティングプロセスはNCAを減らすために使用されます。湿度に対する感度。

現在、米国のテスラはNCAカソード材料のパワーバッテリーを使用しており、この技術は主導的な位置にあります。 NCAとシリコンカーボンアノードの組み合わせを備えた日本の18650バッテリーは、最大3500 mahの容量と、2000倍以上のサイクル寿命を備えています。さまざまな兆候は、NCAカソード材料がパワーセルアプリケーションで非常に競争力があることです。

ニッケル-コバルト-マンガン酸塩（不適合製品）

ニッケル-コバルト-マンガン酸塩（不適合製品）の三元材料は、高い比容量、長いサイクル寿命、優れた安全性、および低価格を備えています。疑いの余地はありませんが、プラットフォームが比較的低く、初期充電および放電効率も低くなっています。短所。

現在、マンガンマンガン酸ニッケルランタン（不適合製品）には、主に韓国LG、浙江Weihong Power、珠海Yinlongが含まれています。将来的には、不適合製品の開発動向は、主にコバルトによる低コバルト層状三元材料の製造である。希少な資源です。量を減らすことはコストを減らすことができます。もう1つの方向は、高ニッケルの層状三元材料を開発することです。高ニッケルシステムは合成が困難ですが、リチウムニッケルが混合する傾向がありますが、ニッケル含有量の増加により、グラム容量と高さが大幅に増加する可能性があります。ニッケルシステムは、パワーバッテリーの理想的な材料の1つです。さらに、不適合製品は、材料の吸水問題にも注意を払う必要があります。

この段階で、一部の国内メーカーは、三元不適格製品/チタン酸リチウム負極の組み合わせの技術ルートを採用しています。これにより、炭素負極に存在する可能性のあるリチウムデンドライトの形成によって引き起こされる安全性とサイクル性能の低下の問題が回避されます。このモジュールで製造されるパワーバッテリーは、安全性が高く、充放電率が高く、サイクル寿命が長い（最大5000〜10000倍）という特徴があり、パワーバッテリーの分野で大きな注目を集めています。

総括する

政策動向、将来のパワーバッテリー業界市場は広く、3年間の新エネルギー車パワーバッテリー市場の平均年間成長率は約50％に達する可能性がありますが、バッテリー業界全体は激しい競争があり、業界統合が続いており、電力バッテリー市場の需要はさらに支配的な企業に集中します。

技術的なルートに関して、市販のリチウムイオン電池の現在のカソード材料は、主にマンガン酸リチウム（LMO）、リン酸鉄リチウム（リーグ）、および三元材料（NMC）です。各材料には独自の長所と短所があり、独自のアプリケーション領域と市場のニーズがあります。その中で、電動工具、E型肝炎ウイルス、電動自転車がLMOの主な応用分野です。新エネルギーの公共交通バス、タクシーは依然としてリチウムが支配的です。将来的には、パワーバッテリーの分野で最も可能性の高い状況は、リン酸鉄リチウムと三元材料が密接に関連することです。

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