2023年三元正極材料行業發展趨勢

  中國報告大廳網訊，三元正極材料具有循環好、安全性高、價格低、加工性能好等優點，在汽車、電子等行業的快速發展下，我國三元正極材料產量高速增長，以下是2023年三元正極材料行業發展趨勢。

  三元正極材料是層狀鎳鈷錳(鋁)酸鋰複合材料。三元正極材料行業發展趨勢指出，按照鎳鹽、鈷鹽、錳(鋁)鹽的比例，可以分為NCM333、NCM523、NCM622、NCM811、NCA等型號。

  鋰離子電池常用的正極材料有錳酸鋰，鈷酸鋰，磷酸鐵鋰、三元材料等。2022年三元正極材料在鋰電池正極材料總出貨量中占比38%，位居第二，僅次於占比43%的磷酸鐵鋰正極材料。數據顯示，我國三元正極材料從2016年5.5萬噸增長到2022年42萬噸，年複合增長率高達50.17%。預計2023年出貨量繼續高速增長，達到51.2萬噸出貨量。筆者從以下三點分析三元正極材料行業發展趨勢。

  趨勢一：單晶化

  正極材料可以分為多晶和單晶。一般多晶材料是以微米級別的團聚體形式存在。團聚體內部存在 大量晶界。在電池充放電過程中，由於各向異性的晶格變化，多晶材料容易出現晶界開裂，導致 二次顆粒發生破碎。從而導致副反應快速增加，阻抗上升，性能快速下降等。採用單晶顆粒，可以減少晶界，減少副反應的發生，還能提高壓實密度，從而提高能量密度。與多晶相比，單晶材料的循環性能一般會好很多。

  趨勢二：高電壓化

  三元正極材料行業發展趨勢指出，三元正極材料的第二個發展趨勢是高電壓化，相當於是提高鋰電池充電截止電壓。 一般三元電池的充電截止電壓為4.2V～4.3V。國家標準GB/T 37201-2018指出，三元電池測試時 一般是以0.2C恆電流充至4.2V，再恆壓充電。以5系三元為例，當充電截止電壓由4.2V提高到4.4V時，正極材料放電克容量可以由158.4mAh/g 提高到188.6mAh/g，提高19%。並且充電截止電壓到4.5V時，正極克容量可以超過200mAh/g。

  趨勢三：高鎳化

  三元正極的第三大趨勢：高鎳化。高鎳化的主要目的是為了提高能量密度。 從電子結構來看，鈷(Co)的eg軌道為空軌道，t2g軌道與氧(O)的2p軌道有較大重疊，深度脫鋰時容 易析氧，出現結構塌陷。此外鈷的t2g軌道與氧的2p軌道形成π鍵，作用力較弱，電子易轉移。鎳(Ni)的eg軌道與氧的2p軌道重疊非常小，因此理論上鎳的eg軌道上電子可以完全失去，鎳酸鋰的有 效容量更高。對於錳，當鎳含量超過錳時，錳會轉變為4價形態存在，非常穩定。一般而言，在NCM體系中，鈷含量越高，倍率性能越好;鎳含量越高，克容量越高;錳含量越高，結構 越穩定。一般8系三元的克容量可以做到超過200mAh/g。

  綜合來看，在動力電池對三元正極材料需求的持續擴大下，我國三元正極材料行業將高速發展，預計2023年市場規模將達到248億元。