近年來在中國新能源產(chǎn)業(yè)政策的推動下，新能源產(chǎn)業(yè)迎來了高速發(fā)展期，作為新能源汽車核心部件的動力電池產(chǎn)業(yè)也迎來了屬于自己的高光時刻，涌現(xiàn)了包括寧德時代、比亞迪等在內(nèi)的一大批具有國際競爭力的領(lǐng)先動力電池企業(yè)，而寧德時代更是擊敗了行業(yè)巨頭松下公司，成為全球出貨第一的動力電池廠商�？梢哉f過去的十年是中國動力電池行業(yè)輝煌的十年，那么下個十年中國動力電池行業(yè)將何去何從？

 

       眾所周知，鋰離子電池最早由日本實現(xiàn)商業(yè)化，因此長期以來日本在全球鋰離子電池的商業(yè)版圖中占據(jù)重要的位置，例如日本的松下、湯淺等都是全球著名的鋰離子電池生產(chǎn)商，其中松下公司借助特斯拉的東風(fēng)更是一舉坐上全球出貨量第一的寶座，雖然近年來雙方的關(guān)系并不融洽，但是特斯拉短時間內(nèi)仍然無法擺脫松下的影響。不僅如此，作為老牌的鋰離子電池強國，日本在鋰電技術(shù)儲備上也絕對可以傲視群雄，NCA材料就是由日本開發(fā)，成為目前唯一能夠與三元NCM材料抗衡的材料，相關(guān)研究表明NCA材料循環(huán)壽命、過渡金屬元素溶解方面相對于NCM材料還具有一定的優(yōu)勢。近年來隨著動力電池能量密度的持續(xù)提升，容量較高的NCA材料也逐漸引起了動力電池廠商的重視，而NCA材料生產(chǎn)技術(shù)目前主要掌握在日本產(chǎn)商手中，例如住友化學(xué)、日本化學(xué)和戶田化學(xué)等都是全球主要的NCA材料供應(yīng)商，韓國廠商Ecopro和GSEM也有少量產(chǎn)品在銷售，雖然近年來國內(nèi)原材料廠商也在NCA材料上開始發(fā)力，但是在一些技術(shù)指標和相關(guān)專利上，相較于日本還有較大的差距。

 

       韓國在鋰離子電池技術(shù)上緊跟日本步伐，也涌現(xiàn)了例如三星SDI、SK Innovation、LG Chem在內(nèi)的國際領(lǐng)先的動力電池廠商，根據(jù)韓國市場調(diào)研機構(gòu)SNE Research近日發(fā)布的數(shù)據(jù)，在2020年第一季度LG化學(xué)在全球動力市場的占有率從10.7%躍升至27.1%，超越松下和寧德時代，首次成為全球最大的動力電池廠商，三星SDI則憑借著6%的全球市場占有率排名第4，SK Innovation則憑借著4.5%的市場占有率排名第7，韓國動力電池正在以歐美市場為陣地，發(fā)力全球動力電池市場。

 

       中國動力電池市場則在新能源汽車產(chǎn)業(yè)政策的扶持下實現(xiàn)了快速發(fā)展，涌現(xiàn)了寧德時代、比亞迪等具有代表性的動力電池廠商，寧德時代雖然在2020年第一季度出貨量被LG反超，但是在此之前寧德時代已經(jīng)連續(xù)三年穩(wěn)居全球動力電池出貨量第一的寶座，占據(jù)中國動力電池市場的半數(shù)份額，而在今年2月份寧德時代拿下了特斯拉的“大單”，重回全球出貨量第一寶座之日可待。

 

       目前全球動力電池市場基本形成了中、日、韓三足鼎立的格局，其中中國是全球最具活力的動力電池市場，2017年中國市場動力電池產(chǎn)量達到了88.7GWh，年化增長率達到了29.3%，其中動力電池為44.5GWh，超越了傳統(tǒng)的3C消費電子，成為鋰離子電池市場的主力。

       隨著動力電池市場的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的LCO材料正在逐漸被三元正極材料所取代，包括特斯拉在內(nèi)的眾多新能源汽車廠商為了更長的續(xù)航里程，紛紛采用了三元體系的動力電池，其中特斯拉采用的就是由日本松下提供的NCA體系的18650電池和21700電池。

 

       三元材料之所以被稱之為三元材料主要是因為其中過渡金屬元素主要有三種，目前主流的三元材料主要有兩類：LiNixCoyMn1-x-yO2(NCM) 和LiNixCoyAl1-x- yO2(NCA)，三元材料的容量隨著鎳含量的增加而提高，NCM622材料的比容量可以達到170mAh/g左右，NCM811材料的比容量則可以達到190mAh/g以上，遠高于傳統(tǒng)的LCO材料，同時三元材料中的Co含量大幅降低，使得材料的價格顯著降低，同時三元材料相比于LCO材料還具有更好的循環(huán)壽命，這些優(yōu)勢使得三元材料在動力電池領(lǐng)域迅速站穩(wěn)了腳跟。目前三元材料的發(fā)展趨勢主要有以下幾點：

 

       1. 高鎳化

 

       這一點不難理解，三元材料的比容量隨著Ni含量的提升而提升，為了獲得更高的容量，提升Ni含量是最有效的辦法，目前NCM811的技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，材料的比容量可達190mAh/g以上，為了進一步提升材料的比容量，廣大材料廠家正在開發(fā)Ni含量達到0.9，甚至更高的三元體系材料。

 

       2. 單晶材料

 

       高鎳三元材料雖然容量很高，但是高鎳三元材料的晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，特別是在高電壓下容易發(fā)生析氧反應(yīng)，引起材料的表面相變，單晶化是解決這一問題的有效方法，單晶材料能夠有效的提升材料自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，同時較小的比表面積也能夠減少界面副反應(yīng)的發(fā)生，從而顯著的提升材料的循環(huán)性能。

 

       歐美等國家現(xiàn)階段在鋰離子電池技術(shù)已經(jīng)處于下風(fēng)，短時間內(nèi)追趕無望，所以歐美瞄準了下一代鋰離子電池技術(shù)。全固態(tài)電池是目前研究最多，也得到最多認可的下一代鋰離子電池技術(shù)，固態(tài)電解質(zhì)替代傳統(tǒng)的液態(tài)有機電解質(zhì)，能夠在一定程度上解決傳統(tǒng)鋰離子電池安全性較差的問題。目前固態(tài)電解質(zhì)基本上可以分為三大類

 

       1. 聚合物電解質(zhì)

 

       以PEO為代表的聚合物電解質(zhì)是人們最早開發(fā)的固態(tài)電解質(zhì)，聚合物電解質(zhì)具有良好的塑性，因此比較容易解決固態(tài)電解質(zhì)存在的界面接觸問題，因此也得到了最多的關(guān)注，但是聚合物電解質(zhì)本身常溫電導(dǎo)率較低，一般需要加熱到60℃以上使用，同時聚合物電解質(zhì)抗氧化性較差，因此無法匹配高電壓正極啊材料，這也導(dǎo)致了聚合物電解質(zhì)的應(yīng)用受到了很大的限制。

 

       2. 無機氧化物電解質(zhì)

 

       無機氧化物電解質(zhì)，例如LLZO等材料相比于傳統(tǒng)的聚合物電解質(zhì)具有很好的常溫電導(dǎo)率，同時氧化物電解質(zhì)在高電壓下的穩(wěn)定性也更好，因此也得到了廣泛的關(guān)注，但是氧化物電解質(zhì)與電極的界面接觸較差，為了解決界面接觸問題，高溫?zé)�結(jié)是常見的方法，但是這可能會引起正極材料的分解，同時也大大增加了工藝的復(fù)雜性，同時氧化物固態(tài)電解質(zhì)高昂的價格也限制了其大規(guī)模的應(yīng)用。

 

       3. 硫化物電解質(zhì)

 

       硫化物電解質(zhì)突出特點是其電導(dǎo)率高，在室溫下的電導(dǎo)率與傳統(tǒng)的碳酸酯類業(yè)態(tài)電解質(zhì)持平，因此硫化物固態(tài)電解質(zhì)也被寄予厚望，但是硫化物電解質(zhì)也存在固態(tài)電解質(zhì)的通病——界面接觸差，采用硫化物電解質(zhì)的電池往往需要施加巨大的壓力才能正常的工作，同時硫化物電解質(zhì)在空氣中水分作用下會發(fā)生分解，釋放H2S有毒氣體，因此硫化物固態(tài)電解質(zhì)對于生產(chǎn)環(huán)境的要求極高，這也導(dǎo)致了成本的升高。

 

       經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，動力電池的市場已經(jīng)超越了3C消費電子類鋰離子電池，三元材料也取代了傳統(tǒng)的LCO材料成為動力電池主流的正極材料，更高的能量密度是未來動力電池發(fā)展的主要方向，為了滿足這一目標，高鎳化、單晶化是未來正極材料發(fā)展的重要趨勢，而在下一代電池技術(shù)上，固態(tài)電池是目前最為成熟的技術(shù)，整體上來看聚合物電解質(zhì)良好的加工性能和低廉的價格是未來較有希望的一種固態(tài)電解質(zhì)。