一文了解單晶三元材料的前世今生！

時(shí)間:2020-10-15 11:43來源:鑫欏鋰電 作者:綜合報(bào)道
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資料來源：《單晶三元正極材料的性能與合成研究》——胡國榮，李魯育
 
       對于鋰離子電池而言，正極材料對其能量密度有著決定性的影響。目前，提升正極材料能量密度的方面主要有兩種，一種是提高材料克容量，對應(yīng)高鎳化路線，另一種是提升材料電壓，對應(yīng)單晶化路線。
 
       近幾年來，高鎳化一直是三元材料最為主流的發(fā)展方向。然而，隨著上半年國內(nèi)新能源汽車自燃問題的頻繁出現(xiàn)，高鎳三元材料體系頗受市場爭議。受此影響，安全性表現(xiàn)更好的單晶中鎳三元材料近期迎來復(fù)蘇行情。
 
01
什么是單晶三元材料？
 
       與NCM523、NCM622、NCM811等型號根據(jù)鎳鈷錳比例定義不同，單晶三元材料是根據(jù)材料本身的形貌來命名的。從形貌上看，單晶為單個(gè)分散顆粒，而與之對應(yīng)的多晶三元材料則是一次顆粒團(tuán)聚的二次顆粒。
 
       對比單晶與多晶三元材料性能，單晶三元材料體系在安全性能與循環(huán)性能方面表現(xiàn)更為優(yōu)異，壓實(shí)也相對較好；在鎳鈷錳比例相同的情況下，單晶三元材料的克容量要稍遜色于多晶三元材料，但由于單晶三元材料的電壓更高，因此材料整體的能量密度會(huì)高于多晶三元材料。就筆者的了解，目前國內(nèi)部分單晶高電壓5系材料的能量密度與多晶高鎳三元體系相差不大。
 
       單晶三元材料的缺點(diǎn)則在于倍率性能表現(xiàn)不佳，且生產(chǎn)工藝更為復(fù)雜，材料價(jià)格相對較高。 
 
02
單晶三元材料規(guī)模增長 動(dòng)力市場應(yīng)用廣泛
 
       雖然國內(nèi)外一直有對單晶三元材料的研究，但只有國內(nèi)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，這在一定程度上是由電池包外形決定的。
 
       2015年前，國內(nèi)單晶三元材料僅少量應(yīng)用于消費(fèi)類市場，用于摻雜或者替代部分高價(jià)的鈷酸鋰正極，比如蘋果的部分IPAD平板中，就有使用摻雜了單晶三元材料的鈷酸鋰電池。國內(nèi)單晶三元材料真正大規(guī)模上量的時(shí)間點(diǎn)在2017年下半年，因?qū)幍聲r(shí)代等國內(nèi)龍頭電池企業(yè)開始在動(dòng)力電池上使用單晶三元材料作為正極。
 
       據(jù)鑫欏資訊調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，2017年國內(nèi)單晶三元正極材料產(chǎn)量不足萬噸，進(jìn)入2018年以后，國內(nèi)單晶三元材料產(chǎn)量迅速增長，年產(chǎn)量躍升至4.9萬噸左右，90%以上的單晶三元材料應(yīng)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域。在此輪放量行情中，貴州振華、長遠(yuǎn)鋰科、容百科技、廈門鎢業(yè)等企業(yè)憑借著技術(shù)研發(fā)上的先入優(yōu)勢，占盡先機(jī)，產(chǎn)量增長情況明顯好于行業(yè)平均水平。
 
       2019年，國內(nèi)單晶三元材料市場規(guī)模繼續(xù)攀升，總產(chǎn)量達(dá)到7.9萬噸，但在動(dòng)力電池市場的應(yīng)用比例有所下降，因動(dòng)力電池市場出現(xiàn)供過于求，單晶三元材料的市場庫存有所提高。
數(shù)據(jù)來源：鑫欏鋰電數(shù)據(jù)庫
 
03
單晶三元材料市占率回升 5系占比過半
 
       2017年-2019年期間，國產(chǎn)單晶三元材料市占率一直在迅速提升，在2019年一季度前后達(dá)到峰值，在45%上下。2019年二季度后，隨著多晶高鎳三元材料的興起以及國內(nèi)動(dòng)力電池市場整體的大幅滑坡，單晶三元材料的市占率出現(xiàn)回落，市占率最低時(shí)一度跌破30%。
 
       不過就鑫欏資訊近期從市場上了解到的情況來看，隨著新能源汽車自燃事件的頻繁出現(xiàn)，國內(nèi)單晶高電壓三元材料體系的需求已經(jīng)開始出現(xiàn)回暖勢頭，8月國內(nèi)單晶三元材料市占率約為35.5%，為年內(nèi)新高。
數(shù)據(jù)來源：鑫欏鋰電數(shù)據(jù)庫
 
       分型號來看，國內(nèi)的單晶三元材料以5系占比最高，6系次之，3系與高鎳三元材料的占比微乎其微。
 
       不過與傳統(tǒng)的NCM523、NCM622等材料不同，國內(nèi)單晶三元材料的型號多為Ni55，Ni58以及NCM613等偏組分的三元材料，這一方面是處于降本因素考慮，另一方面也是由于提升鎳、錳的占比能夠有效提升材料的克容量與電壓，從而使得材料總體的能量密度得到提升。
數(shù)據(jù)來源：鑫欏鋰電數(shù)據(jù)庫
 
04
單晶三元材料市場集中度極高
 
       國內(nèi)三元材料市場的龍頭集中度不高，CR5集中度僅為48.4%。但是單晶三元材料市場的情況完全不同。由于單晶三元材料具有一定的準(zhǔn)入門檻，國內(nèi)能夠大規(guī)模生產(chǎn)單晶三元材料的企業(yè)并不多，彼此之間的競爭也較為激烈。
 
       據(jù)鑫欏資訊統(tǒng)計(jì)，2019年國內(nèi)單晶三元材料產(chǎn)量約為7.9萬噸，CR5集中度高達(dá)79.0%，貴州振華、長遠(yuǎn)鋰科、廈門鎢業(yè)等企業(yè)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯，CR3集中度已經(jīng)超過60%。
數(shù)據(jù)來源：鑫欏鋰電數(shù)據(jù)庫
 
       總結(jié)
 
       對于三元材料體系的發(fā)展而言，國內(nèi)一直以來并不是單單押寶在高鎳化路線上，單晶化也是各材料與電池企業(yè)的重要研發(fā)方向。只不過高鎳化路線影響面更廣而被市場大量關(guān)注，成為國內(nèi)三元體系發(fā)展的明線，而單晶化則成為一條暗線。
 
       隨著國內(nèi)對于動(dòng)力電池安全性能關(guān)注度的不斷提高，國內(nèi)單晶三元材料體系有望迎來復(fù)蘇，預(yù)計(jì)下半年單晶三元材料的市占率將重新回升至40%以上。而就更長遠(yuǎn)的預(yù)期來看，我們認(rèn)為三元材料的單晶化與高鎳化路線將殊途同歸，高鎳低鈷乃至高鎳無鈷的單晶三元材料體系將會(huì)成為國內(nèi)動(dòng)力電池市場的主流應(yīng)用品種。
 
資料來源：《單晶三元正極材料的性能與合成研究》——胡國榮，李魯育 (責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽： 電池 電池材料 單晶三元材料
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