容百在高镍的市占率34%,巴莫科技23%,CR2 50%,虽然正极材料总体上格局分散,但从高镍的方向上看,容百科技更值得关注。高镍技术存在壁垒,且是较为确定的发展趋势,如果容百科技能先行建立壁垒,那么三元材料的竞争格局有望优化。
趋势之二:高电压化。前面提到:电池能量密度=电池容量*电压平台/重量,在电池容量提高有限的情况下,提高电压平台可以增加能量密度。
提高正极材料的高电压性能,常用的方法主要分为两类:包覆(氧化铝等)、掺杂(Mg、Al)。另外,在高电压体系下,单晶材料的性能表现要好于多晶。多晶材料在高电压充放电后,容易出现材料粉化,并且性能衰减更快等。
趋势之三:单晶化。一般多晶材料是以微米级别的团聚体形式存在,团聚体内部存在大量晶界。在电池充放电过程中,由于各向异性的晶格变化,多晶材料容易出现晶界开裂,导致二次颗粒发生破碎,从而导致副反应快速增加,阻抗上升,性能快速下降等。采用单晶颗粒,可以减少晶界,减少副反应的发生,还能提高压实密度。
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从2021年国内单晶材料出货量情况来看,处于领先地位的企业有振华新材、长远锂科和厦钨新能等。
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高镍+高电压难以兼得,高镍三元材料在高电压体系下,不仅仅只是晶体结构的表面性能发生恶化,甚至晶体内部的结构也会发生恶化,所以目前存在两个发展路线:中镍+高电压、高镍+常规电压。
NCM6系+常规电压,正极能量密度仅669.6Wh/kg,但如果加上高压技术,能量密度可接近8系水平。从热稳定性指标上来看,中镍高电压产品一般好于高镍。622充电电压到4.5V,热分解温度比811高,放热量比811小。
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从能量密度的角度看,中镍高电压正极材料可达到684Wh/kg的能量密度,8系电池可达到688Wh/kg,中镍高电压和8系并不能有效拉开能量密度差距,而超高镍9系能够实现750Wh/kg的能量密度,较当前8系和中镍高电压的体系有显著提升,所以突破能量密度瓶颈还得看三元材料。