动力电池新技术展望报告：高电压正极（8页）

行业报告下载 2022年08月04日 08:34 管理员

根据 2022 年 5 月动力电池产量和装机量数据，三元电池行业景气度明显修复。国内三元、铁锂电池产量分别为 16.3、19.2 GWh，分别环比增长 58.2%、3.3%；装车量分别为 8.3、10.2 GWh，分别环比增长 90.3%、15.1%。5 月，三元电池产量、装机量占比 45.8%、44.7%，环比均提升超过 10 个百分点。三元电池行业景气度逐渐修复，正极材料升级需求随之增加。高镍化与高电压化为锂电三元材料升级的两种主要路径，服务于动力电池的续航里程。其中，高电压正极以中镍三元材料为基础，通过提高其电压平台实现更多锂脱出，从而实现更高比容量和平均放电电压，提供了高能量密度、低成本的综合解决方案。高电压三元正极与高镍三元正极、传统三元正极相比，分别具有两大优点： 1、高能量密度：相较传统三元正极，高电压技术通过提高三元正极电压平台实现更多锂脱出，从而实现更高比容量和平均放电电压，最终提高电池能量密度。

成本优势：高电压正极以中镍三元材料为出发，原材料使用部分碳酸锂，生产条件温和，无需氧含量、湿度精确控制，成本方面相较高镍正极具有优势。高电压下，由于锂离子大量脱出，三元正极材料面临着晶体结构稳定性差、离子混排、不可逆相变等一系列问题，造成电池循环寿命短、热稳定性低、电解液消耗等宏观电池失效行为。主要存在的问题有 Li/Ni 原子混排、不可逆相变、电解液在高电压下分解等。面对高电压正极的结构问题挑战，有效的解决手段主要如下： 1. 金属离子掺杂是抑制 Li/Ni 混排的一种手段，同时也可缓解晶体相变。如掺杂 Al3+、Zr4+、Ti4+等高价金属离子，有望提升电池的循环寿命和比容量。 2. 构建人工包覆层以减小电解液与正极表面的接触，进而抑制电解液高电压下的分解，减少电解液的过度消耗，同时增强正极稳定性，提升电池的循环寿命。 3. 匹配高电压电解液及添加剂，如砜类、腈类、氟代碳酸酯等，有望在本质上解决电解液分解问题。高电压电解液及添加剂是面向未来高电压正极的破局点。