電池技術的進步和汽車的電氣化為我們四周持續變化的技術環境做出了巨大貢獻。今日,不同電池技術之間的競爭在各種應用中占據首位。最終,它是電池技術/化學與這些應用要求之間的契合,這些要求將決定這場戰爭的勝利者。
自20世紀80年代以來,鋰離子電池(LIB)已經存在,但近期在電動汽車(EV)中采用LIB推動了革新更好的電池化學的發展。PreScouter近期發布的一份報告詳細介紹了電動汽車LIB市場的現狀以及未來十年市場的演變情況。
根據報告,外部因素將推動電池采用,包含關鍵原材料的成本演變,供需預測以及主要參與者和政府對該領??域的投資。
鋰產能翻番
隨著電動汽車的普及和對儲能的需求持續增長,2017年汽車應用的鋰需求達到34,000噸LCE(碳酸鋰當量),預測到十年末將增長一倍以上。
研發和研發已經帶來了電池性能的巨大進步,但安全問題仍然是這些電池技術的一個缺點,因為很多電池含有鈷,這對人類有毒且危險,而且可能導致高溫下電池的熱降解。在選擇相關電池化學成分時考慮的其他因素包含成本,壽命,性能以及能量和功率密度。
地緣政治
是影響電池發展的關鍵外部因素之一。可能受地緣政治影響的生產LIB的主要原料主要是鈷,鎳和鋰。
鈷:全球鈷的主要生產國是剛果民主共和國(DRC),它占2017年全球資源的50%和開采鈷產量的64%。到2025年,剛果民主共和國將占全球鈷的80%生產。到2040年,預測需求將增長三倍至超過30萬噸,這可能會增長該資源的價格。
鎳:鎳錳鈷(NMC)電池通過在較新的電池中使用少三倍的鈷來進化,用鎳代替鈷含量。雖然近期鎳價已經下滑,但這些新電池的強勁鎳需求已經導致價格上漲。2019年鎳的價格上漲了20%以上,因為倫敦金屬交易所的全球倉庫中的庫存降至多年低點。鎳市場每年價值超過300億美元。全球每年220萬噸的供應主要來自印度尼西亞(23%)和菲律賓(18%),其余30個國家占其余59%。
鋰:鋰市場價值32億美元,到2040年,消費量將從當前的24萬噸增長到170萬噸。主要的鋰生產國包含澳大利亞,阿根廷和智利。中國對市場產生重大影響,控制著大部分用于提升精礦的化學轉化設施。此外,中國還有幾家頂級鋰生產企業,包含天齊鋰業和贛鋒鋰業。但是,由于供應超出市場需求,預測鋰價將下滑。
鋰離子電池
鋰鎳錳氧化物(NMC)電池:NMC電池當前占全球電動汽車銷售額的近28%,惠譽預測到2027年市場份額將增長到63%。
鋰鎳鈷鋁氧化物(NCA)電池:由于近期能量密度(> 280 Wh / kg)的增長,NCA電池在電動動力系統和電網存儲中變得愈加劇要,之前在150-220 Wh / kg范圍。NCA電池需要少量活性材料,但可以提供更高的能量密度。由于添加了鋁,它們也比NMC電池更穩定。
磷酸鐵鋰(LFP)電池:LFP的整體市場需求將翻一番,達到20萬噸/年以上。預測亞太地區將主導市場,主要應用是汽車。
鋰鈷氧化物(LCO)和鋰錳氧化物(LMO)電池:LCO(僅鈷)和LMO(僅錳)電池是NMC和NCA電池的前身。 LMO電池一般與EV中的NMC電池一起使用。這類別型的電池首先在東芝電池的三菱i-MiEV中推出。由于其成本優勢,LMO-NMC混合物存在于較舊的Nissan Leaf型號的電池中。2018年,Nissan Leaf推出了LMO / NMC混合電池,電池容量為40 kWh,電池由AESC / LG Chem制造。
當前趨勢
當前,具備鈷(NMC / NCA)的電池由于其高能量密度而是優選的。但是,安全仍然是一個問題,因為NMC和NCA容易出現熱失控,特別是隨著設備持續變小。熱失控可能由過充電,內部故障,電池的物理損壞,熱環境或上述情況的組合引起。
LFP電池顯著減少熱失控的可能性,但提供相對低的能量而且不含鈷。縱然LFP電池的循環壽命較短,但它在中國得到廣泛使用,因而,中國(以及全球市場)受益于這一完善的制造基礎設施和供應鏈。
近些年來,NMC化學已成為汽車工業中原始設備生產企業的首選技術。由于價格上漲和毒性問題,公司正在全力部署含鈷量較少的電池,這可能會發生變化。
今日,LFP化學在中國市場占主導位置,占電池化學總需求的44%以上。縱然全球其他地區更喜愛NMC化學品,但未來十年中國在該范圍的主導位置將增長LFP與NMC相比的優勢。中國在磷酸鹽等土壤材料方面的大量資源也導致了這種化學物質的偏好。
展望未來
根據PreScouter研發,NMC將在20世紀20年代初成為主導電動汽車行業的主要因素,但當鈷價的新一波上漲與LFP通過研發實現的能源密度提升相相符時,它將被LFP電池所取代。
與LFP電池相比,鈷的成本增加也會增長NMC電池的價格,因為它們含有鈷,因而加速了市場對LFP的喜愛。如果LFP在NMC上獲取市場份額,中國市場將成為電動汽車細分市場的中心,擁有核心利益相關者和研發,制造和商業產品的能力。
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