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電池技術(shù)的進步和汽車的電氣化為我們周圍不斷變化的技術(shù)環(huán)境做出了巨大貢獻(xiàn)。今天，不同動力電池技術(shù)之間的競爭在各種應(yīng)用中占據(jù)首位。最終，它是電池技術(shù)/化學(xué)與這些應(yīng)用要求之間的契合，這些要求將決定這場戰(zhàn)爭的勝利者。
自20世紀(jì)80年代以來，鋰離子電池(LIB)已經(jīng)存在，但最近在電動汽車(EV)中采用LIB推動了更新更好的電池化學(xué)的發(fā)展。PreScouter最近發(fā)布的一份報告詳細(xì)介紹了電動汽車LIB市場的現(xiàn)狀以及未來十年市場的演變情況。
根據(jù)報告，外部因素將推動電池采用，包括關(guān)鍵原材料的成本演變，供需預(yù)測以及主要參與者和政府對該領(lǐng)域的投資。
鋰產(chǎn)能翻倍
隨著電動汽車的普及和對儲能的需求不斷增長，2017年汽車應(yīng)用的鋰需求達(dá)到34,000噸LCE(碳酸鋰當(dāng)量)，預(yù)計到十年末將增加一倍以上。
研究和開發(fā)已經(jīng)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(shù)的一個缺點，因為許多電池含有鈷，這對人類有毒且危險，并且可能導(dǎo)致高溫下電池的熱降解。在選擇相關(guān)電池化學(xué)成分時考慮的其他因素包括成本，壽命，性能以及能量和功率密度。
地緣政治
是影響電池發(fā)展的關(guān)鍵外部因素之一。可能受地緣政治影響的生產(chǎn)LIB的主要原材料主要是鈷，鎳和鋰。
鈷：全球鈷的主要生產(chǎn)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(chǎn)量的64%。到2025年，剛果民主共和國將占全球鈷的80%生產(chǎn)。到2040年，預(yù)計需求將增加三倍至超過30萬噸，這可能會增加該資源的價格。
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(jīng)下跌，但這些新電池的強勁鎳需求已經(jīng)導(dǎo)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(yīng)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，消費量將從目前的24萬噸增加到170萬噸。主要的鋰生產(chǎn)國包括澳大利亞，阿根廷和智利。中國對市場產(chǎn)生重大影響，控制著大部分用于提升精礦的化學(xué)轉(zhuǎn)化設(shè)施。此外，中國還有幾家頂級鋰生產(chǎn)商，包括天齊鋰業(yè)和贛鋒鋰業(yè)。然而，由于供應(yīng)超過需求，預(yù)計鋰價將下跌。
鋰離子電池
鋰鎳錳氧化物(NMC)電池：NMC電池目前占全球電動汽車銷售額的近28%，惠譽預(yù)測到2027年市場份額將增長到63%。
鋰鎳鈷鋁氧化物(NCA)電池：由于最近能量密度(> 280 Wh / kg)的增加，NCA電池在電動動力系統(tǒng)和電網(wǎng)存儲中變得越來越重要，之前在150-220 Wh / kg范圍。NCA電池需要少量活性材料，但能夠提供更高的能量密度。由于添加了鋁，它們也比NMC電池更穩(wěn)定。
磷酸鐵鋰(LFP)電池：LFP的整體市場需求將翻一番，達(dá)到20萬噸/年以上。預(yù)計亞太地區(qū)將主導(dǎo)市場，主要應(yīng)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電池通常與EV中的NMC電池一起使用。這種類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(yōu)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(dāng)前趨勢
目前，具有鈷(NMC / NCA)的電池由于其高能量密度而是優(yōu)選的。然而，安全仍然是一個問題，因為NMC和NCA容易出現(xiàn)熱失控，特別是隨著設(shè)備不斷變小。熱失控可能由過充電，內(nèi)部故障，電池的物理損壞，熱環(huán)境或上述情況的組合引起。
LFP電池顯著降低熱失控的可能性，但提供相對低的能量并且不含鈷。盡管LFP電池的循環(huán)壽命較短，但它在中國得到廣泛應(yīng)用，因此，中國(以及全球市場)受益于這一完善的制造基礎(chǔ)設(shè)施和供應(yīng)鏈。
近年來，NMC化學(xué)已成為汽車工業(yè)中原始設(shè)備制造商的首選技術(shù)。由于價格上漲和毒性問題，公司正在努力部署含鈷量較少的電池，這可能會發(fā)生變化。
今天，LFP化學(xué)在中國市場占主導(dǎo)地位，占電池化學(xué)總需求的44%以上。盡管世界其他地區(qū)更喜歡NMC化學(xué)品，但未來十年中國在該領(lǐng)域的主導(dǎo)地位將增加LFP與NMC相比的優(yōu)勢。中國在磷酸鹽等土壤材料方面的大量資源也導(dǎo)致了這種化學(xué)物質(zhì)的偏好。
展望未來
根據(jù)PreScouter研究，NMC將在20世紀(jì)20年代初成為主導(dǎo)電動汽車行業(yè)的首要因素，但當(dāng)鈷價的新一輪上漲與LFP通過研發(fā)實現(xiàn)的能源密度提升相吻合時，它將被LFP電池所取代。
與LFP電池相比，鈷的成本上升也會增加NMC電池的價格，因為它們含有鈷，因此加速了市場對LFP的青睞。如果LFP在NMC上獲得市場份額，中國市場將成為電動汽車細(xì)分市場的中心，擁有核心利益相關(guān)者和研發(fā)，制造和商業(yè)產(chǎn)品的能力。