本文将对锂电池产业链概况、上游原材料、中游锂电池原材料及设备概况进行梳理,以供参考。
一、锂电池产业链概况
完整的锂电池产业链包含锂、钴、石墨等原材料资源的开采加工,锂电池四大材料及辅料的生产制造,电芯制造及组装,终端应用以及废旧锂电池回收等环节,经过二十多年的发展已经形成了一个专业化程度高、分工明晰的产业链体系。锂电池上游原材料最初为镍矿、钴矿、锂矿、石墨矿等,这些矿产资源经过加工后得到一系列盐类及中间产品,广泛应用于电池材料(正极材料、负极材料、隔膜、电解液)的制造中。
二、上游原材料
1、锂矿
在锂电池产业,生产锂盐产品的最初原料一般为锂辉石及含锂盐湖卤水,经过加工后得到工业级碳酸锂并以此为原料进一步生产氢氧化锂、电池级碳酸锂、电池级氯化锂、电池级氢氧化锂、高纯碳酸锂、电池级金属锂等,广泛应用于锂电池材料的制造过程中。
目前锂资源获取主要有三种工艺:锂辉石提锂、锂云母提锂和卤水(盐湖提锂)
盐湖提锂:成熟的盐湖分布在南美锂三角,我国的青海和西藏地区;盐湖提锂提纯难度较大,产量较低随着技术的提高,有望成为我国锂资源开发的新趋势。
锂辉石提锂:技术产出质量最高;锂精矿优质资源多集中在南美锂三角和澳洲国内产能依赖进口,南美资源税不断提升,资源成本较高;澳洲还存在矿产出口受限等政治风险。
云母提锂:我国江西宜春有亚洲最大的锂云母矿;在制备碳酸锂的同时,还可得到氟化钙,硫酸铝铯铷和明矾等有用的副产品,可提高资源利用率大幅度降低生产成本。
2、钴矿
钴产品中主要有金属钴、钴氧化物及氢氧化物、钴盐等形式。四氧化三钴、氧化钴、氯化钴、硫酸钴均为锂电池正极材料的上游原材料。
钴和镍是三元电池正极材料的重要组成部分。我国钴的储量低但产量高,且产量有60%都用在了锂电池制造上,在无钴预期的压制下,钴价一路下行的同时也增加了钻业企业未来的不确定性。
而镍作为不锈钢等重要合金的原材料也是由国际定价,我国企业几乎没有议价权,但高镍三元电池是目前研究的热点方向,高镍电池正极材料的镍钴锰比例提升至8:1:1,相比之下有更高的能量密度,在增加续航的同时又能大幅度降低成本,未来镍的需求量可能会有较大提升。
三、中游锂电池原材料及设备
1、中游锂电池材料概况
正极材料、负极材料、电解液和隔膜等材料厂商为锂离子电池产业链的中游企业,由上游原材料企业提供原料,并为锂离子电芯商提供原材料。电芯厂商使用上游电芯材料厂商提供的正负极材料、电解液和隔膜生产出不同规格、不同容量的锂离子电芯产品。
2、正极材料
正极材料是锂离子电池最为关键的原材料,锂电池正极材料上游为锂、钴、镍等矿物原材料,结合导电剂、粘结剂等制成前驱体。前驱体经过一定工艺合成后制得正极材料,应用于不同的领域。
正极材料有两条主流的技术路线:三元材料正极和LFP磷酸铁锂正极。
3、负极材料
负极材料主要是作为储锂的主体,在充放电过程中实现锂离子的嵌入和脱嵌。
4、隔膜
锂电池医膜是一种经特殊成型的高分子薄膜,薄膜有微孔结构,可以让锂离子自由通过,而电子不能通过,从而完成在充放电过程中锂离子在正负极之间的快速传输。锂电池隔膜的上游为乙烯、丙烯、对苯二甲酸、乙二醇等原材料制备而成的PP、PE、PI、PA等聚合物,经过不同的工艺制备得到隔膜产品,应用于不同的电芯产品中。
5、电解液
电解液的作用是在电池内部正负极之间形成良好的离子导电通道,被称为锂离子电池的“血液”,是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。一般由高纯度有机溶剂、电解质、添加剂等材料在一定条件下,按一定比例配制而成。是一种溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯类溶剂。
6、设备
锂电池制造设备一般分为前端设备、中端设备、后端设备三种,其设备精度和自动化水平将会直接影响锂电池的生产效率和一致性。