電池原材料
關(guān)注創(chuàng)建者：CINNO 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-27
電池原材料的實(shí)例教程
蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，韓國(guó)電池制造商合計(jì)占據(jù)全球電動(dòng)車(chē)電池市場(chǎng)40%的份額，但隨著電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)量的增加，以及各國(guó)電池制造商競(jìng)相提供廉價(jià)電池的情況下，韓國(guó)電池企業(yè)面臨的問(wèn)題越來(lái)越明顯。
12月27日，電池界消息人士透露，因中國(guó)大幅上調(diào)了電動(dòng)汽車(chē)電池原材料的價(jià)格，LG新能源、SK on和三星SDI等韓國(guó)三大電池企業(yè)也紛紛上調(diào)了電池成品價(jià)格。
LG新能源計(jì)劃在明年1月將其圓柱形電池的價(jià)格上漲10%，這是該公司圓柱形電池的價(jià)格首次上調(diào)達(dá)10%。而三星SDI早在11月份就已經(jīng)將其圓柱形電池的價(jià)格上漲了8%。
（圖片來(lái)源：SK Innovation)
雖然中國(guó)不是鈷、鎳和鋰等電池材料的主要生產(chǎn)國(guó)，但卻是這些材料的主要加工國(guó)。韓國(guó)一家電池企業(yè)的相關(guān)人士表示:“如果中國(guó)企業(yè)提高原材料價(jià)格，我們也只能跟隨中國(guó)企業(yè)的步伐漲價(jià)，這將導(dǎo)致我們?cè)趪?guó)際市場(chǎng)上的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力下降。”
截至12月23日，鋰現(xiàn)貨價(jià)格為每公斤230.5元，比2020年底的每公斤44元上漲了5倍多。在過(guò)去的一個(gè)月里，鋰價(jià)格上漲了24.3%，達(dá)到了歷史最高水平。鋰是鋰離子電池正極的關(guān)鍵材料，鋰的價(jià)格在全球市場(chǎng)上是以人民幣計(jì)價(jià)的，而不是美元，因?yàn)橹袊?guó)制造商是該市場(chǎng)的主導(dǎo)參與者。
截至12月23日，鈷價(jià)升至每噸70,205美元，為三年來(lái)最高水平，而鎳價(jià)在上個(gè)月升至每噸2萬(wàn)美元，為7年來(lái)的最高點(diǎn)。
行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)目前控制著全球近60%的鋰、35%的鎳和65%的鈷的加工。在世界主要鈷產(chǎn)地剛果的14個(gè)大型鈷礦中，中國(guó)擁有8個(gè)，與此同時(shí)中國(guó)還正在收購(gòu)南美的鈷礦。世界最大的鋰生產(chǎn)國(guó)澳大利亞將其近90%的鋰出口到中國(guó)進(jìn)行加工，然后再用于電池。
展開(kāi) 04
寶馬堅(jiān)守固態(tài)電池研發(fā) 擬于2025年應(yīng)用于實(shí)車(chē)之上
新浪汽車(chē) 北京時(shí)間10月20日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，即將上市的全新寶馬Executive saloon級(jí)別（C級(jí)/大中型）轎車(chē)將基于寶馬Neue Klasse電動(dòng)汽車(chē)平臺(tái)打造，該車(chē)將使用與現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)類似的電池技術(shù)，這再次證明寶馬仍然計(jì)劃在未來(lái)推出固態(tài)電池。寶馬對(duì)于所研發(fā)的固態(tài)電池何時(shí)進(jìn)入主流市場(chǎng)一直三緘其口，但其已經(jīng)再三承諾將研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)作為延長(zhǎng)車(chē)輛續(xù)航里程和壓縮成本的手段。寶馬表示到2025年之前將在展示車(chē)輛中部署固態(tài)電池。目前，寶馬的固態(tài)電池技術(shù)是否會(huì)在NK1生命周期內(nèi)投入商用、NK1是否會(huì)成為搭載全新電池的下一代公路車(chē)型尚無(wú)法明確。
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新能源汽車(chē)需求旺盛 原材料上漲引發(fā)連鎖反應(yīng)
新浪汽車(chē) 10月11日，原材料供應(yīng)商贛鋒鋰業(yè)發(fā)布條件函，宣布金屬鋰全產(chǎn)品系列10月12日起每噸上調(diào)十萬(wàn)元。贛鋒鋰業(yè)表示，調(diào)價(jià)原因系原材料持續(xù)上漲及電力供應(yīng)影響，金屬鋰成本大幅提升所致。贛鋒鋰業(yè)對(duì)其調(diào)價(jià)的解釋稱，由于原材料持續(xù)上漲及電力供應(yīng)影響，金屬鋰成本大幅提升所致。而在動(dòng)力電池原材料中，比金屬鋰更為珍貴的稀有金屬“鈷”也在持續(xù)上漲。央視財(cái)經(jīng)報(bào)道顯示，截至10月8日，鈷價(jià)格已經(jīng)從去年的四月不到24萬(wàn)元每噸的價(jià)格上漲至38萬(wàn)元每噸，漲幅近60%。而隨著后續(xù)對(duì)鈷資源的需求持續(xù)增加，這一價(jià)格可能會(huì)繼續(xù)上漲。
展開(kāi) 成本增加 高端電池缺口拉大
隨著新能源汽車(chē)超出預(yù)期的增長(zhǎng)，新能源汽車(chē)電池供應(yīng)面臨考驗(yàn)，盡管電池企業(yè)正在馬不停蹄的擴(kuò)產(chǎn)，但卻無(wú)法阻擋供給端原材料帶來(lái)的壓力。
以純電動(dòng)汽車(chē)最常用的鋰電池為例，鋰電池原材料主要有正負(fù)極材料、電解液及隔膜等，而正極材料和電解液是鋰電池的關(guān)鍵原材料，其中包含碳酸鋰、氫氧化鋰等等。
但事實(shí)上，中國(guó)是鋰鹽加工大國(guó)，但鋰資源卻依賴進(jìn)口，2019年，國(guó)內(nèi)利用自身鋰資源加工的基礎(chǔ)鋰鹽近6.5萬(wàn)噸，其余基本依賴進(jìn)口。
隨著鋰資源以及其他貴金屬的的越發(fā)珍貴，原材料供應(yīng)不及，導(dǎo)致成本進(jìn)一步拉升，甚至拉大了“電池荒”的缺口。
電池材料的暴漲導(dǎo)致下游不少中小電池企業(yè)遭遇成本上的上升，與此同時(shí)，車(chē)企將主要訂單聚集在頭部電池廠商中，導(dǎo)致本就不堪成本重負(fù)的中小電池廠商無(wú)法通過(guò)規(guī)模化降低成本，而頭部電池廠商一時(shí)又無(wú)法消化所有訂單，導(dǎo)致電池供應(yīng)不上。
今年年8月底，蜂巢能源董事長(zhǎng)兼CEO楊紅新表示，動(dòng)力電池關(guān)鍵原材料漲價(jià)是市場(chǎng)行為，短期內(nèi)沒(méi)有應(yīng)對(duì)辦法，困擾電池企業(yè)的是買(mǎi)不到原材料的問(wèn)題。
他還表示，目前動(dòng)力動(dòng)力電池的產(chǎn)能缺口應(yīng)該在30%-50%，和不同企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)有關(guān)系。今年、明年、后年，我們甚至預(yù)測(cè)一直倒2025年動(dòng)力電池產(chǎn)能都比較緊張。”
原材料瘋漲，電池成本也在水漲船高。高工產(chǎn)研鋰電研究所初步測(cè)算，原材料價(jià)格上漲導(dǎo)致動(dòng)力鋰電池理論成本漲幅超過(guò)30%。這讓看起來(lái)賺的”盆滿缽滿“的動(dòng)力電池廠商，實(shí)際經(jīng)受著盈利空間被擠壓的風(fēng)險(xiǎn)。今年上半年，寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能等不同電池企業(yè)皆出現(xiàn)了毛利率下滑的情況。可以推算，如果原材料價(jià)格仍然高居不下，不排除電池成本進(jìn)一步提升的可能。
展開(kāi) 蓋世汽車(chē)訊 據(jù)外媒報(bào)道，芝加哥大學(xué)（the University of Chicago）化學(xué)系助理教授John Anderson獲得了一種材料的專利。比起目前使用的方法，這種材料可以更有效、更可持續(xù)地儲(chǔ)存和產(chǎn)生能量。
（圖片來(lái)源：芝加哥大學(xué)）
這種基于硫化鐵的專利材料，可以制成散裝粉末，或沉積在基材上的薄膜。
研究人員致力于發(fā)現(xiàn)新材料，以提高儲(chǔ)能方案的性能，或降低成本，包括用于電動(dòng)汽車(chē)等超級(jí)電容器設(shè)備的電極。這些電極還可用于電子設(shè)備的鋰和鈉電池，并應(yīng)用于電網(wǎng)儲(chǔ)能。Anderson表示：“我們將一種已經(jīng)研究過(guò)的物質(zhì)構(gòu)建成納米薄片，即硫化鐵。在電池應(yīng)用中，這些納米薄片能夠更快地實(shí)現(xiàn)可逆性充電。”
研究人員已通過(guò)實(shí)驗(yàn)室合成進(jìn)行概念驗(yàn)證。目前的應(yīng)用是將其作為正極，可能用于硫電池。如果進(jìn)行優(yōu)化，這些材料可用作各類電池中的固態(tài)電解質(zhì)或正極。目前最大的障礙是提高材料的穩(wěn)定性，不論何種應(yīng)用，這都具有重要意義。
Anderson指出：“隨著社會(huì)電氣化水平日益提高，對(duì)電池的需求將越來(lái)越大，對(duì)電池原材料的需求也會(huì)逐漸增長(zhǎng)。這項(xiàng)研究中令人興奮的是，這種材料由地球上成本很低、儲(chǔ)量非常豐富的兩種元素組成，即鐵和硫。”
根據(jù)彭博新能源財(cái)經(jīng)（BloombergNEF）的2020年新能源展望（New Energy Outlook 2020，一項(xiàng)對(duì)能源經(jīng)濟(jì)未來(lái)的長(zhǎng)期情景分析），2019至2050年，全球的發(fā)電產(chǎn)能幾乎增長(zhǎng)了兩倍。
該報(bào)告指出，磷酸鐵鋰可用于商用電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)客車(chē)和固定存儲(chǔ)設(shè)備，因此需求量仍然很大。這將需要“大幅提升電池生產(chǎn)能力和原材料供應(yīng)”。
展開(kāi) 特斯拉還表示，由于該工藝將在每個(gè)制造工廠進(jìn)行整合，因此其回收工作對(duì)于內(nèi)部制造的電池電芯來(lái)說(shuō)會(huì)更好：作為內(nèi)部電芯項(xiàng)目的制造商，特斯拉最有能力有效地回收產(chǎn)品，以最大限度地提高關(guān)鍵電池材料的回收率。隨著柏林-勃蘭登堡（Berlin-Brandenburg）超級(jí)工廠和德克薩斯（Texas）超級(jí)工廠實(shí)施內(nèi)部電池制造，特斯拉預(yù)計(jì)全球制造廢料將大幅增加。特斯拉計(jì)劃為每個(gè)超級(jí)工廠量身定制回收解決方案，從而將有價(jià)值的材料重新引入制造過(guò)程。特斯拉的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種具有高回收率、低成本和低環(huán)境影響的安全回收工藝。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，由于與大規(guī)模電池材料回收和再循環(huán)相關(guān)的成本將遠(yuǎn)低于購(gòu)買(mǎi)額外的電池制造原材料，該項(xiàng)目預(yù)計(jì)會(huì)節(jié)省大量成本。”
事實(shí)上，特斯拉現(xiàn)在正在成為鎳、鈷和其他原材料的生產(chǎn)商。而這些材料并非來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)采，而是從使用過(guò)電池組中提取。特斯拉表示，僅2020年就回收了1,300噸鎳、400噸銅和80噸鈷。
回收電池的問(wèn)題非常重要。特斯拉聯(lián)合創(chuàng)始人兼長(zhǎng)期首席技術(shù)官JB Straubel于2019年離開(kāi)公司后，創(chuàng)辦了自己的公司Redwood Materials，專門(mén)開(kāi)發(fā)回收工藝。
Redwood甚至與松下簽訂合同，負(fù)責(zé)回收松下在內(nèi)華達(dá)州特斯拉超級(jí)工廠生產(chǎn)電池的廢料。在內(nèi)華達(dá)州，松下部署了自己的全新回收設(shè)施。
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電池原材料的最新內(nèi)容
一套深度集成、功能豐富的 Matlab 近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)（Peridynamics）原代碼合集。代碼不僅復(fù)現(xiàn)了PD領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)算例（彈性問(wèn)題驗(yàn)證），更進(jìn)一步拓展到了熱力學(xué)、復(fù)合材料及跨尺度耦合算法。適合作為研究生的科研底座、畢業(yè)設(shè)計(jì)參考或PD算法的深度進(jìn)階學(xué)習(xí)資料。
基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)：
鍵基 PD (BBPD)：最經(jīng)典的鍵基模型，適用于脆性材料破壞分析。
常規(guī)態(tài)基
利用仿真優(yōu)化電池生產(chǎn)流程
不過(guò)好消息是，全球領(lǐng)先的金融機(jī)構(gòu)高盛集團(tuán)（Goldman Sachs）認(rèn)為，隨著供應(yīng)趕超，整體需求降溫，鎳和鋰等電動(dòng)汽車(chē)電池常用原材料的熊市即將來(lái)臨。因此，明年電動(dòng)汽車(chē)價(jià)格很可能會(huì)開(kāi)始下降。
從現(xiàn)在到2025年，電池價(jià)格預(yù)計(jì)下跌40%，而其中還有另一個(gè)原因。為進(jìn)一步降低成本，制造商正在通過(guò)簡(jiǎn)化封裝來(lái)降低復(fù)雜性。
引言：為什么2026年金屬價(jià)格比以往任何時(shí)候都更重要
進(jìn)入2026年，全球制造業(yè)正在面對(duì)一個(gè)全新的現(xiàn)實(shí)：
金屬原材料價(jià)格不再只是短期波動(dòng)，而是進(jìn)入了結(jié)構(gòu)性高位周期。
在以下行業(yè)快速增長(zhǎng)的推動(dòng)下：
新能源汽車(chē)（EV）
AI數(shù)據(jù)中心與云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施
電網(wǎng)擴(kuò)容與儲(chǔ)能系統(tǒng)
航空航天與國(guó)防
高端醫(yī)療器械
鋁、銅、鎳、不銹鋼、鈦等關(guān)鍵工業(yè)金屬需求持續(xù)增長(zhǎng)，
高鎳正極材料是現(xiàn)在主流的高比能正極材料，其具備容量高、成本適當(dāng)?shù)葍?yōu)點(diǎn)。然而，高鎳正極材料的熱穩(wěn)定性還有待提升，這很大程度上限制了其使用上限，尤其在電動(dòng)車(chē)、規(guī)模儲(chǔ)能等領(lǐng)域。目前針對(duì)高鎳正極材料的熱穩(wěn)定性評(píng)價(jià)機(jī)制尚不明確，也缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行量度，因此開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的熱穩(wěn)定性評(píng)估機(jī)制至關(guān)重要。
以差示掃描量熱法（DSC）、熱重分析（TGA）及其聯(lián)用系統(tǒng)為代表的熱分析手段，正成為研發(fā)高安全
鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）（LiNiCoMnO2），這是一種由鎳、鈷、錳三種金屬氧化物與鋰結(jié)合制成的鋰離子電池三元正極材料。鎳鈷錳酸鋰結(jié)合了其它材料的優(yōu)點(diǎn)，如LiCoO2良好的循環(huán)性能、LiNiO2的高比容量、LiMnO2的高安全性及低成本，被認(rèn)為是動(dòng)力電源的理想選擇。
鎳鈷錳酸鋰材料結(jié)構(gòu)圖
依據(jù)3種元素的摩爾比(x∶y∶z比值)的不同，分別將其稱為不同的體系
這種畸形現(xiàn)狀的背后，是黑作坊通過(guò)抬高10%-20%收購(gòu)價(jià)、逃避環(huán)保成本形成的"劣幣驅(qū)逐良幣"效應(yīng)，更衍生出退役電池價(jià)格比新電池原材料還高的"價(jià)格倒掛"怪象。與之形成荒誕對(duì)比的是，那些投入千萬(wàn)配置廢氣處理系統(tǒng)的正規(guī)企業(yè)，正面臨"無(wú)米下鍋"的窘境。
對(duì)此現(xiàn)象，你認(rèn)為動(dòng)力電池回收行業(yè)該如何走出當(dāng)前困局？政策監(jiān)管又該如何發(fā)力？比如區(qū)塊鏈溯源等新技術(shù)能否成為破局利器？
為進(jìn)一步展示電池用復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)最新研究進(jìn)展，分享先進(jìn)概念與技術(shù)，深入探討新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)以及相關(guān)熱點(diǎn)與焦點(diǎn)問(wèn)題，定于2024年10月30日-10月31日舉辦“電池用新型復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新論壇”。本次大會(huì)由廣州市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)指導(dǎo)，金發(fā)科技股份有限公司主辦，國(guó)家先進(jìn)高分子材料產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、廣東省復(fù)合材料學(xué)會(huì)承辦，將匯聚國(guó)內(nèi)外電池材料領(lǐng)域的專家學(xué)者、企業(yè)代表及科研人員，共同探討新型復(fù)合材料在電池領(lǐng)域的最新研究成果與發(fā)展趨勢(shì)
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來(lái)源 | Journal of Energy Storage
01
背景介紹
隨著社會(huì)向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型，未來(lái)幾十年電池行業(yè)可能會(huì)出現(xiàn)數(shù)量級(jí)的增長(zhǎng)。電池的生產(chǎn)用途廣泛，每種用途都有特定的電力需求，從電力電子設(shè)備、啟動(dòng)電池設(shè)備到各種儲(chǔ)能設(shè)備。由于其卓越的能量密度、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命和較低的自放電率，鋰離子電池已成為儲(chǔ)能技術(shù)的首選。然而，鋰離子電池的效率
SMC工藝介紹及挑戰(zhàn)
SMC（Sheet Molding Compound的縮寫(xiě)，即片狀模塑料）是一種復(fù)合材料制造工藝。該工藝可以有效地代替金屬，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛輕量化目標(biāo)。該工藝不僅能夠顯著降低車(chē)身重量，而且設(shè)計(jì)靈活，操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、可成型表面光滑結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品等。近年來(lái)可以看到越來(lái)越多的電車(chē)企業(yè)，選擇SMC作為制備電池殼體的首選工藝。其成型方法是將纖維短切，鋪設(shè)在樹(shù)脂和添加劑混合所形成的樹(shù)脂漿料上
