新型固体材料能快速传导锂离子：有望用于研制可持续电池【附电池材料技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

近日，据科技日报报道，英国利物浦大学科学家发现了一种能快速传导锂离子的固体材料，有望用于研制可持续电池。相关论文发表在新一期《科学》杂志上。

研究团队使用协同计算和人工智能（AI）等变革性的方法，设计并在实验室中合成出这一新材料，并确定了新材料的结构。这种新型电解质由无毒的稀土元素组成，拥有足够高的锂离子电导率，可取代液体电解质，从而提高锂离子电池的安全性和能量密度。

研究团队表示，新材料能以不同于液体电解质的方式工作，其结构改变了以前对高性能固态电解质的理解。利物浦大学化学系马特·罗塞因斯基教授称，新材料性能比那些只能为离子提供狭窄空间的固体更优异。

研究团队强调，很多科学家正在使用AI工具搜寻新材料，AI正在改变材料研发的范式。在最新研究中，他们借助AI工具寻找能将不同材料区分出来的成分和结构差异，并评估这些差异对材料性能的影响。这一颠覆性设计方法为发现更多高性能固体材料提供了新途径。

图源：摄图网

技术价值观察

这项研究发现的新型固体材料具有快速传导锂离子、由无毒稀土元素组成、结构创新等特点，有望应用于可持续电池的研发。同时，研究团队借助AI工具进行材料研发，为发现更多高性能固体材料提供了新途径，展现了材料科学与人工智能相结合的前沿研究方向。

该成果位于产业链的上游环节。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。锂电池正极材料是锂电池电化学性能的决定性因素，对电池的能量密度及安全性能起主导作用，且正极材料的成本占比也较高。目前，全球主流的锂电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂与三元材料等四种。下游锂电池制造领域主要分为动力锂电池、消费锂电池与储能锂电池，最终应用于新能源汽车、手机、便捷式电脑与储电站等领域。

宏观市场观察

行业技术更新迭代快

从锂电池正极材料的制作技术上来看，2006年以前，中国主要采用高温相固法进行正极材料的大规模生产，2006年之后，中国研制出了控制结晶/固相反应工艺，以控制结晶制备前驱体为技术核心，从4个层面对材料结构的性能进行优化，目前，该技术已经成为了国际上正极材料行业的主流生产技术工艺。

德方纳米和厦门钨业行业领先，行业市场集中度不高

从产量来看，2021年，中国锂电池正极材料行业市场份额排名前三的企业分别是德方纳米、长远锂科与容百科技，市场份额分别为8.84%，6.91%与6.52%。

锂电池正极材料市场潜力巨大，未来有望保持高速增长

锂电池正极材料应用前景广阔，未来主要发展驱动主要来自动力电池以及储能电池。尤其在新能源汽车锂电池方面，随着国家新能源汽车政策规划出台，行业需求将出现爆发式增长。储能市场方面具备较大挖掘潜力。目前最具开发潜力的主要是风光电场、商业化削峰填谷电力项目、传统电厂和微电网等下游市场，可再生能源的加速建设，使得储能的商业化应用更加迫切。

综合锂电池正极材料未来在动力电池、消费电池、储能电池三个方面应用情况，前瞻初步预测到2027年，锂电池正极材料市场规模将达到14470亿元。

中国电池材料技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，目前电池材料关键技术强相关的城市集群主要集中在京津地区、长江中下游地区和华南地区，尤其是广东省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于电池材料，成为潜在的电池材料技术发展中心。根据热力图的分布华南地区有极大的可能性成为电池材料技术的先导区域。重点关注广东省深圳市龙华区和宝安区、广州市天河区、湖南省长沙市芙蓉区等地的相关企业，以及这些地方对电池材料产业发展的投资环境和潜力市场。

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