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我国全固态锂电池研究新突破!电导率高出传统材料1000倍,电池经历5000次循环充电后仍保持80%的初始容量【附锂电池技术赛道观察图谱】

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 瞻研究 • 2024-08-04 15:28:18 来源:前瞻网 E6660G1
100大行业全景图谱

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图源:摄图网

瞻观前沿

8月1日,中国科学院青岛生物能源与过程研究所科研团队日前在全固态锂电池领域取得新突破,有望让电子设备小型化、长续航的梦想成为现实。该成果已在国际学术期刊《自然—能源》发表。

科研团队开发了一种新的材料——均质化正极材料(锂钛锗磷硫硒),与传统材料相比,该材料具有高电导率、高能量密度、长使用寿命等优势。

该材料兼具高离子电导率、高电子电导率,比传统电池材料(层状氧化物正极材料)高出1000倍以上。这意味着,即便不依赖导电助剂,正极也能地完成充放电过程,提升了电池整体性能。

另外,使用该材料的全固态锂电池可实现大于10000圈的超长循环,电池在经过5000次循环充电后,仍能保持80%的初始容量。

技术价值观察

据了解,该研究对开发高能量密度、长使用寿命的储能设备,为新能源汽车、储能电网、深海深空装备等提供安全、耐久的动力源提供了技术支撑,对开发新型储能体系等具有重要意义。

锂电池是一种可以多次充放电、循环使用的,以锂离子嵌入化合物为正、负极材料的新型电池。锂电池正极材料是其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。目前研制成功并得到应用的正极材料主要有钴酸锂(LCO)、磷酸铁锂(LFP)、锰酸锂(LMO)、三元材料镍钴锰酸锂(NCM)和镍钴铝酸锂(NCA)等。

当前,该研究成果位于产业链的上游环节。前瞻产业研究院通过对其产业链进行剖析发现: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。

图表2:锂电池正极材料产业链

宏观市场观察

锂电池正极材料市场规模实现翻倍增长 发展前景广阔

根据EVTank的数据,2017-2021年,中国锂电池正极材料行业产值处于增长的状态。2021年中国锂电池正极材料产值为1419.1亿元,同比增长123.1%。

图表8:2017-2021年中国锂电池正极材料行业产值及增长率(单位:亿元,%)

三元材料领域竞争日趋激烈

我国锂电池正极材料企业业务侧重点不一,在不同细分产品领域竞争。目前来看,三元材料因其能量密度高、寿命长等优势,成为行业未来主要发展趋势之一,因此三元材料领域竞争激烈,厦钨新能、杉杉股份、当升科技、容百科技、振华新材、贝特瑞等行业龙头企业纷纷抢占市场,预计未来三元材料领域的市场竞争将日趋激烈。

图表3:中国锂电池正极材料行业细分产品领域企业竞争情况

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。

图表21:2022-2027年中国锂电池正极材料行业市场规模预测(单位:亿元)

中国锂电池技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,与锂电池关键技术强关联的城市集群主要集中在华南地区和华东地区,并且以广东省为重点发展区域,未来锂电池技术及其他相关技术的发展路径,极大可能性在于该地区优先导入,其中可重点关注深圳市、扬州市所处锂电池的相关企业,以及该地方对于锂电池的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

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