磷酸铁锂|6000亿扩产潮,高景气周期下锂电产业链机遇梳理( 二 )


两种材料都在不断进化,三元朝着高镍低钴甚至无钴方向发展,铁锂系中,磷酸锰铁锂相比磷酸铁锂可提升最高工作电压,从而提升能量密度,是重要的发展方向。未来何种材料将成为主流,尚不能轻易下定论。
中长期来看,富锂正极、高电压电极都是提升能量密度的重要技术路线。更长远的终极:也许可以重点聚焦周期表右上方元素——具备小的电化当量、高的电极电位,更有作为正极潜质的元素,筛选出极具应用前景的无锂正极。
但材料革新中对能量密度的提升,往往意味着对其他性能如循环性能、稳定性等方面的牺牲,并且新的正极材料需要寻找更适合的配套材料如相对应的负极、电解液等,成本也将成为掣肘产业化的问题。
因此,正极材料革新及产业化的方向并不完全追求单一性能的极致,而是更看重综合性能的同步提升。
相信随着时间推移和技术进步,相关问题得以解决后,我们会看到材料变革带来的产业进步,如同半导体行业的摩尔定律。
磷酸铁锂|6000亿扩产潮,高景气周期下锂电产业链机遇梳理
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2.负极材料
负极材料的作用是储存和释放能量,主要影响锂电池的循环性能等指标。目前,石墨负极本身并不存在缺口,然而双碳政策下,内蒙产能受到影响,因此负极材料也是供不应求。
负极材料可分为碳系材料和非碳系材料,其中碳系材料中的人造石墨是当前绝对主流,成本和性能相对占优,典型企业是北交所一哥贝特瑞。
石墨负极最核心的问题是其能量密度的理论上限为372mAh/g,行业头部公司的产品已可实现365mAh/g的能量密度,逼近理论极限。基于此,大家开始将目光转向硅基负极,其中硅碳负极材料被认为是前景最佳的技术路线。
特斯拉已将硅碳负极应用于 Model 3,在人造石墨中加入 10%的硅,单体能量密度成功实现300Ah/g,大幅领先传统技术路线的电池。
然而,硅碳负极的加工技术仍不成熟,当前硅碳负极材料市场价格已经超过15万元/吨,是人造石墨负极材料的两倍,其技术和配套工艺还有待成熟,典型企业包括江西紫宸、璞泰莱、致德新能源等。
另一个负极研发热点是金属锂负极,其因“高比容、低电位”等特性而具有应用潜力,但还需要解决锂枝晶带来的安全问题等。
金属锂负极可能中短期将在无人机等细分领域进行推广商用,在动力领域商用预计还需要更长的时间。
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3.电解液
电解液包括高纯度的有机溶剂、电解质锂盐和添加剂,主要作为离子迁移的载体,保证离子在正负极之间的游动。按成本划分,电解质锂盐占比约40%~50%,溶剂占比约30%、添加剂占比约10%~30%。
电解液虽然不是最为核心的原料,却是近年来缺口最大、价格上涨最为严重的部分,尤其是其中的电解质——六氟磷酸锂,其扩产和环评需要的时间较长,整体需要1.5-2年的时间,价格已经从年初的十几万一吨上涨至五六十万一吨。目前天赐材料、新宙邦等公司都在积极扩产,能锁定客户长单、绑定上游氟化氢、氟化锂等资源的电解液生产企业更具业绩确定性。
为应对六氟的涨价和缺货,电解液企业纷纷探索新的替代性方案,新型锂盐LiSFI代替LiPF6就是其中的一种。这种新型电解液可以提升电池安全稳定性,提高耐低温耐胀能力,但制备成本相对较高。作为替代方案,LiSFI的需求主要取决于与LiPF6之间的价格差。
除电解质的稀缺,添加剂VC今年也暴涨3倍左右。
添加剂的作用主要是改善界面特性、提高电解液导电能力、以及进行内部过充电保护等。VC是最广泛应用的添加剂,有利于促进稳定 SEI 膜(在液态锂离子电池首次充放电过程中,电极材料与电解液在固液相界面上发生反应,形成一层覆盖于电极材料表面的钝化层)的形成,提升电解质性能。?