Dirección de investigación y desarrollo de precursores ternarios
Los materiales catódicos de las pilas de litio se dividen principalmente en óxido de litio y manganeso (LMO), fosfato de litio y hierro (LFP), óxido de litio y cobalto (LCO) y materiales catódicos ternarios NCA/NCM.
La NCA/NCM precursores ternarios combinan las ventajas del níquel, el cobalto y el aluminio (manganeso), y tiene las ventajas de una alta densidad energética, una elevada autonomía de crucero y un rendimiento de alto coste. En los últimos años, a medida que han ido aumentando los envíos de baterías eléctricas, también ha seguido creciendo el tamaño del mercado de precursores ternarios.
Dos vías técnicas principales para las pilas eléctricas: el fosfato de hierro y el ternario
Divididas según el tipo de material catódico, las baterías de litio incluyen actualmente las de óxido de litio y cobalto, batería ternaria de litiobaterías de litio hierro fosfato, etc. El litio hierro fosfato y el litio níquel cobalto manganato (pertenecientes al litio ternario) son actualmente las dos baterías de litio más extendidas para vehículos eléctricos.
Batería de litio hierro fosfato
La batería de litio hierro fosfato es una batería de iones de litio que utiliza litio hierro fosfato como material catódico. Tiene las ventajas de ser muy segura, durar muchos ciclos, descargarse con rapidez y resistir altas temperaturas.
Batería de litio ternaria
Por batería ternaria de litio se entiende una batería secundaria de litio que utiliza tres óxidos de metales de transición de níquel, cobalto y manganeso como material del cátodo. Integra plenamente el buen rendimiento de ciclo del óxido de cobalto de litio, la alta capacidad específica del óxido de níquel de litio y la alta seguridad y bajo coste del manganato de litio.
La batería ternaria es una batería recargable de iones de litio que ha sido ampliamente investigada y aplicada. Comparando batería lfp vs nmcLas baterías ternarias de litio son más adecuadas para los vehículos eléctricos de uso doméstico debido a su buen rendimiento de descarga a baja temperatura, su mayor densidad energética y su mayor eficiencia de carga. Según el diferente contenido de níquel, las baterías ternarias pueden dividirse en baterías con bajo contenido de níquel, níquel medio, alto contenido de níquel y otros tipos.
Los precursores son el componente central del cátodo ternario, lo que está estrechamente relacionado con la situación del mercado del material del cátodo ternario. En los últimos años, a medida que han ido aumentando los envíos de baterías eléctricas, también ha seguido creciendo el tamaño del mercado de precursores ternarios.
Los precursores ternarios son un producto intermedio con una distribución altamente uniforme de varios elementos preparados mediante un proceso de disolución, y el producto puede convertirse en un material catódico ternario mediante una reacción química con una sal de litio.
Los precursores ternarios (entendidos simplemente como la parte del material catódico que elimina el litio) son el eslabón clave entre el metal anterior y el material catódico posterior. Los precursores ternarios pueden dividirse en precursores NCM811, precursores NCM622, precursores NCM523 y precursores NCA según la proporción de composición de los elementos.
En China existen dos tipos principales de precursores ternarios
Precursores ternarios NCM
El precursor ternario NCM, también conocido como precursor ternario de manganato de níquel, cobalto y litio, es un tipo de material precursor ternario cuya fórmula química es NixCoyMnz(OH)2, x+y+z=1. Actualmente es el material precursor ternario más utilizado en China. Actualmente es el material precursor ternario más utilizado en China. Según diferentes modelos, los precursores ternarios NCM se dividen en serie NCM3, serie 5, serie 6, serie 7 y serie 8. La diferencia radica en la relación molar entre el NCM3 y el NCM8. La diferencia radica en la relación molar de los tres elementos de níquel, cobalto y manganeso.
Precursores ternarios NCA
El precursor ternario NCA, también conocido como precursor ternario de aluminato de níquel, cobalto y litio, es un tipo de material precursor ternario. Su fórmula química es NixCoyAlz(OH)2, x+y+z=1, y el contenido molar de níquel en los tres elementos de níquel, cobalto y aluminio es superior a 80%. Tiene mayor densidad energética y menor coste, y se utiliza principalmente para la preparación de materiales catódicos ternarios de alto contenido en níquel.
Cadena industrial de los precursores ternarios
Lado de los recursos: minerales brutos de níquel, cobalto y manganeso.
Fin de fundición aguas arriba: fundición de materias primas minerales en materiales metálicos brutos.
Fin de fundición intermedio: convertir los intermedios de níquel y cobalto en sulfato.
Precursores ternarios: Se preparan mezclando sal de níquel-cobalto-manganeso con agua amoniacal y álcali.
Material catódico ternario: se obtiene mezclando y sinterizando los precursores ternarios y la fuente de litio a alta temperatura. Entre ellas, las fuentes de litio son principalmente el carbonato de litio (comúnmente utilizado por debajo de la serie NCM8) y el hidróxido de litio (comúnmente utilizado por encima de la serie NCM8).
Batería de litio ternaria: aplicación posterior de los materiales catódicos ternarios.
Envíos previstos en el mercado de precursores ternarios
En cuanto al mercado mundial, según los datos, los envíos globales de precursores ternarios alcanzarán las 420.000 toneladas en 2020, con un aumento interanual de 25,75%. Se estima que, para 2025, el volumen de envíos alcanzará los 1,6 millones de toneladas, con una tasa de crecimiento anual compuesta de 30,67% en comparación con 2020, impulsada principalmente por los vehículos eléctricos descendentes, los digitales de gama alta y otros campos.
En el mercado chino, de 2015 a 2020, los envíos de precursores ternarios de China han aumentado rápidamente, alcanzando las 330.000 toneladas en 2020, con una tasa de crecimiento compuesto de 52,51%. El rápido crecimiento de los envíos de precursores ternarios se debe al rápido desarrollo de las industrias transformadoras.
El precursor ternario con alto contenido en níquel es la dirección del desarrollo
Materiales catódicos ternarios con alto contenido en níquel, monocristalinos y bajos en cobalto
Para satisfacer las exigencias de los consumidores en cuanto a rendimiento energético y duración de las baterías de los vehículos eléctricos, los requisitos de densidad energética y duración de las baterías de los nuevos vehículos eléctricos aumentan día a día.
La mayoría de los fabricantes de baterías ternarias de iones de litio, como 5 principales empresas de precursores ternarios de alto contenido en níquel alcanzar los requisitos de rendimiento mencionados aumentando el contenido de níquel en los materiales catódicos ternarios. Se espera que el alto contenido en níquel de los materiales catódicos ternarios se convierta en una de las tendencias técnicas de las baterías de potencia.
El material de cátodo ternario policristalino es fácil de agrietar y romper durante el ciclo de carga y descarga debido a la gran cantidad de polvo fino, lo que acorta la vida útil del ciclo de la batería. Los materiales de cátodo ternario monocristalino pueden superar mejor las deficiencias mencionadas de los materiales de cátodo ternario policristalino, y se espera que la cristalización única de materiales de cátodo ternario se convierta en una de las tendencias técnicas de las baterías de energía.
Debido al elevado precio del cobalto metálico, reducir el contenido de cobalto del material catódico ternario sin afectar al rendimiento favorece la reducción del coste de producción de las baterías de potencia y la mejora de su rentabilidad. La baja cobaltización de los materiales catódicos ternarios será también una de las tendencias técnicas de las baterías de potencia.
La proporción de baterías ternarias de litio con alto contenido en níquel aumenta gradualmente
Según las estadísticas, entre los materiales catódicos ternarios, la cuota de mercado de los materiales de alto contenido en níquel será de 30%+ en 2021, y se espera que la demanda de materiales de alto contenido en níquel aumente hasta 64% en 2025. SMM cree que en 2025, el mercado de baterías ternarias de litio estará dominado por las baterías ternarias de litio de las series 8 y 9, y los materiales de alto contenido en níquel se convertirán en líderes del mercado.
El precio del níquel está estrechamente relacionado con el de los precursores ternarios, y el aumento del coste reduce el margen de beneficio de los fabricantes
El modelo de precios de los fabricantes de precursores ternarios es el de "coste incrementado", y el precio del producto está estrechamente relacionado con el precio de sales metálicas como el níquel, el cobalto y el manganeso. A los fabricantes de precursores ternarios les resulta difícil extraer beneficios excesivos de las tasas de transformación, por lo que tienen que empezar por el lado de las materias primas y encontrar margen para la reducción de costes y el aumento de la eficiencia mediante un suministro estable de materias primas.
