Orientation de la recherche et du développement des précurseurs ternaires
Les matériaux de cathode des batteries au lithium sont principalement divisés en oxyde de manganèse de lithium (LMO), phosphate de fer de lithium (LFP), oxyde de cobalt de lithium (LCO) et matériaux de cathode ternaires NCA/NCM.
Le NCA/NCM précurseurs ternaires Les batteries ternaires combinent les avantages du nickel, du cobalt et de l'aluminium (manganèse) et présentent les avantages d'une densité énergétique élevée, d'une grande autonomie et d'un coût élevé. Ces dernières années, alors que les livraisons de piles électriques ont continué à augmenter, la taille du marché des précurseurs ternaires a également continué à croître.
Deux voies techniques principales pour les batteries d'énergie - phosphate de fer et ternaire
Les piles au lithium sont divisées en fonction du type de matériau cathodique et comprennent actuellement les piles à l'oxyde de cobalt et de lithium, pile ternaire au lithiumles batteries au phosphate de fer-lithium, etc. Le phosphate de fer lithié et le manganate de nickel cobalt lithié (appartenant au lithium ternaire) sont actuellement les deux piles au lithium les plus courantes pour les véhicules électriques.
Batterie au lithium fer phosphate
La batterie au phosphate de fer lithié est une batterie lithium-ion qui utilise le phosphate de fer lithié comme matériau de cathode. Elle présente les avantages d'une grande sécurité, d'une longue durée de vie, d'une décharge rapide et d'une résistance aux températures élevées.
Pile ternaire au lithium
La batterie ternaire au lithium est une batterie secondaire au lithium qui utilise trois oxydes de métaux de transition, à savoir le nickel, le cobalt et le manganèse, comme matériau de cathode. Elle intègre pleinement les bonnes performances de cycle de l'oxyde de cobalt lithium, la capacité spécifique élevée de l'oxyde de nickel lithium, ainsi que la sécurité élevée et le faible coût du manganate de lithium.
La batterie ternaire est une batterie rechargeable au lithium-ion qui a fait l'objet de nombreuses recherches et applications. En comparant batterie lfp vs nmcEn raison des bonnes performances de décharge à basse température des batteries ternaires, de leur densité énergétique plus élevée et de leur meilleure efficacité de charge, les batteries ternaires au lithium conviennent mieux aux véhicules électriques domestiques. En fonction de la teneur en nickel, les batteries ternaires peuvent être divisées en trois types : faible teneur en nickel, teneur moyenne en nickel, forte teneur en nickel et autres.
Les précurseurs sont le composant principal de la cathode ternaire, ce qui est étroitement lié à la situation du marché du matériau de la cathode ternaire. Ces dernières années, les livraisons de piles électriques ayant continué à augmenter, la taille du marché des précurseurs ternaires a également continué à croître.
Les précurseurs ternaires sont un produit intermédiaire avec une distribution très uniforme de divers éléments préparés par un procédé de mise en solution, et le produit peut être transformé en matériau de cathode ternaire par une réaction chimique avec un sel de lithium.
Les précurseurs ternaires (entendus simplement comme la partie du matériau de la cathode qui élimine le lithium) sont le lien essentiel entre le métal en amont et le matériau de la cathode en aval. Les précurseurs ternaires peuvent être divisés en précurseurs NCM811, précurseurs NCM622, précurseurs NCM523 et précurseurs NCA en fonction du rapport de composition des éléments.
Il existe deux principaux types de précurseurs ternaires en Chine
Précurseurs ternaires NCM
Le précurseur ternaire NCM, également connu sous le nom de précurseur ternaire de manganate de nickel, de cobalt et de lithium, est une sorte de matériau précurseur ternaire, dont la formule chimique est NixCoyMnz(OH)2, x+y+z=1. C'est actuellement le précurseur ternaire le plus utilisé en Chine. Selon les différents modèles, les précurseurs ternaires NCM sont divisés en séries NCM3, 5, 6, 7 et 8. La différence réside dans le rapport molaire des trois éléments que sont le nickel, le cobalt et le manganèse.
Précurseurs ternaires NCA
Le précurseur ternaire NCA, également connu sous le nom de précurseur ternaire d'aluminate de nickel, de cobalt et de lithium, est une sorte de matériau précurseur ternaire. La formule chimique est NixCoyAlz(OH)2, x+y+z=1, et la teneur molaire en nickel dans les trois éléments que sont le nickel, le cobalt et l'aluminium est supérieure à 80%. Il présente une densité énergétique plus élevée et un coût plus faible, et est principalement utilisé pour la préparation de matériaux cathodiques ternaires à forte teneur en nickel.
Chaîne de l'industrie des précurseurs ternaires
Côté ressources : des minerais bruts de nickel, de cobalt et de manganèse.
Fin de fusion en amont : la fusion de matières premières minérales en matériaux métalliques bruts.
Fin de fusion à mi-chemin : transformer les intermédiaires de nickel et de cobalt en sulfate.
Précurseurs ternaires : Ils sont préparés en mélangeant du sel de nickel-cobalt-manganèse avec de l'eau ammoniaquée et de l'alcali.
Matériau cathodique ternaire : Il est obtenu en mélangeant et en frittant les précurseurs ternaires et la source de lithium à haute température. Les sources de lithium sont principalement le carbonate de lithium (couramment utilisé en dessous de la série NCM8) et l'hydroxyde de lithium (couramment utilisé au-dessus de la série NCM8).
Batterie ternaire au lithium : l'application en aval des matériaux cathodiques ternaires.
Expéditions attendues sur le marché des précurseurs ternaires
En ce qui concerne le marché mondial, selon les données, les expéditions mondiales de précurseurs ternaires atteindront 420 000 tonnes en 2020, soit une augmentation de 25,75% d'une année sur l'autre. On estime que d'ici 2025, le volume des expéditions devrait atteindre 1,6 million de tonnes, avec un taux de croissance annuel composé de 30,67% par rapport à 2020, principalement grâce aux véhicules électriques en aval, au numérique haut de gamme et à d'autres domaines.
Sur le marché chinois, de 2015 à 2020, les expéditions de précurseurs ternaires ont augmenté rapidement, atteignant 330 000 tonnes en 2020, avec un taux de croissance composé de 52,51%. La croissance rapide des expéditions de précurseurs ternaires est due au développement rapide des industries en aval.
Le précurseur ternaire à haute teneur en nickel est la direction du développement
Matériaux cathodiques ternaires à forte teneur en nickel, monocristallins et à faible teneur en cobalt
Afin de répondre aux exigences des consommateurs en matière de puissance et d'autonomie des véhicules électriques, les exigences en matière de densité énergétique et d'autonomie des nouveaux véhicules électriques augmentent de jour en jour.
La plupart des fabricants de batteries lithium-ion ternaires, tels que les 5 premières entreprises de précurseurs ternaires à haute teneur en nickel atteindre les exigences de performance susmentionnées en augmentant la teneur en nickel des matériaux cathodiques ternaires. La teneur élevée en nickel des matériaux cathodiques ternaires devrait devenir l'une des tendances techniques des piles électriques.
Le matériau cathodique ternaire polycristallin est facile à fissurer et à casser pendant le cycle de charge et de décharge en raison de la grande quantité de poudre fine, ce qui réduit la durée de vie de la batterie. Les matériaux cathodiques ternaires monocristallins peuvent mieux surmonter les défauts susmentionnés des matériaux cathodiques ternaires polycristallins, et la cristallisation unique des matériaux cathodiques ternaires devrait devenir l'une des tendances techniques des batteries d'énergie.
En raison du prix élevé du cobalt métallique, la réduction de la teneur en cobalt du matériau cathodique ternaire sans affecter les performances est propice à la réduction du coût de production des piles électriques et à l'amélioration de leurs performances en termes de coûts. La faible cobaltisation des matériaux cathodiques ternaires sera également l'une des tendances techniques des piles électriques.
La proportion de piles au lithium ternaires à forte teneur en nickel augmente progressivement
Selon les statistiques, parmi les matériaux cathodiques ternaires, la part de marché des matériaux à forte teneur en nickel sera de 30%+ en 2021, et la demande de matériaux à forte teneur en nickel devrait augmenter pour atteindre 64% en 2025. SMM pense qu'en 2025, le marché des piles ternaires au lithium sera dominé par les piles ternaires au lithium des séries 8 et 9, et que les matériaux à forte teneur en nickel deviendront le leader du marché.
Le prix du nickel est étroitement lié au prix des précurseurs ternaires, et l'augmentation du coût réduit la marge bénéficiaire des fabricants.
Le modèle de tarification des fabricants de précurseurs ternaires est le "cost plus", et le prix du produit est étroitement lié au prix des sels métalliques tels que le nickel, le cobalt et le manganèse. Il est difficile pour les fabricants de précurseurs ternaires d'extraire des bénéfices excédentaires des frais de traitement ; ils doivent donc commencer par les matières premières et trouver des possibilités de réduction des coûts et d'augmentation de l'efficacité grâce à un approvisionnement stable en matières premières.
