배터리 등급 탄산리튬의 주요 수요 분야는 현재 NMC 3원 양극 물질, 리튬 코발트 산화물 및 리튬 인산철(LFP)의 일부를 준비하는 것입니다.
2021년 NMC532 및 NMC622의 전체 성장률은 Ni가 풍부한 삼원 재료 및 LFP에 비해 낮습니다. 2021년 하반기에는 NMC 3원 양극재 생산으로 인한 배터리급 탄산리튬 수요가 약 48,470톤으로 추정되며, 이는 2020년 상반기 대비 2.4% 증가한 수치다.
전염병의 부정적인 영향으로 인해 중국 소비자 전자 제품의 수출량은 크게 감소했으며 국내 시장은 거의 증가하지 않았습니다. 리튬 코발트 산화물 제조업체의 배터리 등급 탄산리튬에 대한 수요가 감소했습니다. 2021년 하반기에는 이 지역의 탄산리튬 수요가 약 16,737톤으로 2020년 하반기보다 9.7% 감소할 것으로 예상된다.
LFP 소재 수요 측면에서 현재 많은 주류 전원형 LFP 소재 공장은 전기차 시장용 LFP 전원 배터리의 품질을 확보하기 위해 배터리급 탄산리튬을 주요 리튬 공급원(약 30% 차지)으로 사용하고 있다. 전원 LFP 배터리 시장의 수급 불균형으로 기업은 생산 능력을 크게 확장하기 시작했습니다. 2021년 H2에 이 분야의 배터리 등급 탄산리튬에 대한 수요는 2020년 H2보다 30% 증가한 약 14,788톤이 될 것으로 예상됩니다.
산업용 탄산리튬(Li2CO3)
산업 등급 탄산리튬의 주요 수요 분야는 LFP 재료 평균 품질, 망간산리튬, 육불화인산리튬 및 일부 전통 산업의 생산입니다.
LFP 소재 생산 수요 측면에서 보면 2020년 하반기 이후 중국 시장에서 A00급 EV 모델의 판매가 급증하면서 평균 품질의 파워 LFP 배터리 수요가 급증하고 있다. 동시에 Tesla Model Y 및 Model 3와 같은 일부 중급 및 고급 모델도 자체 LFP 기반 버전을 출시했습니다. 또한 에너지 저장 및 이륜차 시장에서 LFP 배터리에 대한 수요도 증가하고 있습니다. 현재 LFP 소재 생산에 따른 산업용(준전지급 포함) 탄산리튬 수요는 전지급 탄산리튬 대비 약 70%를 차지한다. 2021년 H2에 이 분야의 산업 등급 탄산리튬에 대한 수요는 2020년 H2보다 30% 증가한 약 34,505톤이 될 것으로 예상됩니다.
망간산리튬 생산 수요는 해외 가전 및 이륜차 발주 감소로 인해 망간산리튬 양극재 수요가 강하지 않다. 동시에 리튬염 가격이 지속적으로 오르면서 제조사들은 원가 상승에 대한 압박을 받고 있으며 일부 제조사들은 생산량을 줄였다. 따라서 산업용 등급의 탄산리튬에 대한 수요는 계속 줄어들고 있습니다. 올해 초 춘절(春節)에 LMO 물질의 생산량이 현저히 감소했습니다. 그러나 2021년 H2에는 이 분야의 산업 등급 탄산리튬에 대한 수요가 이전 2020년 H2보다 8% 소폭 증가한 약 11,900톤이 될 것으로 예상됩니다.
육불화인산리튬 제조 수요와 전기차 시장의 뜨거운 판매로 국내 전해액 생산량이 크게 늘면서 육불화인산리튬(LiPF6) 수요도 크게 늘었다. 2021년 H2에 이 지역의 산업 등급 탄산리튬 수요는 약 11,236톤으로 2020년 H2보다 40% 증가한 것으로 추정됩니다.
산업 등급 탄산리튬에 대한 나머지 수요는 금속 리튬 생산, 가성 처리된 수산화 리튬 및 의약품으로 전체 수요의 약 26%를 차지하며 약간 증가합니다.
결론적으로 탄산리튬에 대한 전반적인 수요는 계속해서 빠르게 증가하고 있다. 그러나 국내외 염수 공급원으로부터의 공급 증가에도 불구하고 스포듀민의 공급 감소로 인해 2021년 H2에 탄산리튬의 전체 생산량이 감소하고 있다. 위의 추정치가 맞다면 탄산리튬 가격이 인상될 가능성이 가장 큽니다.
일반적으로 리튬 이온 배터리의 양극에 코팅된 하드 카본의 비율(15% 이상)이 높을수록 전도성이 더 좋은 것으로 여겨집니다. 그러나 순수한 경질 탄소 극 조각의 압축은 약 1.15g/cc라는 점을 분명히 해야 합니다. 더 많은 하드 카본이 흑연 재료에 코팅되면 전체 폴 피스의 압축 밀도가 감소합니다(코어 재료 층 사이의 공간 증가 없이). 최대 1.2g/cc만 달성할 수 있습니다. 동시에, 하드 카본이 압축되어 성능이 충분히 활용되지 않을 수 있습니다. 따라서 적용 시나리오에 따라 다른 비율의 하드 카본 코팅을 선택해야 합니다.
양극 물질은 일반적으로 고르지 않고 불규칙한 응력을 받는 것이 상식입니다. 재료의 입자 크기가 클수록 내부 저항이 커집니다. 따라서 하드 카본 코팅을 사용하면 배터리 사이클 수명을 크게 연장할 수 있지만 캘린더 수명은 상대적으로 열악합니다(배터리 셀 용량은 6개월 보관 내에서 크게 감소).
LiTFSI가 HEV 셀의 저온 성능을 개선하는 최선의 선택입니까?
분명히 경질 탄소 코팅된 양극 재료는 저온에서 열악한 성능의 문제점을 해결하기에 충분하지 않습니다. 전해질과 같은 일부 다른 재료는 개선되어야 합니다. 전해질은 리튬 이온 배터리의 중요한 부분으로, 액상에서 Li+ 리튬 이온의 이동 속도를 결정할 뿐만 아니라 SEI 필름 형성에 중요한 역할을 합니다. 동시에 기존 전해질은 유전 상수가 낮아 리튬 이온이 더 많은 용매 분자를 끌어당겨 탈용매화 중에 방출할 수 있어 시스템 엔트로피 변화가 커지고 온도 계수(TC)가 높아집니다. 따라서 탈용매시 엔트로피 변화가 적고 온도계수가 낮으며 전해질 농도의 영향을 덜 받는 개질법을 찾는 것이 중요하다. 현재 전해질을 통해 저온 성능을 향상시키는 두 가지 방법이 있습니다.
용매 조성을 최적화하여 전해질의 저온 전도도를 향상시킵니다. 전해질의 저온 성능은 저온 공정점에 의해 결정됩니다. 녹는점이 너무 높으면 전해질이 저온에서 결정화되어 전해질의 전도도에 심각한 영향을 미치고 궁극적으로 리튬 배터리의 고장으로 이어집니다. EC 에틸렌 카보네이트는 전해질의 중요한 용매 성분입니다. 융점은 36°C입니다. 저온에서는 용해도가 감소하기 쉽고 전해질에 결정이 석출됩니다. 저융점 및 저점도 성분을 첨가하여 용매의 EC 함량을 희석 및 감소시킴으로써 저온에서 전해질의 점도 및 공융점을 효과적으로 감소시킬 수 있고 전해질의 전도성을 개선할 수 있다. 또한, 국내외 연구에서도 사슬형 카르복실산, 에틸 아세테이트, 에틸 프로피오네이트, 메틸 아세테이트 및 메틸 부티레이트를 전해질 공용매로 사용하는 것이 전해질의 저온 전도성 및 배터리의 저온 성능을 크게 향상시킵니다. 이 분야에서 상당한 진전이 있었습니다.
SEI 필름의 특성을 개선하기 위한 새로운 첨가제의 사용은 저온에서 리튬 이온의 전도에 도움이 됩니다. 전해질 염은 전해질의 중요한 구성 요소 중 하나이며 우수한 저온 성능을 얻기 위한 핵심 요소이기도 합니다. 2021년부터 대규모로 사용되는 전해질염은 육불화인산리튬이다. 노화 후 쉽게 형성되는 SEI 필름은 임피던스가 커서 저온 성능이 좋지 않습니다. 따라서 새로운 형태의 리튬염 개발이 시급하다. 리튬 테트라플루오로보레이트(Lithium tetrafluoroborate) 및 리튬 디플루오로옥살레이트 보레이트(LiODFB)도 전해질용 리튬염으로 고온 및 저온에서 높은 전도도를 가져오므로 리튬 이온 배터리는 넓은 온도 범위에서 우수한 전기화학적 성능을 발휘합니다.
새로운 유형의 비수성 리튬 염으로서 LiTFSI는 높은 열적 안정성, 음이온과 양이온의 작은 결합 정도, 탄산염 시스템에서 높은 용해도 및 해리도를 가지고 있습니다. 저온에서 LiFSI 시스템 전해질의 높은 전도성과 낮은 전하 이동 저항은 저온 성능을 보장합니다. Mandal et Al. LiTFSI를 리튬염으로 사용하고 EC/DMC/EMC/pC(질량비 15:37:38:10)를 전해질의 기본 용매로 사용했습니다. 결과는 전해질이 -40°C에서 여전히 2mScm-1의 높은 전도도를 가지고 있음을 보여주었습니다. 따라서 LiTFSI는 육불화인산리튬을 대체할 수 있는 가장 유망한 전해질로 평가되고 있으며, 또한 고체 전해질 시대로의 이행을 위한 대안으로 여겨지고 있다.
Wikipedia에 따르면 Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide(종종 단순히 LiTFSI라고도 함)는 화학식 LiC2F6NO4S2의 친수성 염입니다. LiTFSI는 리튬 이온 전지의 유기 전해질 리튬염으로 사용할 수 있는 백색 결정 또는 분말로 높은 전기화학적 안정성과 전도성을 나타내는 전해질을 만듭니다. 일반적으로 사용되는 리튬 헥사플루오로포스페이트에 대한 보다 안전한 대안으로 리튬 이온 배터리의 전해질에서 리튬 이온 소스로 일반적으로 사용됩니다. 그것은 하나의 Li 양이온과 비스트리프리미드 음이온으로 구성됩니다. 물에 대한 용해도가 매우 높기 때문에(> 21m), LiTFSI는 수성 리튬 이온 배터리용 염수 전해질에서 리튬 염으로 사용되었습니다.
LiTFSI는 bis(trifluoromethylsulfonyl)imide와 수산화리튬 또는 탄산리튬을 수용액에서 반응시켜 얻을 수 있고, 무수물은 110℃에서 진공건조하여 얻을 수 있다: LiOH + HNTf2 → LiNTf2 + H2O
리튬 비스(트리플루오로메틸설포닐)이미드는 리튬 배터리용 전해질을 제조하고 희토류의 새로운 루이스 산 촉매로 사용할 수 있습니다. 상응하는 트리플루오로메탄설포네이트의 음이온 대체 반응에 의해 키랄 이미다졸륨 염을 제조하는 데 사용됩니다. 본 제품은 중요한 불소함유 유기이온화합물로 리튬이차전지, 슈퍼커패시터 케미칼북, 알루미늄 전해콘덴서, 고성능 비수전해액 소재 및 고효율 신촉매로 사용됩니다. 기본 용도는 다음과 같습니다.
리튬 배터리
이온성 액체
정전기 방지
의학(훨씬 덜 일반적)
그러나 중국의 R&D 엔지니어는 “LiTFSI는 주로 현재 전해질의 첨가제로 사용되며 주요 염으로 단독으로 사용되지는 않을 것입니다. 또한, 첨가제로 사용하더라도 제형화된 전해질은 다른 전해질보다 우수한 성능을 갖는다. LiTFSI 전해액은 일반 전해액보다 훨씬 고가이기 때문에 전해액 성능에 대한 특별한 요구사항이 없다면 LiTFSI를 첨가하지 않는다"고 말했다.
일부 애플리케이션 시나리오에서는 고출력 배터리, 전기 지게차 및 AGV와 같은 시나리오에 대한 실질적인 요구 사항이 있다고 믿어집니다. 생산공구의 내구성과 속성에 대한 우려로 사이클 수명과 저온성능의 문제를 동시에 해결하는 것도 필요하다. 따라서 차세대 전해질에 대한 연구와 개발은 계속될 것입니다. 그러나 그것은 여전히 다차원적인 관심사이자 성능, 비용 및 안전의 경쟁입니다. 그리고 시장은 결국 스스로 선택을 할 것입니다.
참조:
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카미야마, 아즈사; 쿠보타 케이; 나카노 타케시; 후지무라 슌; 시라이시, 소시; 츠카다 히데히코; 고마바 신이치 (2020-01-27). "나트륨-이온 및 칼륨-이온 배터리용 거대 다공성 페놀 수지에서 합성된 고용량 경질 탄소". ACS 응용 에너지 재료. 미국 화학 학회. 3: 135~140. doi:10.1021/acsaem.9b01972.
중국 시장에서 2021년 7월 국내 전력 배터리 생산량은 총 17.4GWh로 전년 동기 대비 185.3%, 전월 대비 14.2% 증가했다. 그 중 삼원전지 생산량은 8.0GWh로 전체 생산량의 46.0%를 차지하며 전년 동기 대비 144.0%, 전월 대비 8.6% 증가했다. 리튬인산철(LFP) 배터리의 생산량은 9.3GWh로 전체 생산량의 53.8%를 차지하며 전년 동기 대비 236.2%, 전월 대비 20.0% 증가했다.
올해 1월부터 7월까지 전력 배터리의 총 출력은 92.1GWh로 전년 대비 210.9% 증가했다. 이 중 삼원전지 누적 생산량은 44.8GWh로 전년 동기 대비 148.2% 증가해 전체 생산량의 48.7%를 차지했다. LFP 배터리의 누적 생산량은 47.0GWh로 전년 동기 대비 310.6% 증가해 전체 생산량의 51.1%를 차지했다.
전기차 업계가 설치한 배터리 용량은 7월 3원 배터리의 총 설치용량은 5.5GWh로 48.7%를 차지해 전년 동기 대비 67.5% 증가했지만 전월 대비 8.2% 감소했다. ; LFP 배터리의 총 설치량은 5.8GWh로 전년 동기 대비 235.5%, 전월 대비 13.4% 증가한 51.3%를 차지했다.
1월부터 7월까지 EV에 장착된 삼원 배터리의 누적 용량은 35.6GWh로 전년 대비 124.3% 증가하여 전체 설치량의 55.8%를 차지했습니다. LFP 배터리의 누적 용량은 28.0GWh로 전년 대비 333.0% 증가해 전체 설치량의 43.9%를 차지했다.
중국 자동차 전원 배터리 산업 혁신 제휴 자료에 따르면 월 2021, 중국의 전력 배터리 출력은 13.8GWh, 165.8 %의 전년 대비 증가를 기록했다. 그 중, 리튬 인산 철 (LFP) 배터리의 출력은 모든 배터리 출력, 317.3 %, 전년 대비 증가, 41.6 % 증가 전월의 63.6 %를 차지 월 8.8GWh했다 ; 삼항 리튬 배터리의 출력은 총 출력, 62.9 % 전년 대비 증가하지만, 전월 대비 25.4 % 감소의 36.2 %를 차지, 5.0GWh했다. 월 급증 올해로 인해, LFP 배터리의 출력은 50.3 %를 차지, LFP 배터리의 누적 출력은 5 월 월부터 29.9GWh이었다 2018 년부터이 처음으로 삼항 리튬 배터리를 넘어 섰다 총 출력; 삼원 리튬 전지의 누적 출력 29.5GWh 같은 기간에있는 동안, 49.6 %를 차지한다.
EV 산업에 의해 설치된 배터리 용량의 측면에서, LFP 배터리의 점유율은 일시적으로 덜 여전히 원 리튬 배터리보다. 월, LFP 배터리의 설치 용량은 4.5 GWh를에 458.6 %로 전년 대비 증가하고, 삼항 배터리의 설치 용량은 GWh를 5.2로 95.3 %로 전년 대비 증가했다. 올해 첫 5 개월 만에, 전원 배터리 용량의 중국의 설치는 EV, 223.9 %의 전년 대비 증가 41.4GWh을 기록했다. 이들 중에서, 원 리튬 전지의 누적 부피는 설치된 배터리 전체의 58.5 %를 차지 24.2GWh, 151.7 % 전년 대비 증가했다; LFP 배터리의 누적 볼륨이 설치된 총 배터리의 41.3 %를 차지, 17.1GWh, 456.6 %, 전년 대비 증가했다. 그러나, 생산 및 EV 설치에 LFP 배터리의 현재 성장률을 훨씬 삼항 리튬 배터리를 초과 주목할 필요가있다. 이 지속된다면 6 월 LFP 배터리의 EV 설치 삼원 리튬 전지의도를 초과 할 수있다.
ICCSINO의 통계에 따르면, 2020 년 니켈이 풍부한 원 재료의 시장 점유율 (811 NCA 형)은 2021 년 동안의 2019 년에 약 전반적으로 원 재료의 분야에서 22 %에에 비해 크게 증가 증가 , 삼원 음극 재료의 총 출력은 니켈 - 풍부한 물질 32.7 %를 차지하고있는 Q1 + 4 월 중국 10만6천4백톤 대해 밝혀. 4 월 월간 출력은 10,450t, 309.8 %의 전년 대비 증가의 기록에 새로운 수준에 도달. 성장 속도는 훨씬 기대를 초과했습니다. 니켈이 풍부한 삼원 물질은 점차 미래의 원 재료의 주요 전장이되었다.
사실, 지난 몇 년 동안, 원계 양극 재료의 높은 nickelization 중국 시장에서 원활하게되지 않았습니다. 추세는 이미 2018 년에 시장에 등장했지만, 니켈이 풍부한 재료는 물론 기술적 및 안전 문제에 중국의 새로운 에너지 시장에서 인정되지 않았다. 2019 년, 니켈이 풍부한 재료의 시장 점유율은 13 %에 대해이었다. 그러나 지난 2 년 동안 해외 시장의 호황 수요와 주요 자동차 회사에 의해 니켈이 풍부한 배터리의 인기와 함께, 중국의 니켈이 풍부한 음극 재료의 출하량은 꾸준히 증가하고있다.
여기에 최근 몇 년 동안 Q1 + 4 월 중국 시장에서 다른 원계 양극 재료 '출력의 주식을 도시하는 도면이다. 출처 : ICCSINO.COM
리튬 이온 전지와 EV 산업 동시에 68 % 인 세라믹 유리, 그리스, 의약품, 금속의 윤활 및 중합체와, 2015 년 세계 리튬 소비의 32 %를 차지하고; 리튬 이온 배터리를 잘 작성 후 육년 2021 년 말까지 세계 리튬 공급의 67 %를 소비하는 것으로 추정된다.
출처 : 벤치 마크 미네랄 지능, 리튬 예측 데이터베이스.
중국 시장에서 리튬 이온 전지 산업 소비하는 리튬 연구소 자료에 따르면 이미 2018 년 수산화 리튬의 약 80 %. 그 결과, 리튬 산업 2,016분의 2,015 때문에 리튬 이온 전지 및 EV 산업에 의해 형성되었다; 리튬 정유는 다양한 최종 사용 중 리튬 이온 배터리와 전기 자동차의 지배적 인 응용 프로그램에 대한 사고의 큰 변화를 경험하고있다.
같은 NCM, NCA와 LFP, 중국 시장에서의 LFP 배터리 특히 부활 리튬 이온 배터리의 투자 확대,로, 2020 년 모든 성적 리튬 탄산의 출력의 80 % 인 배터리 등급의 탄산 리튬의 수요는 계속 추정된다 미래의 성장.
탄산 리튬, 화학적 수식 Li2CO3을 갖는 무기 화합물을 무색 단사 결정 또는 백색 분말이다. 밀도는 포인트 (618)를 용융, 2.11g / cm3이다 ° 묽은 산에 가용 C (1.013 * 10 ^ 5Pa에). 탄산 리튬은 온수보다 더 차가운 물에, 물에 난 용성이지만, 알코올, 아세톤에 불용성이다. 그것은 종종 세라믹 제약, 야금 공업 등이 알칼리 축전지, NMC111, NMC442, NMC532, NMC622 LFP 및 리튬 이온 전지에서 중요한 성분이다에서 사용된다.
탄산 리튬의 응용 프로그램 :
---- 리튬 전지의 제조 : 고 에너지 리튬 이온 전지 (자동차, 에너지 저장 장치) 생산의 분야에서는, 이러한 LCO (리튬 코발트 산화물) 등의 생산 재료로 사용되며, LMO (리튬 이온 산화 망간) 리튬 이온 전지 등의 알칼리 전지에게는 LTO (리튬 티탄 산화물) LFP, NMC111, NMC442, NMC532, NMC622.
야금 산업에서 사용 ---- : 리튬 강력 산소 원자와 결합 할 수 있습니다 가벼운 금속이다. 이는 산업 구리 및 니켈을 제련하는 과정에서, 탈산제로서 이용되고; 리튬 황 청소기로 사용될 수있다. 또한, 다양한 금속과의 합금으로 사용된다. 마그네슘 알루미늄 리튬 합금은 항공 우주 통신에서 다양한 응용 프로그램이 지금까지의 마그네슘 합금 중 가장 가벼운 금속 구조 재료이다.
---- 의학 응용 프로그램 : 탄산 리튬은 특정 약의 성분으로, 매니아에 상당한 억제 효과를 가지고 있으며, 정신 분열증의 정서 장애를 개선 할 수 있습니다. 중증 급성 조증 환자 제 아진 또는 할로페리돌 경화 후 탄산 리튬에 의해 유지되는 급성 증상이 제어 된 후, 약을 단독 ingrediented 수있다.
---- 윤활 그리스의 적용 : 탄산 리튬도 낮고, 고온에서 양호한 내수성, 우수한 윤활 성능을 갖는 산업용 리튬 계 그리스의 제조에 사용된다.
---- 세라믹 및 유리의 용도 : 유리 산업에서, 특수 광학 유리의 제조에 사용되며,이 연성 세라믹, 금속 유지 내열성 세라믹 코팅을위한 세라믹 코팅의 제조에서 플럭스로서 사용 .
네 바퀴 #EV 시장의 눈길을 끄는 세계적인 추세에도 불구하고, 이미 따르면, 2019 년 세계 시장 점유율의 94.39 %로, E-자전거 및 아시아 태평양 지역의 삼륜차에 대한 엄청난 기존 시장이있다 Statista에서 보고서에.
2020 년 말까지, 대부분 (세계 시장에 3,000 만 명 이상의 새의 연간 생산량과 함께, 이상 3 억 E-자전거 & 혼자 중국에서 삼륜차를 실행, 대규모 E-자전거 사용자가 있었다 국가의 국내 판매). 같은 해까지하지만, 납 축전지는 여전히 그들을 위해 주요 에너지 솔루션입니다. 리튬 배터리의 높은 비용이 긴 리튬 이온 배터리의 성장을 느리게 주요 장벽 E-자전거 시장을 포장하고있다. 그러나 상황이 리튬 이온 전지의 현저한 비용 감소의 혜택 년 최근 몇 년 변화하고있다.
리튬 이온 전지의 시장 점유율은 E-자전거 및 삼륜차는 현재 중국에서 5 ~ 8 년 오는 비교적 높은 비율로 성장할 것으로 예상된다 포장. SPIR 및 ZOL 다른 평가가 있습니다.
