På Kinas marknad uppgick den inhemska elbatteriproduktionen till 17,4 GWh i juli 2021, en ökning med 185,3% från år till år och en ökning med 14,2% från månad till månad. Bland dem är utgången av ternärt batteri 8,0 GWh, vilket svarar för 46,0% av den totala produktionen, med en ökning med 144,0% från år till år och en ökning med 8,6% från månad till månad; produktionen av litiumjärnfosfat (LFP) batterier är 9,3 GWh, vilket motsvarar 53,8% av den totala produktionen, med en ökning med 236,2% jämfört med föregående år och en ökning med 20,0% från månad till månad.
Från januari till juli i år var den totala effekten för batterier 92,1 GWh, en ökning med 210,9% jämfört med föregående år. Bland dem var den kumulativa produktionen av ternära batterier 44,8 GWh, en ökning med 148,2% jämfört med föregående år, vilket motsvarar 48,7% av den totala effekten. den kumulativa effekten för LFP-batterier var 47,0 GWh, en ökning med 310,6% jämfört med föregående år, vilket svarade för 51,1% av den totala effekten.
När det gäller batterikapacitet installerad av EV-industrin var den totala installationskapaciteten för ternära batterier i juli 5,5 GWh, vilket motsvarar 48,7%, en ökning med 67,5% från år till år, men en minskning med 8,2% från månad till månad ; den totala installationen av LFP-batterier var 5,8 GWh, svarande för 51,3%, en ökning med 235,5% jämfört med föregående år och en ökning med 13,4% från månad till månad.
Från januari till juli var den kumulativa kapaciteten för ternära batterier installerade i EV 35,6 GWh, en ökning med 124,3% från år till år, vilket motsvarar 55,8% av den totala installerade volymen. den ackumulerade kapaciteten för LFP-batterier var 28,0 GWh, en ökning med 333,0% jämfört med föregående år, vilket motsvarar 43,9% av den totala installerade volymen.
Enligt data från China Automotive Power Battery Industry Innovation Alliance, i maj 2021, uppgick Kinas effektbatteri till 13,8 GWh, en ökning med 165,8%från år till år. Bland dem var produktionen av litiumjärnfosfatbatterier (LFP) 8,8 GWh i maj, vilket svarade för 63,6% av all batterieffekt, en ökning med 317,3% jämfört med föregående år och en ökning med 41,6% från månad till månad ; produktionen av ternära litiumbatterier var 5,0 GWh, vilket stod för 36,2% av den totala produktionen, en ökning med 62,9% jämfört med föregående år, men en minskning med 25,4% från föregående månad. På grund av ökningen i maj i år har utmatningen av LFP -batterier översteg den för ternära litiumbatterier för första gången sedan 2018. Den kumulativa effekten för LFP -batteriet var 29,9 GWh från januari till maj i år, vilket motsvarar 50,3% av total produktion; medan den kumulativa produktionen av ternära litiumbatterier var 29,5 GWh under samma period, vilket motsvarade 49,6%.
När det gäller batterikapacitet installerad av EV -industrin är andelen LFP -batterier tillfälligt mindre än ternära litiumbatterier. I maj ökade installationskapaciteten för LFP-batterier med 458,6% jämfört med föregående år till 4,5 GWh, och den installerade kapaciteten för ternära batterier ökade med 95,3% från föregående år till 5,2 GWh. Under de första fem månaderna i år uppgick Kinas installation av elbatterikapacitet till 41,4 GWh i EV, en ökning med 223,9%jämfört med föregående år. Bland dem var den kumulativa volymen av ternära litiumbatterier 24,2 GWh, en ökning med 151,7% jämfört med föregående år, vilket motsvarar 58,5% av de totala installerade batterierna. den kumulativa volymen för LFP-batterier var 17,1 GWh, en ökning med 456,6% jämfört med föregående år, vilket motsvarar 41,3% av de totala installerade batterierna. Det är dock värt att notera att den nuvarande tillväxttakten för LFP -batterier i produktion och EV -installation långt överstiger den för ternära litiumbatterier. Om detta fortsätter kan EV -installationen av LFP -batterier i juni överstiga den för ternära litiumbatterier.
Enligt statistik från ICCSINO har marknadsandelen för nickelrika ternära material (811 & NCA-typ) 2020 ökat till 22% ungefär inom området övergripande ternära material, en betydande ökning jämfört med den för 2019. Medan detta år 2021 , total produktion av ternära katodmaterial visar sig vara cirka 106 400 ton i Kina under första kvartalet+april, varav nickelrika material stod för 32,7%. Den månatliga produktionen i april nådde en ny nivå i ett rekord på 10 450 ton, en ökning med 309,8%jämfört med föregående år. Tillväxttakten överträffade långt förväntningarna. Nickelrika ternära material blev gradvis det viktigaste slagfältet för de framtida ternära materialen.
Faktum är att under de senaste åren har hög nickelisering av ternära katodmaterial inte varit smidig på Kinas marknad. Trots att trenden redan uppträdde på marknaden 2018, var nickelrika material inte väl accepterade på den kinesiska nya energimarknaden på grund av tekniska och säkerhetsfrågor. År 2019 var marknadsandelen för nickelrikt material endast cirka 13%. Med den ökande efterfrågan på utomeuropeiska marknader under de senaste två åren och populariteten hos nickelrika batterier hos stora bilföretag har dock transporterna av Kinas nickelrika katodmaterial stadigt ökat.
Här är ett diagram som visar andelar av olika ternära katodmaterials produktion på Kinamarknaden under första kvartalet+april under de senaste åren. Källa: ICCSINO.COM
En "Salt Lake Raw Brine Efficient Lithium Extraction Technology" som presenterades av Minmetals Salt Lake Co., Ltd, godkändes positivt av experter från Chinese Academy of Engineering i Peking den 26 maj 2021.
Tekniken påstås presenteras som:
Saltfältspridning utelämnas, produktionsperiod/period reduceras från 2 år till 20 dagar;
Optimerad kombination av membransystemet har förbättrats;
Enhetens effektivitet har förbättrats; helautomatisk kontroll av samtidig separation av natrium, magnesium, kalium, deboration och extraktion av litium uppnås;
Produktionskapaciteten har ökats med 1,5 gånger;
Strömförbrukningen har minskat med mer än 30%;
Nollutsläpp av spillvatten, gas eller rester;
Den totala kostnaden minskas med mer än 10%, särskilt den totala litiumxtraktionshastigheten har ökats 2x och nått mer än 70%, jämfört med nuvarande teknik.
Det påstås att saltlösningens livslängd kan fördubblas och förlängas. Samtidigt har produktkvaliteten förbättrats ytterligare för att matcha litiumsalter av batterikvalitet för litiumjonbatteriindustrin.
För närvarande varierar kostnaderna för olika litiumjonbattericeller i olika regioner eller länder. Här är ett diagram över Tillverkad kostnad för en NMC 622 påscell efter region, som ett exempel. Källa: BloombergNEF
Batterikriget fortsätter, med mer action i Sydasien. Den indiska regeringen har just godkänt subventioner för celltillverkning.
Den indiska regeringen hävdade att Indiens minskningsmål för utsläpp av växthusgaser (GHS) kommer att överensstämma med Indiens åtagande att bekämpa klimatförändringar.
https://lnkd.in/dfGJ3Ca
Subventionerna inkluderar multiplikatorer för prestanda och kan vara värda upp till $ 27/kWh på cellnivå!
BloombergNEF uppskattar att Indien redan är det billigaste landet för tillverkning av celler. Subventionerna kan minska kostnaderna till $ 65/kWh!
Även om råvarupriserna fortsätter att stiga kommer det att bli mer tryck nedåt på cell- och förpackningspriserna, säger James Frith.
Litiumjonbatteri och EV -industri upptar 32% av världens litiumförbrukning 2015, med keramik och glas, smörjfett, medicin, metallurgi och polymerer samtidigt 68%; medan det uppskattas att litiumjonbatteriet kommer att förbruka 67% av världens litiumförsörjning direkt efter sex år i slutet av 2021.
Källa: Benchmark Mineral Intelligence, Litium Forecast Database.
På Kinas marknad förbrukar litiumjonbatteriindustrin cirka 80% av litiumhydroxid redan 2018, enligt data från Litium Research Institute. Som ett resultat har litiumindustrin formats av litiumjonbatteri och EV -industri sedan 2015/2016; och litiumraffinaderi har upplevt ett stort tankeslag för en dominerande tillämpning inom litiumjonbatterier och elfordon ur olika slutanvändningar.
Med ökande investeringar i litiumjonbatteri, såsom NCM, NCA och LFP, särskilt återupplivningen av LFP -batteri på den kinesiska marknaden, beräknas efterfrågan på litiumkarbonat av batterikvalitet, vilket är 80% av alla kvaliteter litiumkarbonatproduktion 2020, fortsätta dess tillväxt i framtiden.
Litiumkarbonat, en oorganisk förening med sin kemiska formel Li2CO3, är en färglös monoklinisk kristall eller vitt pulver. Dess densitet är 2,11 g/cm3, smältpunkt 618 ° C (1,013*10^5Pa), löslig i utspädd syra. Litiumkarbonat är något lösligt i vatten, större i kallt vatten än i varmt vatten, men det är olösligt i alkohol och aceton. Det används ofta i keramiska och farmaceutiska, metallurgiska industrier etc. Det är en viktig ingrediens i alkaliska lagringsbatterier, NMC111, NMC442, NMC532, NMC622 och LFP litiumjonbatterier.
Tillämpningar av litiumkarbonat:
---- Produktion av litiumbatterier: När det gäller högenergi litiumjonbatteri (fordon, energilagring) används det för att producera material som LCO (litiumkoboltoxid), LMO (litiumjonmanganoxid) , LTO (litiumtitanatoxid), LFP, NMC111, NMC442, NMC532, NMC622 för litiumjonbatterier och de för andra alkaliska batterier.
---- Används i metallurgisk industri: Litium är en lättmetall som starkt kan kombineras med syreatomer. Det används som en avoxidator vid industriell koppar- och nickelsmältning; litium kan användas som svavelrenare. Det används också i legeringar med olika metaller. Magnesium-litiumaluminiumlegering är det lättaste metallstrukturmaterialet bland magnesiumlegeringarna hittills, som har breda tillämpningar inom rymd och telekommunikation.
---- Tillämpning i medicin: Litiumkarbonat, som en ingrediens i viss medicin, har en betydande hämmande effekt på mani och kan förbättra den affektiva störningen av schizofreni. Patient med svår akut mani kan först botas med klorpromazin eller haloperidol, och sedan bibehållas med enbart litiumkarbonatmedicin, efter att de akuta symptomen är kontrollerade.
---- Användning i smörjfett: Litiumkarbonat används också vid tillverkning av industriellt litiumbaserat fett, som har god vattenbeständighet, bra smörjprestanda både vid låg och hög temperatur.
---- Användning i keramik och glas: I glasindustrin används den för framställning av special- och optiskt glas, och den används som flussmedel vid framställning av seg keramik, keramiska beläggningar för metallunderhåll och värmebeständiga keramiska beläggningar .
Trots den iögonfallande globala trenden med fyrhjulig #EV-marknad har det redan funnits en enorm och befintlig marknad för elcyklar och trehjulingar i Asien och Stillahavsområdet, med 94,39% av den globala marknadsandelen 2019, enligt till en rapport från Statista.
I slutet av året 2020 har det varit massiva elcykelanvändare som kört mer än 300 miljoner elcyklar och trehjulingar enbart i Kina, tillsammans med en årlig produktion på mer än 30 miljoner nya på världsmarknaden (mest för inhemsk försäljning i landet). Även till samma år är bly-syrabatterier fortfarande den viktigaste energilösningen för dem. Den höga kostnaden för litiumbatteri har länge varit en nyckelbarriär som bromsar tillväxten av litiumjonbatteripackade E-cykelmarknader. Men saker har förändrats under de senaste åren, gynnats av en anmärkningsvärd minskning av litiumjonbatteriet.
Marknadsandelen för litiumjonbatterier packade elcyklar och trehjulingar förväntas nu växa i en relativt högre takt under de kommande 5 till 8 åren i Kina. SPIR och ZOL har olika uppskattningar.
Uppskattad andel Li-ion-batteripackad elcykel i Kina, ersättning av blybatteri:
För närvarande finns det två vanliga batteritekniker på marknaden för helelektriska fordon, litiumjärnfosfatbatteri (LFP) och NMC/NCA litiumbatterier. Dessa två typer av batterier tävlar i många applikationsområden/scenarier, och det tuffaste tävlingsområdet är inom elfordonsindustrin, som förbrukar den största mängden litiumbatterier i Kina.
Det har länge varit jämförelse mellan dessa två typer av litiumjonbatterier. Jämförelsen av kostnadseffektivitet kan enkelt göras genom att jämföra priser och marknadsfeedback för EV med hjälp av ovanstående batterier. Men för batteriprestanda, låt oss ta en titt på några detaljer om NMC/NCA -batteri och LFP -batteri genom att ställa in villkor, observera experimentella data av dem för en bättre förståelse.
Enligt experimenten från batterilaboratorier, tillverkare av elbilar och tillverkare av litiumjonbatterier, även om varje test kan ha subtila olika data, tenderar slutsatsen av deras fördelar och nackdelar att vara tydlig. Viktigare är att marknaden har gjort sitt eget val och det pågår fortfarande.
Energitäthet ---- Vid nuvarande teknik är energitätheten för kommersiellt encells NMC litiumbatteri cirka 200Wh/kg, och NCA-batteriet kan snart få mer än 300Wh/kg; medan energitätheten för LFP -litiumbatteriet i princip svävar runt 100 ~ 110Wh/kg, kan vissa få 130 ~ 190Wh/kg, men det är mycket svårt för det att överstiga 200Wh/kg. NCA/NMC -batteri används mestadels i bilar som förbrukar mindre ström och till förmån för snabb hastighet och lång räckvidd. Teoretiskt sett kan bilar som använder NCA litiumbatterier köra längre än de som använder samma antal LFP -batterier; och LFP -fordon är företrädesvis valda att vara stadsbussar för närvarande, eftersom räckvidden för dem inte är lång, och de kan laddas inom kort avstånd i städer, där många laddhögar enkelt kan byggas.
Utrymme-Välj BYD för bussar och Tesla för bilar. Med en enda energitäthet kan en enda NMC/NCA -battericell ge dubbelt så mycket utrymme som ett LFP -batteri, vilket är mycket viktigt för bilar med begränsat utrymme. Så vi kan se det på den kommersiella marknaden, Tesla fokuserar på NMC/NCA -batteri och BYD producerar LFP -batteri. Så det finns ett talesätt på Kinas EV -marknad, "Välj BYD för bussar och Tesla för bilar". Medan detta år i mars 2020 tillkännagav BYD sitt nya LFP -batteri som sparar 50% utrymme från sitt tidigare paket och fick en positiv försäljning med sin Han EV -sedan installerad med bladbatteriet. Samtidigt presenterade Tesla sin nya modell som drivs av LFP -batteri från CATL också.
Säkerhet ---- Viktigast av allt, anledningen till att välja LFP-batteri för stadsbussar är säkerhetsfrågan. Det har varit många brandolyckor med Tesla -bilar från konsumenter sedan Tesla Model S kom ut på marknaden, även om direkt brandorsak kan skilja sig åt. En anledning är att Teslas batteripaket består av mer än 7000 enheter Panasonic / Tesla NCA litiumbatteri. Om dessa enheter eller hela batteripaketet har en intern kortslutning kan de generera öppen låga till och med stor eld, särskilt vid bilolyckor. tack och lov förbättras det. Även om LFP -material mycket mindre sannolikt brinner vid kortslutning och dess höga temperaturmotstånd är mycket bättre än för NCA/NMC litiumbatteri.
Lågtemperatur- och högtemperaturmotstånd ---- Litiumjärnfosfat (LFP) -batteriet har bättre prestanda för sitt höga temperaturmotstånd, medan NCA/NMC är bättre för sitt låga temperaturmotstånd. Låt mig presentera ett exempel. Vid en temperatur på -20 ℃ kan NMC litiumbatteriet släppa 70,14% av dess kapacitet; medan litiumjärnfosfatbatteriet (LFP) bara kan släppa ut 54,94%. Urladdningsspänningsplatån för NMC litiumbatteri är mycket högre och den startar tidigare än för LFP -batteriet vid låg temperatur. Därför är NMC -batteri ett bättre val för applikationer vid låg temperatur.
Laddningseffektivitet ---- Laddningseffektiviteten för NMC/NCA litiumbatteri är högre än för LFP-batteri. Litiumbatteriladdning antar strömkontroll och spänningskontrollmetod. Det vill säga, laddning med konstant ström tillämpas först när strömmen och laddningseffektiviteten är jämförelsevis höga. Efter att litiumbatteriet når viss spänning växlar laddaren till det andra stadiet av konstant spänningsladdning, vid denna period är ström och laddningseffektivitet låg. För att mäta laddningseffektiviteten för ett litiumbatteri använder vi ett förhållande mellan laddströmskapaciteten med konstant ström och den totala batterikapaciteten, kallad "konstant-strömförhållandet". Experimentella data om konstant-strömförhållandet visar att det är liten skillnad mellan NMC/NCA- och LFP-batterier som laddar dem vid en temperatur lägre än 10 ℃, men det är ganska annorlunda vid en temperatur högre än så. Här är ett exempel, när vi laddar dem vid 20 ℃, är konstant-strömförhållandet för NMC litiumbatteri 52,75 %, vilket är fem gånger det för litium-järnfosfat (LFP) -batteriet (10,08 %).
Cykellivslängd ---- Cykellivslängden för litiumjärnfosfat (LFP) batteri är bättre än NMC/NCA litiumbatteri. Den teoretiska livslängden för NMC litiumbatteri är 2000 cykler, men dess kapacitet bleknar till 60% när den kör 1000 cykler; även det mest kända Tesla NCA-batteriet kan bara behålla 70% av sin kapacitet efter 3000 cykler, medan litiumjärnfosfat (LFP) batteriet kommer att förbli 80% efter 3000 cykler.
Ovanstående jämförelse ger en grov bild av fördelarna och nackdelarna med NMC/NCA -batteri och LFP -batteri. LFP -litiumbatteriet är säkert, med lång livslängd och bra motståndskraft mot höga temperaturer. och NMC/NCA litiumbatteri har hög energitäthet, lätt i vikt, effektiv laddning, med bra motståndskraft mot låg temperatur. Dessa skillnader gör dem till två stora val på marknaden för olika applikationer.
Numera väljer NMC (Ni-rich types) och NCA-batteritillverkare litiumhydroxidmonohydratbatterikvalitet som litiumkälla för katodmaterial. Produktion av LFP -batteri med hydrotermisk metod använder också litiumhydroxid, även om de flesta LFP -batteritillverkare väljer litiumkarbonat. Här är en bild av litiumhydroxidförbrukningen på Kinas marknad 2018, för din referens.
När globala EV-, HEV-, PHEV -marknader och energilagringsmarknader fortsätter att växa, drivs litiumjonbatteriindustrin också högt, vilket förbrukar stor volym litiumkarbonat och litiumhydroxid idag. Men vilket är bättre för NMC/NCA och LFP -batteri, litiumkarbonat eller litiumhydroxid? Låt oss ta en titt på några jämförelser mellan dessa två litiumsalter och deras prestanda i batteriproduktionsprocessen.
Jämförelse om stabilitet - Nickelmangankobolt (NMC) katodmaterial framställt med litiumkarbonat har en specifik urladdningskapacitet på 165mAh/g, med en kapacitetsretentionshastighet på 86% vid 400: e cykeln, medan batterimaterial framställda med litiumhydroxid har en specifik urladdning kapacitet på 171mAh/g, med en kapacitetsretention på 91% hög vid 400: e cykeln. När livscykeln ökar blir hela livscirkelkurvan mjukare och laddnings- och urladdningsprestandan är stabilare med materialet som bearbetas från litiumhydroxid än de som bearbetas från litiumkarbonat. Dessutom har den senare en snabb kapacitetsblekning efter cirka 350 cykler. Producenter av batterier av litiumnickelkoboltoxid (NCA), som Panasonic, Tesla och LG Chem, har länge använt litiumhydroxid som litiumkälla.
Jämförelse med sintringstemperatur - Sintring är ett mycket viktigt steg i beredningen av NMC/NCA -katodmaterial. Sintringstemperaturen har en betydande inverkan på materialets kapacitet, effektivitet och cykelprestanda, och det har också en viss inverkan på litiumsaltrester och materialets pH -nivå. Forskning har visat att när litiumhydroxid används som litiumkälla, räcker det med en låg sintringstemperatur för att få material med utmärkt elektrokemisk prestanda; medan litiumkarbonat används måste sintringstemperaturen vara 900+℃ för att få material med stabil elektrokemisk prestanda.
Det ser ut som att litiumhydroxid är bättre än litiumkarbonat som litiumkälla. Medan litiumkarbonat faktiskt också används ofta vid tillverkning av NMC -katodmaterial och LFP -batteri. Varför? Litiumhalten i litiumhydroxid varierar mer än litiumkarbonat, och litiumhydroxid är mer frätande än litiumkarbonat. Därför tenderar många tillverkare att använda litiumkarbonat för produktion av NMC -katodmaterial och LFP -batteri.
Så litiumkarbonat är vinnaren? Inte än.
Vanliga NMC-katodmaterial och LFP-batteri tenderar att använda litiumkarbonat, medan Ni-rika NMC/NCA-katodmaterial är för litiumhydroxid. Orsakerna vilar exakt på följande:
Det Ni-rika NMC/NCA-materialet kräver en låg sintringstemperatur, annars kommer det att orsaka låg tappdensitet och låg laddnings- och urladdningsprestanda på batteriet. Till exempel behöver NCM811 att den ska styras lägre än 800 ℃, och NCM90505 behöver vara cirka 740 ℃.
När vi kontrollerar smältpunkten för dessa två litiumsalter finner vi att litiumkarbonat är 720 ℃, medan litiumhydroxidmonohydrat bara är 471 ℃. En annan faktor är att under syntesprocessen kan den smälta litiumhydroxiden blandas jämnt och fullständigt med NMC/NCA -prekursorn, vilket minskar litiumrester på ytor, undviker bildning av kolmonoxid och förbättrar materialets specifika urladdningskapacitet. Användning av litiumhydroxid minskar också katjonblandning och förbättrar cykelstabiliteten. Således är litiumhydroxid ett måste-val för produktion av NCA-katodmaterial. Det välkända Panasonic 18650 litiumjonbatteriet använder litiumhydroxid, som ett exempel. Emellertid måste sintringstemperaturen för litiumkarbonat ofta vara 900+℃ som tidigare diskuterats.
Trots ovanstående skäl, genom att höja nickelhalten i litiumjonbatterier, ökar energitätheten för dessa batterier i enlighet därmed, med mindre kobolt involverat och det ger ett viktigt resultat av kostnadskontroll samtidigt.
Det är helt klart idag, från litiumjonbatteriforskare och tillverkare, att litiumkarbonat är ett bra val för vanligt NMC-katodmaterial och LFP-batteri; medan litiumhydroxidmonohydrat batterikvalitet är att föredra för Ni-rika NMC/NCA katodmaterial.
I allmänhet förbrukar varje 1GWH Ni-rika NMC/NCA-batterier cirka 780 ton litiumhydroxid. Med ökande efterfrågan på dessa NMC/NCA -batterier förväntas efterfrågan på litiumhydroxid stiga väsentligt under de kommande fem åren.
Poworks
Poworks är en professionell tillverkare och leverantör av litiumföreningar.
