氢燃料电池汽车是否也是大骗局

调节，100ml是非常小的量了，比较容易混合均匀，三元前驱体是制备三元正极材料的前端原料，以镍钴锰（铝）氢氧化物 NixCoyMn(1-x-y)(OH)2 为主， 简称 NCM 系列或 NCA。NCM 系列前驱体的制备以镍盐、钴盐、锰盐为原料，NCA 前驱体则以镍盐、钴盐、氢氧化铝为原料，在氨水和碱溶液中发生盐碱中和反应，得到镍钴锰（铝）氢氧化物沉淀。

三元前驱体与锂盐进行火法固相反应，经过高位烧结得到三元正极成品。对于锂源，高镍三元材料一般选择氢氧化锂，比如 NCM811 和 NCA，其它使用碳酸锂。前驱体反应与正极反应方程式如图1。其中，NCM 系列镍钴锰的比例(x:y:1-x-y)根据实际需要进行调整，从而延伸出多个 N 型号。不同镍含量的三元正极材料需严格对应相应的配比前驱体生产，以元素摩尔比为标准进行区分，常见型号有 NCM523、622、811 型以及 NCA 型等。

三元前驱体是制备三元正极的关键材料，是链接上游有色金属（硫酸镍、硫酸钴、硫酸锰及前端冶炼提纯环节等）和下游锂电材料的关键环节；三元前驱体终端应用在新能源汽车、储能、电动工具和 3C 电子产品用锂电池上。前驱体的性能直接决定了三元正极材料的粒径、元素配比、杂质含量等主要理化性能，从而影响锂电池的一致性、能量密度、循环寿命等核心电化学性能。从三元前驱体所在产业链传导分布来看，根据摩尔比，我们计算出 1GWh 三元动力电池对常用型号的 NCM 正极及前驱体的需求量，进而倒推计算对镍钴锰金属盐的需求量。

三元前驱体是高度定制化的标准品，产品品质考量指标一致。三元前驱体呈黑灰色颗粒状，具有成本低廉，比容量高，充放电电压高，循环性能好，安全性好等特点。三元前驱体工艺复杂，各家产品工艺参数有别，但客户考量产品品质的指标依据相同，关注的性能指标主要有：总金属含量、杂质含量（磁性异物是重点）、水分含量、PH 值、粒径分布、振实密度、比表面积、形貌等。而在制作过程中，盐碱浓度、反应温度、PH 值等核心工艺参数会影响前驱体成品的性能，这些性能指标会影响三元材料成品的理化性能，进而对锂电池的电化学性能产生影响。作为新能源汽车产业链中的核心环节，我们认为三元前驱体行业将跟随大行业共同成长。当前，新能源汽车已经成为全球各主流国家和主流汽车集团大力推广的车型，我国发布的《新能源汽车产业发展规划(2021-2035 年)》(征求意见稿)表示，2025 年新能源汽车渗透率将达到 25%，由此测算得届时新能源汽车销量将达到 600 万辆，复合增速 30.66%。同时意见稿指出预计到 2035 年，国内公共领域用车将实现全面电动化。当前时点看，特斯拉的鲶鱼效应在全球范围内开始体现，叠加传统车企碳排放压力，2020 年将成为全球汽车领域全力转向电动化的元年。基于主流汽车集团在电动化领域的规划，我们对新能源汽车行业未来 10 年的发展势头维持乐观判断，预计 2025 年，全球新能源汽车销量有望达到 1330 万辆近期特斯拉无钴电池搅动了新能源汽车市场，对三元产业链产生恐慌预期。而产业早在 2018 年钴价处于高位时期就开始研究去钴化或无钴化。从高校实验室，到企业研究中心，寻找钴的替代一直在进行。目前技术路径分为两种，一种是镍钴锰三元体系直接去掉钴，即 LiNixMn1-xO2 二元体系； 另一种是用廉价元素（M）替代钴，M 必须是同族元素或者性质相似，比如铁（Fe）、镁（Mn） 等。前者在三元电池发明初期就有研究，但因倍率性能差、循环稳定性差、高压循环稳定性差、阳离子混排、表面残锂等一系列问题而未得到商业化应用。而后者以特斯拉、蜂巢能源为主，预计两家均在今年二季度发布首款无钴产品，具体性能仍待确认。我们认为一种新型电池，尤其是全新材料体系，从推出到能够成熟的进行商业化应用，需要很长的时间，中间需要考量的因素无外乎成本较当前体系能降多少，性能较当前电池提升多少号，以及安全性能否过关。从目前了解的情况看，NiFeMn 或 NiMgMn 如果成本下降带来的是性能大幅缩水， 则不如直接改用磷酸铁锂电池。我们预计在未来 5 年内，三元为主，铁锂为辅的技术路径在新能源汽车中仍是主流。中高端车型以三元动力电池为主，低端车型则倾向于搭配磷酸铁锂电由于钴价格波动大，三元前驱体价格走势与硫酸钴基本一致，从 2018 年 3 月至 2019 年底，钴价格从最高点的 68 万元/吨跌至 25 万元/吨，前驱体价格随之下跌 45%，这里体现了当前定价体系下，三元前驱体高波动性的特征。我们认为未来前驱体价格波动性将趋小，主要在于前驱体产品结构的变化，从低镍为主向高镍为主转移，硫酸镍成本占比将大幅提升，而硫酸镍价格波动性远远小于硫酸钴。

在钴价格低迷情况下，嘉能可调控全球钴供给，通过暂停 Mutanda，缩减 KCC 产出，叠加小产能推迟投产和手采矿产量减半，我们认为钴供需过剩情况将出现实质性反转，预计 2020-2022 年钴表观供需表将出现 1.04 万吨、1.03 万吨和 0.76 万吨供给缺口，从而实现钴库存从上游向下游转移。钴价格将在库存转移过程中持续回升，短期受全球疫情扩散影响，需求不及预期，会短暂影响钴价格，预计 2020-2022 年钴价格分别为 30/33/35 万元/吨。我们认为在经历新冠病毒疫情影响的小幅震荡后，三元前驱体价格将在钴价格带领下进入上行阶段。随着钴价格触底回升，NCM523 和NCM622 前驱体价格分别较2019 年最低点上涨了24%和22%，我们预计 2020-2022 年前驱体价格将出现不同程度的回升，其中 NCM523的价格预计分别为9.14/9.25/9.53 万元/吨，NCM622 价格分别为 10.00/10.01/10.28 万元/吨。而高镍 811 和NCA 前驱体由于加工成本高，享受高额溢价，单吨加工费用在2 万元以上，随着高镍工艺成熟和规模扩大，我们认为高镍前驱体价格将持续下降，加工费回归到合理区间。

由于外购原材料企业为整体市场设立了价格参考标准，在此标准上，自供原材料企业将获得高于行业平均水平的加工费用。我们设置了两种极限情景作为对比，一种是完全外购原材料进行前驱体生产；另外一种是完全自供原材料，由于后者的加工费中涵盖了前端利润，所有型号的前驱体单吨加工费用均较前者高出很多，如 NCM523 型前驱体，前者加工费仅 0.75 万元/吨，而后者加工费高达 2.06 万元/吨。由于目前市场上并没有企业可以完全自供原材料，且前者目前也开始着手布局原材料环节来降低生产成本，我们认为未来 NCM523 前驱体的加工费平均值将落在 0.75-2.06 万元之间。

全球半导体行业经历了三次迁移

自发展以来，全球半导体产业格局在不断发生变化。当前，全球半导体产业正在经历第三次产能转移，行业需求中心和产能中心逐步向中国大陆转移。

全球半导体行业正在快速增长

2021年，全球半导体市场快速增长，共销售了1.15万亿片芯片，市场规模达到5560亿美元，创历史新高，同比大幅增长26.2%。整个半导体市场并未受到2021年新冠疫情大流行的负面影响。强劲的消费需求推动所有主要产品类别实现两位数的增长率(光电除外)。

从半导体细分领域来看，集成电路一直是半导体行业的主要细分领域。2021年，集成电路市场规模达到4630.02亿美元，同比增长28.2%，占全球半导体市场规模的83.29%。其中，集成电路又可细分为逻辑电路、存储器、处理器和模拟电路，2021年这四个产品占比分别为27.85%、27.67%、14.43%、13.33%。2021年存储器、模拟电路和逻辑电路都实现较大的增长。

此外，2021年全球光电子器件、分立器件、传感器市场规模分别为434.04、303.37、191.49亿美元，占比分别为7.81%、5.46%、3.44%。

全球半导体行业企业开展多方面竞争

半导体行业高度全球化，大量国家/地区的企业在半导体生产的多个方面展开竞争，从半导体设计到制造，再到ATP(组装、测试和封装)。

据美国研究机构Gartner发布的报告显示，2021年全球半导体行业排名前十的企业分别是三星(Samsung)、英特尔(Intel)、SK海力士(SK Hynix)、美光(Micron)、高通(Qualcomm)、博通(Broadcom)、联发科技(MediaTek)、德州仪器(TI)、英伟达(NVIDIA)、超威半导体(AMD)。其中，三星(Samsung)超过英特尔(Intel)，成为顶级芯片销售商。2021年三星的半导体收入激增31.6%，达到759.5亿美元。英特尔的收入下降到第二位，只增长了0.5%，达到731亿美元，销售额在前25家公司中增长最慢。

—— 以上数据来源于前瞻产业研究院《中国半导体行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》

笔者这里要指出的是，由于美国3M公司最早申请了三元材料的相关专利，而3M是按照镍猛钴(NMC)的循序来命名三元材料的，所以国际上普遍称呼三元材料为NMC。

但是国内出于发音的习惯一般称为镍钴猛(NCM)，这样就带来了三元材料型号的误解，因为三元材料的名称比如333、442、532、622、811等都是以NMC的顺序来命名的。而BASF则是因为购买了美国阿贡国家实验室(ANL)的相关专利，为了显示自己与3M的“与众不同”并且拓展中国市场，而故意称三元材料为NCM。

三元材料(NMC)实际上是综合了LiCoO2、LiNiO2和LiMnO2三种材料的优点，由于Ni

、Co和Mn之间存在明显的协同效应，因此NMC的性能好于单一组分层状正极材料，而被认为是最有应用前景的新型正极材料之一。

三种元素对材料电化学性能的影响也不一样，一般而言，Co能有效稳定三元材料的层状结构并抑制阳离子混排，提高材料的电子导电性和改善循环性能。但是Co比例的增大导致晶胞参数a和c减小且c/a增大，导致容量降低。

而Mn的存在能降低成本和改善材料的结构稳定性和安全性，但是过高的Mn含量将会降低材料克容量，并且容易产生尖晶石相而破坏材料的层状结构。Ni的存在使晶胞参数c和a增大且使c/a减小，有助于提高容量。但是Ni含量过高将会与Li+产生混排效应而导致循环性能和倍率性能恶化，而且高镍材料的pH值过高影响实际使用。

在三元材料中，根据各元素配比的不同，Ni可以是+2和+3价，Co一般认为是+3价，Mn则是+4价。三种元素在材料中起不同的作用，充电电压低于4.4V(相对于金属锂负极)时，一般认为主要是Ni2+参与电化学反应形成Ni4+继续充电在较高电压下Co3+参与反应氧化到Co4+，而Mn则一般认为不参与电化学反应。

三元材料根据组分可以分为两个基本系列：低钴的对称型三元材料LiNixMnxCo1-2xO2和高镍的三元材料LiNi1-2yMnyCoyO2两大类型，三元材料的相图如上图所示。此外有一些其它组分，比如353、530、532等等。

对称型三元材料的Ni/Mn两种金属元素的摩尔比固定为1，以维持三元过渡金属氧化物的价态平衡，代表性的产品是333和442系列三元材料，这个组分系列在美国3M专利保护范围内。

这类材料由于Ni含量较低Mn含量较高晶体结构比较完整，因此具有向高压发展的潜力，笔者在“消费电子类锂离子电池正极材料产业化发展探讨”一文里已经进行了比较详细的讨论。

从高镍三元NMC的化学式可以看出，为了平衡化合价，高镍三元里面Ni同时具有+2和+3价，而且镍含量越高+3价Ni越多，因此高镍三元的晶体结构没有对称型三元材料稳定。在这两大系列之外的其它一些组分，一般都是为了规避3M或者ANL、Umicore、Nichia的专利而开发出来的。比如532组分原本是SONY

和松下为了规避3M的专利的权宜之计，结果现在NMC532反倒成了全球最畅销的三元材料。

三元材料具有较高的比容量，因此单体电芯的能量密度相对于LFP和LMO

电池而言有较大的提升。近几年，三元材料动力电池的研究和产业化在日韩已经取得了较大的进展，业内普遍认为NMC动力电池将会成为未来电动汽车的主流选择。

一般而言，基于安全性和循环性的考虑，三元动力电池主要采用333、442和532这几个Ni含量相对较低的系列，但是由于PHEV/EV对能量密度的要求越来越高，622在日韩也越来越受到重视。

三元材料的核心专利主要掌握在美国3M公司手里，阿贡国家实验室(ANL)也申请了一些三元材料(有些包含于富锂锰基层状固溶体)方面的专利，但业界普遍认为其实际意义并不及3M。

国际上三元材料产量最大的是比利时Umicore，并且Umicore和3M形成了产研联盟。此外，韩国L&F，日本Nichia

(日亚化学)，Toda Kogyo( 户田工业) 也是国际上主要的三元材料生产厂家，而德国BASF则是新加入的三元新贵。

值得一提的是，国际上四大电芯厂家(S

O N Y、Panasonic、Samsung SDI 和LG)在三元材

料和钴酸锂正极材料方面，都有相当比例的inhouse产能，这也是这四家大厂相对于全球其它电芯厂家技术大幅领先的一个重要体现。

1、三元材料的主要问题与改性手段

目前NMC应用于动力电池存在的主要问题包括：

(1)由于阳离子混排效应以及材料表面微结构在首次充电过程中的变化，造成NMC的首次充放电效率不高，首效一般都小于90%

(2)三元材料电芯产气较严重安全性比较突出，高温存储和循环性还有待提高

(3)锂离子扩散系数和电子电导率低，使得材料的倍率性能不是很理想

(4)三元材料是一次颗粒团聚而成的二次球形颗粒，由于二次颗粒在较高压实下会破碎，从而限制了三元材料电极的压实，这也就限制了电芯能量密度的进一步提升。针对以上这些问题，目前工业界广泛采用的改性措施包括：

杂原子掺杂。为了提高材料所需要的相关方面的性能(如热稳定性、循环性能或倍率性能等)，通常对正极材料进行掺杂改性研究。但是，掺杂改性往往只能改进某一方面或部分的电化学性能，而且常常会伴随着材料其它某一方面性能(比如容量等)的下降。

NMC根据掺杂元素的不同可以分为：阳离子掺杂、阴离子掺杂以及复合掺杂。很多阳离子掺杂被研究过，但有实际效果的仅限于Mg、Al、Ti、Zr、Cr、Y、Zn这几种。一般而言，对NMC进行适当的阳离子掺杂，可以抑制Li/Ni

的阳离子混排，有助于减少首次不可逆容量。

阳离子掺杂可以使层状结构更完整，从而有助于提高NMC的倍率性，还可以提高晶体结构的稳定性，这对改善材料的循环性能和热稳定性的效果是比较明显的。

阴离子掺杂主要是掺杂与氧原子半径相近的F原子。适量地掺杂F可以促进材料的烧结，使正极材料的结构更加稳定。F掺杂还能够在循环过程中稳定活性物质和电解液之间的界面，提高正极材料的循环性能。

混合掺杂一般是F和一种或者数种阳离子同时对NMC进行掺杂，应用比较广泛的是Mg-F、Al-F、Ti-F、Mg-Al-F、Mg-Ti-F这么几种组合。混合掺杂对NMC的循环和倍率性能改善比较明显，材料的热稳定性也有一定提高，是目前国际主流正极厂家采用的主要改性方法。

NMC掺杂改性关键在于掺杂什么元素，如何掺杂，以及掺杂量的多少的问题，这就要求厂家具有一定的研发实力。NMC的杂原子掺杂既可以在前驱体共沉淀阶段进行湿法掺杂，也可以在烧结阶段进行干法掺杂，只要工艺得当都可以收到不错的效果。厂家需要根据自己的技术积累和经济状况来选择适当的技术路线，所谓条条大道通罗马，适合自家的路线就是最好的技术。

表面包覆。NMC表面包覆物可以分为氧化物和非氧化物两种。最常见的氧化物包括MgO、Al2O3、ZrO2和TiO2这几种，常见的非氧化物主要有AlPO4、AlF3、LiAlO2、LiTiO2等。无机物表面包覆主要是使材料与电解液机械分开从而减少材料与电解液副反应，抑制金属离子的溶解，优化材料的循环性能。

同时，无机物包覆还可以减少材料在反复充放电过程中材料结构的坍塌，对材料的循环

性能是有益的。NMC的表面包覆对降低高镍三元材料表面残碱含量是比较有效的，这个问题笔者后面还会谈到。

同样，表面包覆的难点首先在于选择什么样的包覆物，再就是采用什么样的包覆方法以及包覆量的多少的问题。包覆既可以用干法包覆，也可以在前驱体阶段进行湿法包覆的，这都需要厂家需要根据自身情况选择合适的工艺路线。

生产工艺的优化。改进生产工艺主要是为了提高NMC产品品质，比如降低表面残碱含量、改善晶体结构完整性、减少材料中细粉的含量等，这些因素都对材料的电化学性能有较大影响。比如适当调整Li/M比例，可以改善NMC的倍率性能，增加材料的热稳定性，这就需要厂家对三元材料的晶体结构有相当的理解。

2、三元材料的前驱体生产

NMC跟其它几种正极材料的生产过程相比，有个很大的不同之处就是其独特的前驱体共沉淀生产工艺。虽然在LCO、LMO和LFP的生产当中，采用液相法生产前驱体越来越普遍，而且在高端材料生产中更是如此，但对于大多数中小企业而言固相法仍然是这几种材料的主流工艺。

然而三元材料(也包括NCA和OLO)，则必须采用液相法才能保证元素在原子水平的均匀混合，这是固相法无法做到的。正是有了这个独特的共沉淀工艺，使得NMC的改性相对其它几种正极材料而言更加容易，而且效果也很明显。

目前国际主流的NMC前驱体生产采用的是氢氧化物共沉淀工艺，NaOH作为沉淀剂而氨水是络合剂，生产出高密度球形氢氧化物前驱体。该工艺的优点是可以比较容易地控制前驱体的粒径、比表面积、形貌和振实密度，实际生产中反应釜操作也比较容易。但也存在着废水(含NH3和硫酸钠)处理的问题，这无疑增加了整体生产成本。

碳酸盐共沉淀工艺从成本控制的角度而言具有一定优势，即使不使用络合剂该工艺也可以生产出球形度很好的颗粒。碳酸盐工艺目前最主要的问题是工艺稳定性较差，产物粒径不容易控制。碳酸盐前驱体杂质(Na和S)含量相对氢氧化物前驱体较高而影响三元材料的电化学性能，并且碳酸盐前驱体振实密度比氢氧化物前驱体要低，这就限制了NMC能量密度的发挥。

笔者个人认为，从成本控制以及高比表面积三元材料在动力电池中的实际应用角度来考虑，碳酸盐工艺可以作为主流氢氧化物共沉淀工艺的主要补充，需要引起国内厂家的足够重视。

目前国内正极材料厂家普遍忽视三元材料前驱体的生产和研发，大部分厂家直接外购前驱体进行烧结。笔者这里要强调的是，前驱体对三元材料的生产至关重要，因为前驱体的品质(形貌、粒径、粒径分布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定了最后烧结产物的理化指标。

可以这么说，三元材料60%的技术含量在前驱体工艺里面，而相对而言烧结工艺基本已经透明了。所以，无论是从成本还是产品品质控制角度而言，三元厂家必须自产前驱体。

事实上，国际上三元材料主流厂商，包括Umicore、Nichia、L&F、Toda

Kogyo无一例外的都是自产前驱体，只有在自身产能不足的情况下才适当外购。所以，国内正极厂家必须对前驱体的研发和生产引起高度重视。

3、三元材料表面残碱含量的控制

NMC(也包括NCA)表面残碱含量比较高是其在实际应用中一个比较突出的问题。NMC表面的碱性物质主要成分是Li2CO3，此外还有一部分以Li2SO4和LiOH的形式存在。

正极材料表面的碱性化合物主要来住两个方面的因素。第一个因素在实际的生产过程中，因为锂盐在高温煅烧过程中会有一定的挥发，配料时会稍微提高Li/M比(即锂盐适当过量)来弥补烧结过程中造成的损失。因此多少都会有少量的Li剩余(在高温下以Li2O的形式存在)，温度降低到室温以后Li2O会吸附空气中的CO2和H2O而形成LiOH和Li2CO3等。

第二个因素，就是实验已经证实正极材料表面的活性氧阴离子会和空气中的CO2和水分反应而生成碳酸根，同时锂离子从本体迁移到表面并在材料表面形成Li2CO3，这一过程同时伴随着材料表面脱氧而形成结构扭曲的表面氧化物层。任何一种正极材料，只要与暴露在空气中就会生成碳酸盐，只是量多少的问题。

表面碱性化合在不同种类的正极材料的表面的形成难易程度是不一样的，一般的规律是NCA

≈ 高镍NMC >低镍NMC ≈ LCO >LMO >LFP。也就是说，三元或者二元材料表面残碱含量跟Ni含量有直接关联。

正极材料的表面残碱含量过高会给电化学性能带来诸多负面影响。首先是它会影响涂布，NCA和富镍三元材料在匀浆过程中很容易形成果冻状，主要就是因为它们表面的碱性氧化物含量太高吸水所致。表面碱性化合物对电化学性能的影响主要体现在增加了不可逆容量损失，同时恶化循环性能。

此外，对于NCA和富镍三元材料来说，表面的Li2CO3在高电压下分解，是电池胀气的主要原因之一，从而带来安全性方面的隐患。因此，降低表面残碱含量对于三元材料在动力电池中的实际应用具有非常重要意义。

目前国内厂家普遍采用的是对三元材料进行水洗，然后在较低的温度二次烧结(水洗

+

二烧)的工艺来降低NMC表面残碱含量。这个方法可以将表面残碱清洗得比较彻底，但其弊端也是非常明显的，处理之后的三元材料倍率和循环性能明显下降而达不到动力电池的使用要求，并且水洗

+ 二烧还增加了成本，因此笔者并不推荐这个方法。

笔者个人认为，需要在生产中综合采取一系列的措施才能有效降低三元材料表面碱含量。在前驱体阶段需要控制好氨水的含量和保护气氛的分压，对于高镍三元甚至还需要加入适量的添加剂来降低碳和硫含量。

混料阶段严格控制Li/M比例，烧结阶段优化烧结温度的升温程序，退火阶段控制氧分压、降温速度和车间湿度，最后真空密封包装成品材料。

也就是说，从前驱体开始到最后包装都需要严格控制材料与空气的接触。这一系列工艺措施的综合使用，就可以有效降低三元材料的表面残碱含量，即使是未改性的高镍622其表面pH值也可以控制在11左右。另外，表面包覆也是降低三元材料表面残碱含量的有效方法，因此高镍的NMC一般都需要表面包覆改性。

笔者这里要强调的是，对于正极材料尤其是NMC和NCA的表面残碱问题，必须引起正极材料生产厂家的高度重视，虽然不可能绝对无残留，但必须使其含量尽可能低或是控制在稳定合理的范围之内(一般500-1000

ppm以下)。国内NCA一直不能量产，一个很重要的技术原因就是在生产过程中疏忽了对温度、气氛和环境湿度的严格控制，而无法实现封闭生产。

4、高比表面积和窄粒径分布NMC的生产

用于HEV和PHEV的动力电池要兼顾功率和能量密度的需求，动力型三元材料的要求跟普通用于消费电子产品的三元材料是不一样的。满足高倍率的需求就必须提高三元材料的比表面积而增大反应活性面积，这跟普通三元材料的要求是相反的。

三元材料的比表面积是由前驱体的BET所决定的，那么如何在保持前驱体球形度和一定振实密度的前提下，尽可能的提高前驱体的BET，就成了动力型三元材料要攻克的技术难题。

一般来说，提高前驱体BET需要调整络合剂浓度，并且改变反应器的一些参数比如转速温度流速等等，这些工艺参数需要综合优化，才能不至于较大程度牺牲前驱体的球形度和振实密度，而影响电池的能量密度。

采用碳酸盐共沉淀工艺是提高前驱体BET的一个有效途径，正如笔者前面提到的碳酸盐工艺目前还存在一些技术难题，但笔者个人认为，碳酸盐共沉淀工艺或许可以在生产高比表面积三元材料方面发挥用武之地，因此这个工艺值得深入研究。

动力电池的一个最基本要求就是长循环寿命，目前要求与整车至少的一半寿命相匹配(8-10年)，100%DOD循环要达到5000次以上。就目前而言，三元材料的循环寿命还不能达到这个目标，目前国际上报道的三元材料最好的循环记录是Samsung

SDI制作的NMC532的三元电芯，在常温下0.5C的循环寿命接近3000次。

但笔者个人认为，三元材料的循环寿命还有进一步提高的潜力。除了笔者前面提到的杂原子掺杂、表面包覆等因素以外，控制产品的粒径分布也是一个很重要的途径，对动力电池来说这点尤为重要。我们知道，通常生产的三元材料的粒径分布较宽，一般在1.2-1.8之间。如此宽的粒径分布，必然会造成大颗粒和小颗粒中Li和过渡金属含量的不同。

精细的元素分析结果表明，小颗粒中的Li和镍含量高于平均值(Li和镍过量)而大颗粒的Li和镍含量低于平均值(Li和镍不足)。那么在充电过程中，由于极化的原因，小颗粒总是过度脱锂而结构被破坏，并且在充电态高镍小颗粒与电解液的副反应更加剧烈，高温下将更加明显，这些都导致小颗粒循环寿命较快衰减，而大颗粒的情况正好相反。

也就是说，材料整体的循环性能实际上是由小颗粒所决定的，这也是制约三元材料循环性进一步提升的重要因素。这个问题在3C小电池中是无法体现出来的，因为其循环性只要求达到500而已，但是对于循环寿命要求达到5000次的动力电池而言，这个问题将是非常重要的。进一步提升三元材料的循环性，就必须生产粒径大小均匀一致(粒径分布小于0.8)的三元材料，从而尽可能的避免小颗粒和大颗粒的存在，这就给工业化生产带来了很大的挑战。NMC的粒径分布完全取决于前驱体，这里我们再一次看到了前驱体生产对三元材料的重要意义。对于氢氧化物共沉淀工艺，使用普通的反应器是不可能生产出粒径分布小于1.0的前驱体颗粒的，这就需要采用特殊设计的反应器或者物理分级技术，进一步减小前驱体的粒径分布。采用分级机将小颗粒和大颗粒分离以后前驱体的粒径分布可以达到0.8。因为去除了小颗粒和大颗粒，前驱体的产率降低了，这实际上较大地增加前驱体生产成本。

为了达到原材料的综合利用而降低生产成本，厂家必须建立前驱体回收再处理生产线，这就需要厂家综合权衡利弊，选择合适的工艺流程。

窄粒径分布的三元材料在实际应用中，极片涂布的一致性明显提高，除了增加电芯循环寿命以外，还可以降低电池的极化而改善倍率性能。国内三元厂家由于技术水平的限制，目前还没有认识到这个问题的重要性。笔者个人认为，窄粒径分布将会成为动力型三元材料的一个重要技术指标，希望这个问题能够引起国内厂家的高度重视。5三元材料的安全性问题

三元材料电芯相对与LFP和LMO电芯而言安全性问题比较突出，主要表现在过充和针刺条件下不容易过关，电芯胀气比较严重，高温循环性不理想等方面。笔者个人认为，三元电芯的安全性需要同时在材料本身和电解液两方面着手，才能收到比较理想的效果。

从NMC材料自身而言，首先要严格控制三元材料的表面残碱含量。除了笔者上面讨论到的措施，表面包覆也是非常有效的。一般而言，氧化铝包覆是最常见的，效果也很明显。氧化铝即可以在前驱体阶段液相包覆，也可以在烧结阶段固相包覆，只要方法得当都可以起到不错的效果。

最近几年发展起来的ALD技术可以实现NMC表面非常均匀地包覆数层Al2O3，实测的电化学性能改善也比较明显。但是ALD包覆会造成每吨5千到1万元的成本增加，因此如何降低成本仍然是ALD技术实用化的前提条件。

其次，就是要提高NMC结构稳定性，主要是采用杂原子掺杂。目前使用较多的是阴离子和阳离子复合掺杂，对提高材料的结构和热稳定性都是有益的。另外，Ni含量是必须考虑的因素。对于NMC而言，其比容量随着Ni含量的升高而增加，但是我们也要认识到，提高镍含量引起的负面作用也同样非常明显。

随着镍含量的升高，Ni在Li层的混排效应也更加明显，将直接恶化其循环性和倍率性能。而且提高镍含量使得晶体结构稳定性变差，表面残碱含量也随之升高，这些因素都会导致安全性问题比较突出，尤其是在高温测试条件下电芯产气非常严重。因此，三元材料并不是镍含量越高越好，而是必须综合权衡各方面的指标要求。

笔者认为，高镍三元材料的单独使用上限可能是70%，镍含量再高的话，高镍带来的各种负面影响将足以抵消容量提升的优势而得不偿失。

另外，笔者这里还要指出的是需要严格控制成品中的细粉含量，细粉和小颗粒是两个不同的概念，细粉是形貌不规则的且粒径小于0.5微米的颗粒，这种颗粒不仅小且不规则，在实际生产中很难去除而给正极材料的使用留下了很大的安全隐患。因此，如何控制并去除材料中的细粉是生产中一个重要问题。

三元电芯的安全性，还需要结合电解液的改进，才能得到比较好的解决。关于电解液这块，涉及的技术机密较多，公开报道的资料很少。一般来说，三元材料在DMC体系中的电化学性能要好于DEC，添加PC也可以减少高电压下的副反应。混合LiBOB和LiPF6用于电解质盐，可以提高三元材料的高温循环性能。

电解液的改性，目前主要是从特种功能添加剂上面下功夫，目前已知的添加剂包括VEC、DTA、LiDFOB、PS等等，都可以改善三元电芯的电化学性能。这就需要电芯厂家和电解液生产商联合攻关，研究适合于三元材料的电解液配方。6三元材料的市场应用分析三元材料从一开始，是作为钴酸锂的替代材料发展起来的，人们普遍预计钴酸锂将很快被三元材料所取代。然而数十年过去了，钴酸锂在3C小电池的地位非但没有减弱，这两年更是乘着Apple的高电压东风，地位愈发难以撼动，2013年钴酸锂的销量仍然占据超过50%的全球正极材料市场份额。

在笔者看来，三元材料在未来的数年之内，还是很难在3C领域取代钴酸锂。

这主要是因为一方面，单独使用三元材料很难满足智能手机在电压平台方面的硬性要求另一方面，三元材料的二次颗粒结构很难做到高压实，使得三元材料电池在体积能量密度上仍然不能达到高端(高压实高电压)钴酸锂的水平。在未来数年之内，三元材料在3C领域仍然只是一个辅助角色。

单晶高压三元材料在高压电解液成熟之后，有可能会在3C领域获得更加广泛的应用，相关的分析可以参阅笔者之前发表的“消费电子类锂离子电池正极材料产业发展探讨”一文。事实上笔者倾向于认为，三元材料更加适用于电动工具和动力电池领域。近两年，电动汽车对在动力电池的能量密度要求有明显的增加趋势，已经有汽车厂商开始在HEV和PHEV上试验三元电芯了。

如果仅仅从能量密度的要求而言，HEV的能量密度要求较低，LMO、LFP和NMC电芯都可以满足要求。PHEV的能量密度要求较高，目前只有NMC/NCA电芯可以满足PHEV的要求，而受到Tesla动力电池技术路线的影响，NMC也必然会在EV上有扩大应用的趋势。

目前日本和韩国已经将动力电池的研发重点从LMO电池转移到了NMC电池，这一趋势非常明显。国家工信部给新能源汽车动力电池企业下达的三个硬指标，2015年单体电池能量密度180Wh/kg以上(模块能量密度150

Wh/kg以上)，循环寿命超过2000次或日历寿命达到10年，成本低于2元/Wh。目前只有NMC电芯可以同时满足前三个硬指标。

因此笔者个人认为，NMC必将在未来成为动力电池的主流正极材料，而LFP和LMO由于自身缺点的限制而将只能屈居配角的地位。

现阶段业内比较一致的看法，NMC动力电池是趋势,未来3-5年之内高端的三元体系的动力锂电池将会呈现供不应求的局面。短期来看,目前国内动力锂电池仍将以磷酸铁锂为主锰酸锂为辅，国内的锂电池和电动汽车企业可通过对磷酸铁锂材料的掌握，在2-3年内形成成熟的电池技术，提高技术水平，然后再过渡到三元材料的技术路线上来。

因此材料和电芯厂家加紧在三元材料方面的布局，就成了比较迫切的战略问题。

笔者最后谈谈三元材料成本的问题，NMC相对LMO和LFP而言成本较高，这已是很多国人力捧LFP的初衷之一。目前国内质量较好的三元材料价格一般在15-18万元/吨，而动力型高端LMO一般在8万元左右，目前品质较好的LFP价格已经降到了10万元左右，而且LMO和LFP的成本都还有进一步下降的空间，比如LMO下降到6万元、LFP下降到6-8万元都有可能。

那么，成本就成了制约三元材料大规模应用于动力电池的一个关键因素。如果我们简单分析一下三元材料里面金属的成本比例，就发现如果单从原材料和生产工艺上降低成本，空间其实并不大。

笔者个人认为，比较现实的途径只能有两条，一是进一步提高NMC产品的质量，以期达到超长循环寿命。如果我们比较单次循环的成本，那么增加循环寿命无疑会较大程度地降低动力电池在全寿命期间的整体使用成本。但这就需要企业具备很强的研发和技术实力，并且会增加生产成本。

虽然这是国际正极材料巨头们普遍采用的策略，但就目前国内正极材料厂家的利润率和研发水平而言，这条道路其实很艰难。

另外一条途径，就是建立完整的电池回收体系，从而充分利用金属资源。如果类似西方国家通过国家立法强制回收废旧锂电，笔者简单的计算表明，扣除回收工艺成本以后(回收Co和Ni，而Mn和Fe太便宜没有回收价值)，回收的金属大概可以弥补20%-30%的原材料成本，最终的三元材料成本将有10%-20%左右的下降空间。

如果考虑到三元电芯的高能量密度，那么三元电芯每Wh的成本跟LFP和LMO电池相比是有竞争力的。这就需要国内有一两家能够在产业链上进行整合的领军企业，在金属矿物原材料、三元材料生产、电芯制作和电池回收这几个领域有一定的业务重叠，才能最大限度地实现资源的最优化配置而降低生产成本。

笔者个人认为，在当前国内正极厂商研发和技术力量普遍薄弱的情况下，在资源利用率(成本)和产品品质上面取得比较适当的平衡，是迅速拓展市场跟国际产业巨头相抗衡的有效途径

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汽车尾气的危害

1，汽车尾气的颗粒物中含有强致癌物苯并(a)芘，在一般情况下，1克颗粒物含有约70微克苯并(a)芘，每燃烧1千克汽油可产生30毫克苯并(a)芘。当空气中的苯并(a)芘浓度达到0.012微克/立方米时，居民中得肺癌的人数就会明显增加。

2，汽车尾气排放的主要污染物为一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NO X）、 铅（Pb）等。 一氧化碳：一氧化碳和人体红血球中的血红蛋白有很强的亲合力，它的亲合力比氧强几十 倍，亲合后生成碳氧血红蛋白（COHb%），从而消弱血液向各组织输送氧的功能，造成感觉、反 应、理解、记忆力等机能障碍，重者危害血液循环系统，导致生命危险。 氮氧化物：氮氧化物 主要是指NO、NO2，都是对人体有害的气体，特别是对呼吸系统有危害。在NO2浓度为9.4mg/m2 （5PPm）的空气中暴露10分钟，即可造成呼吸系统失调。 碳氢化合物：目前还不清楚它对人体健康的直接危害。但是HC和NOX在大气环境中受强烈太 阳光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的污染物------光化学烟雾。1952年 12月伦敦发生的光化学烟雾，4天中死亡人数较常年同期约多4000，45岁以上的死亡最多，约为 平时的3倍；1岁以下的约为平时的2倍。事件发生的一周中，因支气管炎、冠心病、肺结核和心 脏衰弱者死亡分别为事件前一周同类死亡人数的9.3倍、2.4倍、5.5倍和2.8倍。

3，汽车尾气的危害程度主要取决于汽油的成分。过去，车用汽油通常都用四乙基铅作为防爆剂，这样的汽油一1做含铅汽油。含铅汽油使汽车排放的尾气中含有较高浓度的铅，对人体健康危害严重。鉴于此，我国已于2000年开始使用无铅汽油，相应的四乙基铅被一系列新型汽油防爆剂所取代。在我国，无铅汽油是指含铅量在O.013g／L以下的汽油。所以说无铅汽油并非铅含量为零的汽油，因此，汽车尾气中仍然含有少量的铅。农村居民，一般从空气中吸入体内的铅量每天约为1微克；城市居民，尤其是街道两旁的居民每天吸入的铅量会大大超过这个数值。

目前，无铅汽油中取代四乙基铅的新型防爆剂主要有：芳香烃类、甲基叔丁基醚(MTBE)、三乙基丁醚、三戊基甲醚、羰基锰(MMT)、醇类等，其中以MTBE用量最大。

4，汽车尾气不仅对人产生危害，对植物也有毒害作用，尾气中的二次污染物臭氧、过氧乙酯基硝酸脂，可使植物叶片出现坏死病斑和枯斑。乙烯可影响植物的开花结果。汽车尾气对甜菜、菠菜、西红柿、烟草的毒害更为严重。公路两侧的农作物减产与汽车尾气的污染明显相关。

汽车尾气处理方法

1，汽车尾气净化催化剂——三效催化剂TWC(Three-Way Catalyst)

汽车尾气的主要有害成分是碳氢化合物(CnHm)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。这三种物质对人体都有毒害，其中CnHm及NOx在阳光及其他适宜条件下还会形成光化学烟雾，危害更大。消除汽车尾气中这些有害成分的方案主要有两种：一种是改进发动机的燃烧方式以减少有害气体的排放；另一种是采用催化转化器将尾气中的有害气体净化。首先，1975年美国在新型车上安装了催化转化器，接着日本、西欧等国家也先后采用催化转化器以满足自己国家汽车排放法规的要求。汽车催化转化器有两种类型，一种是氧化型催化反应器，使尾气中的CnHm和CO与尾气中的余氧反应，生成无害的H2O和CO2，从而达到净化目的。

由于对NOx等污染物排放标准的强制化和降低燃料消耗的要求，一方面应尽量控制空燃比在14.6附近运转，另一方面应采用控制点火时间和废气再循环等方法，以减少尾气中的NOx。然而这些方法的缺点是往往会增加尾气中的CnHm和CO。为了解决这个问题，出现了三效催化剂(英文名为Three-Way Catalyst)，简称TWC。这种催化剂的特性是用一种催化剂能同时净化汽车尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(CnHm)和氮氧化物(NOx)，但为了发挥其催化性能，必须将空燃比经常控制在14.6±0.1附近，这种催化净化器具有较高的净化率，但需要有氧传感器、多点式燃料电子喷射、电子点火等闭路反馈系统相匹配。这种催化净化器是利用尾气中的O2、NOx为氧化剂，CO、CnHm（以CH2为代表）和H2为还原剂，在理论空燃比附近可发生如下反应：

2CO+O2=2CO2

2CO+2NO=N2+2CO2

CH2+3nNO=nN2+nCO2+nH2O

2NO+2H2=N2+2H2O

现在应用的三效催化剂大部分是以多孔陶瓷为载体，再附着上所谓的活化涂层(Washcoat)，最后用浸渍的方法吸附活性成分。催化剂的活性成分主要采用贵金属铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)等。由于贵金属资源少、价格贵，各国科学家都在致力于研究经济上和技术上都可行的稀土/钯三效催化剂。预计这种催化剂将有很好的应用前景。

三效催化净化器的优点是净化率与燃料经济性都比较好，主要问题是成本费用昂贵。由于柴油机排放的气体中残留的氧较多，使氧传感器的控制不灵敏，故三效催化净化器一般不用于柴油机，而只适用于汽油机。

2，开发新能源汽车

汽车用的燃料是汽油和柴油等，它们都是从石油中提炼出来的。然而，石油这种矿物燃料是不能再生的，用一点就少一点，总有一天要用完。据科学家们预计，目前世界上已探明的石油储量将于2020年左右被采尽。因此，汽车将会出现挨受“饥饿”的危险，人类将面临着能源的挑战。

另一方面来说，石油本身就是一种宝贵的化工原料，可以用来制造塑料、合成橡胶和合成纤维等。把石油作为燃料烧掉了，不但十分可惜，而且还污染了人类赖以生存的环境。

解决这个难题的唯一可行办法，就是加紧开发新能源。而太阳能就是这些新开发能源中的佼佼者。

① 太阳能汽车

将太阳光变成电能，是利用太阳能的一条重要途径。人们早在本世纪50年代就制成了第一个光电池。将光电池装在汽车上，用它将太阳光不断地变成电能，使汽车开动起来。这种汽车就是新兴起的太阳能汽车。

你看，在太阳能汽车上装有密密麻麻像蜂窝一样的装置，它就是太阳能电池板。平常我们看到的人造卫星上的铁翅膀，也是一种供卫星用电的太阳能电池板。

太阳能电池依据所用半导体材料不同，通常分为硅电池、硫化镉电池、砷化镓电池等，其中最常用的是硅太阳能电池。

硅太阳能电池有圆形的、半圆形的和长方形的等几种。在电电池上有像纸一样薄的小硅片。在硅片的一面均匀地掺进一些硼，另一面掺入一些磷，并在硅片的两面装上电极，它就能将光能变成电能。

在“利比特布利克二号太阳能汽车顶上，有一个圆弧形的太阳能电池板，板上整齐地排列着许多太阳能电池。这些太阳能电池在阳阳光的照射下，电极之间产生电动势，然后通过连接两个电极的导线，就会有电流输出。

通常，硅太阳能电池能把10%～15%的太阳能转变成电能。它既使用方便，经久耐用，又很干净，不污染环境，是比较理想的一种电源。只是光电转换的比率小了一些。近年来，美国已研制成光电转换率达35%的高性能太阳能电池。澳大利亚用激光技术制成的太阳能电池，其光电转换率达24.2%，而且成本与柴油发电相当。这些都为光电池在汽车上的应用开辟了广阔的前景。

太阳能汽车不仅节省能源，消除了燃料废气的污染，而且即使在高速行驶时噪音也很小。因此，太阳能汽车已引起人们的极大兴趣，并将在今后得到迅速的发展。

② 氢动汽车

据预测，按现有的开采速度，全球石油资源将在100年内枯竭！面对日益急迫的资源和环境的双重压力，“氢能源”取代“矿石能源”已成为一种趋势。氢是可储存能源，直接利用水制氢，氢燃烧后又与氧结合为水，取之不尽、用之不竭，是自然物质循环利用的典型过程。一批样车已上路测试，美国通用汽车公司甚至宣称，“要在2010年前让人们能买得起的燃料电池车行驶在大街小巷。”

0排放 无噪音

氢氧燃料电池是氢氧经电化学反应生成水并释放电能的发电装置，这种反应过程不涉及燃烧，能量转换率高达60%-80%，实际使用效率是普通内燃机的2-3倍，还具有噪音极低、真正零排放等优点。用这一装置取代目前的内燃机驱动的汽车，就是“燃料电池汽车”。

奔驰公司首次证明燃料电池可以驱动汽车——1994年，奔驰开发了世界第一辆氢离子发电燃料电池车，最高时速100公里，每次补充燃料可行驶130公里。而通用汽车公司的几款样车已经在展示未来汽车的美妙前景了。

“氢时代”何时到来

制氢和燃料电池应用成本过高是制约氢能源产业化的技术关键。目前科技攻关的目标一是制氢成本能与汽油相当；二是燃料电池成本与内燃机相当。专家介绍，燃料电池发动机的成本美国2002年宣布每千瓦1万美元，2003年降到5000美元至6000美元，今年可降到4000美元以下。而燃料电池发动机价格降到100美元，制氢成本降到2美元以下，“氢经济时代”才能真正到来。按全世界1.5亿辆车、1辆车1年耗汽油2吨计算，氢能利用1年可节约3亿吨汽油，相当于3个科威特的年产量。

中国急待“氢经济”

目前，美国、冰岛已制定了向“氢经济”过渡时间表，美、日、欧盟等开始实施氢能计划，印度制定了氢能发展路线图，巴西利用氢能成绩斐然；与发达国家相比，我国在发展“氢经济”的世界竞争中面临挑战的同时更有难得的机遇。

③电动汽车

电动汽车的基本特点是能自携电能，象普通内燃汽车一样沿一般道路行驶，动力性、经济性、安全性和可靠性等达到或接近普通内燃汽车，续驶里程满足一般运行要求。同时电动汽车具有无排放污染、低噪声、易维修、可利用低谷电以节能等优点，被认为是未来理想的交通运输工具。电动汽车的技术内容包括：

●驱动电池技术：镍氢电池，镍镉电池，铅酸电池，钠硫电池，锂离子电池、燃料电池等，应具有比功率和比能量高，能满足动力性和续驶里程的要求：充电时间短、充电动循环多，以方便使用和保证寿命。

●电机技术：主要有四种电机：直流电机、永磁电机、开关磁阻电机、交流感应电机。要求重量轻、效率高、可靠性好。

●驱动系统控制与集成技术：多采用单片机和功率器件配合作为控制系统，功率器件主要使用IGBT（绝缘栅双极晶体管）。

●电池监视与管理系统技术

●充电系统技术

●电动汽车整车布置及匹配技术

二、现状及国内外发展趋势

二十世纪九十年代以来，国外将电动汽车技术的重点放在关键的电池技术研究上，美国三大汽车公司投资26亿美元，进行合作研究，美国电池制造商联合进行的USABC项目也把目标指向电动汽车用的电池。 目前电池技术的现状与电动汽车的实用要求还有相当距离，使电动汽车在动力性能、续驶里程、制造成本和可靠性等方面无法和常规汽车相比。电动汽车的前景基本上取决于电池技术的突破。近年来镍氢、锂、燃料等类电池被相对看好，投入大量资金进行研究，铅酸、镍镉等传统电池的改进工作也在进行。

国家科委、计委在"八五" 、"九五"期间组织了电动汽车的攻关课题，最近又把电动汽车项目列入"十五"规划，国内大型汽车企业、高等院校、研究单位对电动汽车的研究也持积极的态度，通过改装电动汽车，进行了多轮试制，力争在"十五"结束时达到电动汽车的产业化。

3，随着经济的日益发展.拥有私家车的家庭也随之增多.从而导致了日益严重的大气污染.为了解决这一问题.我想能否用我们自己所学过的知识来来解决这一日趋严重的问题!

解决方案(1)使用碱性物质(如氢氧化钠,氢氧化钾等)来吸收汽车排出的氮氧化合物

(2)使用氨水来吸收汽车排出的氮氧化合物

根据方程式的出结论

(1)2NaOH+NO2=NaNO3+H2O

(2)8NH3H2O+6NO2=7N2+20H2O

通过对汽车尾气的处理可以减少有害微粒物质的排放。汽车排放的氮氧化物和微粒物质可引起各种呼吸系统疾病，如哮喘、肺气肿等。

难点 不知道如何得知氨水用完

电动汽车小电瓶没电有三种应对方式：第一种，推车启动；第二种，搭接启动；第三种是牵引启动。

1.推车启动

推车启动是最为熟悉的，但这个方式不适合经常使用，对发动机和离合器的伤害还是不小的，特别是自动档的车子的话，就更不建议采用这种方式。

2.搭接启动

搭接启动是要有同行的车子在旁边，然后有跨接电缆这个工具，采用电瓶搭接的方式来启动车子，这个主要是要自己比较清楚蓄电池的结构跟正负极。

3.牵引启动

牵引启动跟推车启动是比较类型的，牵引启动主要靠前方一辆车挂着绳子绑住没电的这辆电动车，然后前车启动带动后方的这辆车启动。

电动汽车如何保养

1.每月检查一下蓄电池的液位，蓄电池的液面高度应保持在上刻度线和下刻度线之间，如果发现液面低于下刻度线，则需及时补充蒸馏水（纯水）或电瓶补充液，切勿加酸。

2.应经常检查电池的六个旋塞的排气孔是否通畅。注意：排气孔堵塞，充电时会引起电瓶爆炸，务请高度注意！

3.长期不使用的电动车每月也需要给电池充电一次。

4.接线柱如有松动或锈蚀会导致接触不良，如有锈蚀，应先用氨水或苏打水把白色粉末洗掉，然后用干净的水清洗，最后涂上油脂或凡士林。注意清洗时不能让清洗液流进蓄电池内。

5.保持电池表面的清洁，如有电池液溅出可用湿布擦拭干净，防止电池电极间的自放电现象产生，而影响行驶里程。注意：进行以上维护保养时应在整车断电的情况下进行。

      在现实生活或工作学习中,说到作文,大家肯定都不陌生吧,作文根据体裁的不同可以分为记叙文、说明文、应用文、议论文。你知道作文怎样写才规范吗?下面是小编帮大家整理的新能源作文初一,欢迎阅读与收藏。

新能源作文初一 篇1

      走在22世纪的大街上,你会觉得这是一个全新的时代。新能源的发展促进了世界科学技术的进一步发展。

      能源是人类和地球生存的保障,但石油等能源越来越少,寻找新能源成为人类的重要出路。地球上的海域面积广阔,占总面积的因此,科学家们把注意力集中在可以提取新能源的海洋上。那么可以从海洋中提取什么新能源来维持人类的生存呢?

      这种新能源的开发有效缓解了温室效应和雾霾天气,非常环保,但是东西各有利弊,所以这种能源要避免高温。在校报时代,这种新能源已经取代石油,成为人类生活中使用最广泛的资源。你能猜到这是什么吗?

      有人认为是煤铁矿产资源,但这种能源是天然气。没错,新能源是海洋氢,也就是从海洋中提取的氢。人们用电解水提取氢气,比较实用。来自海洋的氢气可以生产金属、化学品和日用品,为整个社会服务。氢气的密度很小,和氧气反应会产生热量。

      新时代,新能源、科技在不断进步,社会在不断发展。我们也应该充分利用能源为社会和世界服务。让我们一起加油!

新能源作文初一 篇2

      如今,环境污染在世界各地都存在,这是人类滥用石油产品普及的结果。这一后果已经成为世界人类密切关注的焦点。现在人类的生存环境越来越差。节约能源是环境保护的首要和前提,人类应从这方面入手。

      经过调查,我了解到各国都在研究一种新能源――环保燃料电池。据我所知,德国在这项技术上暂时领先于世界。这项技术最初用于军事目的,但现在准备应用于航空和民用。环保燃料电池的特点是无噪音、无污染、无辐射,属于清洁能源。

      这种新型环保能源如果能在世界范围内推广,将会应用于各个方向:车辆、船只、飞机等类似的交通工具、工程机械、照明等。因此可以减少对空气和水的污染。此外,环保燃料电池使用方便,具有许多优异的特性,这将是环保领域的一大事业。

      虽然环保燃料电池还没有完全开发出来,但是一旦这项技术成熟,我们就会推广它,让各行各业都使用环保燃料电池,让我们生活的环境能够减少对环境的污染,让我们的地球母亲受益,也让我们自己和子孙后代受益!让我们期待未来环保燃料电池的诞生和我们美好的生活环境。

新能源作文初一 篇3

      人的生活离不开电,电可以用于照明、生产,动力,汽车、火车都离不开电。电广泛用于生活、生产。

      电有水发电的叫水电,用煤炭发电的叫火电,还有用铀发电的叫核电。但是水,煤炭,铀都有用完的时候,那该怎么办呢?因此人们都在寻找新能源。

      10月1日我的小叔叔来我家,他在浙江大学读物理系读研究生,他正在研究新能源。什么新能源呢?听他说是核聚变,如果研究成功的话,我们人类就有用不完的新能源了。可是我还是不明白,于是我在电脑上查了一下。原来新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。

      也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。

      原来新能源对人类有如此大的作用,我也要努力学习,将来去研究它。

新能源作文初一 篇4

      今天我读了一篇文章,才知道原来有一种洁净,无污染的新能源――可燃冰。

      这种可燃冰是天然气(甲烷类)被包进水分子中,在海底低温与压力下结晶形成的。这种白色的固体在常温下可释放64立方米甲烷气体和立方米淡水,而且几乎不产生任何污染。现在正全力开采这种可燃冰。

      但在普及过程中,困难出会随之而来。首先是开采的困难,现在开采的方法有热解法、降压法和置换法等,但无一不是既费时、效率又不高。其次就是开采这种新能源一定会受到一定的阻力,那些石油大国怎么会眼白白地看着自己的利益受损?这种新能源一但开采成功,势必很快取代石油,这样靠石油起家的国家将会失去主要的财富来源,因此他们一定会百般阻拦。退一步说,即使这种能源成功开发出来,但这也必定成为出界各国争夺的目标,谁掌握新能源,谁就会掌握未来世界的命脉,这怎么不引起争夺呢?但这一来也一定起许多负面影响:各国的反目、战争等。这些隐患都是不可忽视的。

      虽然如此,但在能源日益减少的今天,新能源开发是我们唯一的出路,但愿新能源能尽早普及世界,为世界打开一条新的道路!

新能源作文初一 篇5

      现在汽车的条件不能满足我的想法。比如它不能净化空气,也不能保护环境,更不能我想象的汽车,它能净化空气,也能保护环境接下来,我就来介绍我的汽车吧!

      汽车的底面是三角形的,这样具有稳定性汽车的车身是半圆形的(稍有点不规则),四面都有透明的窗户,车前的雨刷器比之前的速度快了百倍,如果下了倾盆大雨,这样即看不见,又不影响视线车前还装了自动洗车的功能,以后就不用去洗车店了汽车的轮胎也比之前的轮胎坚硬了十倍。

      汽车的作用也稍有改变汽车的后备箱有一个“自动生产空气片机”,只要把“空气片”放在“小型筒”里,“小型筒”会顺着管道通到排气口,然后就能净化空气啦!后车窗旁,有一个“储水机”,“储水机”旁有些小点点,这些小点点,是等水装满后,用来浇花的其实,这些“水”也不是水是雨。每当下起倾盆大雨时,“储水机”会把雨储存起来,所以,这“水”是纯天然的哦!天窗旁有一个“氧气罐”,它的排气口在车头那儿,氧气从排气口出来,就能让人呼吸新鲜空气了。

      这就是我的想法,在生活中你也能发明一些有趣的东西,它也许与众不同,也许很好玩,也许能给人们带来快乐――加油吧!

新能源作文初一 篇6

      由于人们在二十一世纪把大部分能源都开采完了,到了二十三世纪已经没有能源可利用了。幸好科学家早已预测到这个结果,人们只能用并且已经充分会利用风力、太阳能来发电。

      在每一个城市里,几乎都有风力发电和太阳能的影子。在街道两旁,人们常常可以看见一块块太阳能板悬挂在一根根杆子上,人们不能直接用肉眼对高楼大厦房屋看,否则会伤害到眼睛,要带上保护眼镜。因为大厦的外墙全部都是可以储存太阳能的幕墙玻璃,房屋大部分是平的,就象盖上一顶顶帽子,是为了能更好的吸收太阳能,楼顶上的玻璃可以储存太阳能变化为电能。

      太阳刚刚升起,太阳能洗衣机就开始运转了,人们的厨房也变得干净了,在阴雨天,人们可以用平时储存的电能用电磁炉烧饭,烧菜。汽车也都不用汽油了,而用太阳能转换为电能再转换成动能,大街上再也不会因为有废气排出而变得乌烟瘴气我们的蓝天变得湛蓝深远,小溪清撤见底,鞋子穿了一周都不会脏。大家知道他们现在的生活是以前的老祖先意想不到的,因为在以前的录影里,蓝天灰蒙蒙的,汽车后面总有一条条黑色的尾巴。那时,一定会更加珍惜并且爱护这个世界。

新能源作文初一 篇7

      周六上午,我参加了合肥晚报举行的光伏发电小课堂活动,和小伙伴们一起去探索新能源的奥秘。

      经过一个小时的车程,我们来到了一个叫阳光电源的公司。工作人员说他们公司主要就是做新能源发电的,就是利用设备将风、阳光、水等能源转换为电能。说到电能就不能不提一个叫阳光逆光器的机器,工作人员说用太阳能板转换出来的电是不能直接使用的,所以就要用到阳光逆光器把交流电变换成直流电。还有一个最实用的设备就是新能源电池了,它主要就是用于我们现在的新能源汽车上,这样车就可以不加油,用电就可以行驶了,减少对大气的污染。

      在参观了公司的小型发电站后,最后一个环节就是我期待已久的动手做实验了。老师一声令下我们立刻在自己的座位上坐好,桌上已经摆放好了实验的工具。我和唐宋卿一组,一起用电线连接了太阳能板、开关和灯泡,让太阳能板上的电能传递给灯泡,使灯泡亮了起来。后来我还自己独自完成了风力发电的机器组装。特别高兴的是,工作人员还贴心地给我们准备了一套小型的机器作为礼物送给我们。

      这次的活动太有意思了,真是乘兴而来尽兴而归,下次我肯定还要参加。

新能源作文初一 篇8

      现在社会,我们主要以石油与煤作为能源。石油与煤都是不可以再生的能源,用一点就少一点,还有就是使用煤和石油会污染空气,破坏生态环境。

      现在,我们人类已经意识到这个问题,于是开发出了很多高清洁新能源。比如:海洋能、波浪能、潮汐能与风能等等。

      海洋能是靠海洋的温差来发电的,由于海洋底层水温很低使氨蒸汽重新冷却成液体,而海面水温高可使氨水沸腾变成水蒸汽,推动汽轮转动从而发动发电机而风能是靠风吹动风车上的叶片来发电的,由于风车中带有发电机,所以能将发出的电力输送给发电厂,发电厂才可以把电输送给大家。

      但是万一地球上的水变少了,那么海洋能、潮汐能、波浪能的效率就不高了。到了夏天又很少刮风,不能风能发电,怎么办呢?于是,我想到了对人类非常有用的核能。我们可以用核能来发电,因为极少量的核发生裂变时能放出惊人的能量。因为金属轴是一种容易发生裂变反应的核燃料。金属轴中含有一种轴原子,轴原子中又含有原子核。原子核在裂变时会放出更多的能量。因此我们把核能转变成我们需要的电力。

      核能可以代替海洋能、潮汐能、波浪能。所以它是人类未来的“绿色能源”!

新能源作文初一 篇9

      在这个世界上有许许多多的能源,如:太阳能、水能、风能、电能现在,每个国家都需要能源。瞧,有的国家为能源在争吵,有的国家为能源随时准备战争,想用武力掠夺能源,可见,能源是多么的重要。因为我们现在用的电大部分就是以煤作为能源开发利用的在大街上飞奔的汽车绝大部分是以汽油或柴油为动力的,而汽油和柴油是以地下开采的石油提炼出来的在家里煮饭大部分用的是煤气与天然气。

      可是,这些能源并不是无限的,它们总有一天会枯竭的,而这一天即将来临。如果没有了能源,我们不能坐汽车、火车、飞机等这些高科技产品我们不能看电视、玩电脑和打游戏更不能用台灯、电灯和煤气那是一件多么可怕的事情啊,所以,我想要发明一个“微型能源器”。这个能源器能够随时随地的收取大自然的所有能源,当我们需要用的时候,就可以随地释放出来供大家运用,这样一来,有了这个能源器以后,就不用有些国家为了能源问题而产生战争也不会破坏城市环境和大自然的生态平衡更不会在大街上看见那些难看得像蜘蛛网似的电线。而且这个能源器非常小,方便携带,很是实用哦!

      这就是我发明的“微型能源器”,它使我插上想象的翅膀,产生无限的遐想 新能源作文初一 篇10

      现在的交通工具都离不开石油作为燃料,它们每天都排放着二氧化碳,不仅破坏了地球的臭氧层使地球温度升高,还影响人们的健康,使人们失去了许多自然界的朋友。随着社会经济的越来越发达,人们对各种能源的需求量就会越来越大,有朝一日,它们都会枯竭,到那时,我们会无法生存。所以,我希望在不久的将来能利用空气作为我们新的能源。

      我想发明一种靠空气作燃料就能工作的发动机,无论任何交通工具装上这种先进的发动机后都不用加任何燃料,也不用通电就可以行驶了,汽车再也不用加油了,轮船在海上可以随意远航,飞机可以不用再为飞到天空上以后突然发现燃料泄漏或耗尽发生事故而苦恼了,火车上再也不需要那么多的电线了。

      那大家一定认为它们排放的是有毒的废气,其实不是的,它们排放出来的是氧气,排放出来的氧气越多,我们的空气就越清新,环境就越来越好,天空就越来越纯净,我们的许多自然朋友都会繁衍生息总之,有了它我们的地球会越来越美好,人类的身体也会越来越健康。我一定要好好学习,奋发图强,为实现这个美好的愿望而奋斗!

新能源作文初一 篇11

      19日早上9点,绵阳晚报小记者们按时来到了科博会A馆外的集合地点,虽然刚开馆不久,但来参观的市民、学生就已经络绎不绝,我们怀着激动的心情在老师的带领下进入了科博会展区。

      我们这组采访的是新能源汽车展区,老师告诉我们这些新能源汽车是用电作动力的。我们来到一辆泸州生产的公交大客车前,工作人员给我们介绍它是油电混合动力的,行驶速度30公里以下时用电,30公里以上时用油,充满电后可以行驶100多公里,最高时速是69公里。

      接着我们参观了一款纯电动轿车,它可以直接用家里的插线板充电,充满需要8小时,但用专门的充电桩充电只要2小时就充好了。

      展区一种迷你小巧的休闲代步车吸引了我们的目光,它没有车门,可能是为了出门买菜购物上下车方便,它的底盘很低,据说是根据卡丁车改装的,工作人员介绍这款车很受老年人的喜爱。

      新能源汽车用电作动力,不但节省汽油而且不会排出尾气污染空气,非常低碳环保,如果将来我们都使用新能源汽车,那我们的天空一定会更加湛蓝,环境会更加美好。

新能源作文初一 篇12

      自从家里有了轿车后,爸爸常常带我出去玩,可作为一名热爱环保的少年,汽车排放出的尾气却总是让我感到忧虑。

      一天,爸爸兴高采烈地说:“今天早点把作业写完,明天带你去兜风!”听到这个消息后,我高兴得手舞足蹈,可是――开车出去玩的确方便,但那些排放出的污染气体实在令人讨厌,一想到这里,我又像个泄了气的皮球,只能拒绝爸爸。爸爸笑眯眯地说:“不会污染环境啦,因为我换了一台绿色能源车!带你去车库看看!”话音刚落,我又恢复了活力,飞快地向车库跑去。

      爸爸买的车与平时的轿车外形看上去差不多,银白色的车身在阳光的照耀下散发着锃亮的光泽。我打开车门往副驾驶位上一坐,一边左摸摸、右看看,一边问爸爸:“为什么说这个车是绿色能源车呢?”爸爸耐心地回答我:“以前家里的车是烧油的,开车的时候总会有污染气体排放,而这个车是用电来发动的,就像电瓶车一样,虽然跑的距离没有以前远,但是环保啊!”我点了点头,心想这才是我想要的车子嘛!

      爸爸的能源车成了家里的宝贝,有了它,开车时再也不用担心污染环境了!希望越来越多的人能够使用上这种绿色能源车,这样我们就都能够为环保贡献一分力量了。

新能源作文初一 篇13

      现在世界上到处存在着环境的污染,是人类渐渐普及石油产品用途的弊端而引发出来的后果。这种后果已经成为世界上人类都密切关注的焦点,如今人类居住的环境条件越来越差,节约能源是环境保护的首要,也是先决条件,所以人类要从这方面去着手。

      经过调查,我了解到了现在各国都正在研究一种新的能源――环保燃料电池,据目前所知,德国是暂时在世界上领先着这项技术,原本这项技术是用于军事上的,但是现在正准备应用到航空以及民用上。环保燃料电池的特点是没有噪音,没有污染,没有辐射,属于清洁能源。

      如果这项新的环保能源可以普及在世界上的话,那么将能够在全方位应用:车辆、船只、飞机这些类似的交通工具,建筑机器、照明等等,这样一来便可以减少对空气、水的污染,而且环保燃料电池使用方便,特点多且优,将会是环保界上的一大伟业!

      虽然环保燃料电池还没有完全研制成功,但是一等到这项技术日益成熟,我们将会加以推广,使到各种行业上都使用环保燃料电池,那么我们居住的环境就能够减少对环境的污染,为我们的地球妈妈造福,同时也是为我们自己和我们的子孙造福!让我们共同期待环保燃料电池的诞生,共同期待我们未来美好的生活环境吧!

新能源作文初一 篇14

      走在22世纪的街道上,你会感到这是一个崭新的时代。新能源的开发,推动了世界科技的进一步发展。

      能源是人类和地球生存的保障,但是石油 等能源越来越少,寻找新能源成为人类重要的出路。地球上海洋面积辽阔,约占总面积的因此科学家们 将提取新能源的地点,重点放在了海洋上。那么海洋中究竟能提取出什么新能源维持人类生存呢。

      这种新能源的.开发有效地缓解了温室效应和雾霾天气等问题,很环保,但事物有利就有弊,这种能源要避免高温。在校报的时代里,这种新能源代替了石油,成为人类生活中应用最广泛的资源。你能猜出这是什么吗?

      有人会认为是煤、铁矿产资源,但这种能源是气体。没错,新能源就是海氢气,即从海洋中提取的氢气,人们多用电解水来提取氢气,较为实用。海氢气可以炼制出金属,化学用品和生活用品等,服务于全社会。氢气密度很小,与氧气反应时会产生热量。

      新时代、新能源,科技在不断进步,社会也在不断的发展,我们也要好好利用能源服务社会、服务世界,让我们一起加油吧!

笔者要指由于美3M公司早申请三元材料相关专利3M按照镍猛钴(NMC)循序命名三元材料所际普遍称呼三元材料NMC

内于发音习惯般称镍钴猛(NCM)带三元材料型号误解三元材料名称比333、442、532、622、811等都NMC顺序命名BASF则购买美阿贡家实验室(ANL)相关专利显示自与3M与众同并且拓展市场故意称三元材料NCM

三元材料(NMC)实际综合LiCoO2、LiNiO2LiMnO2三种材料优点由于Ni

、CoMn间存明显协同效应NMC性能于单组层状极材料认应用前景新型极材料

三种元素材料电化性能影响般言Co能效稳定三元材料层状结构并抑制阳离混排提高材料电导电性改善循环性能Co比例增导致晶胞参数ac减且c/a增导致容量降低

Mn存能降低本改善材料结构稳定性安全性高Mn含量降低材料克容量并且容易产尖晶石相破坏材料层状结构Ni存使晶胞参数ca增且使c/a减助于提高容量Ni含量高与Li+产混排效应导致循环性能倍率性能恶化且高镍材料pH值高影响实际使用

三元材料根据各元素配比同Ni+2+3价Co般认+3价Mn则+4价三种元素材料起同作用充电电压低于4.4V(相于金属锂负极)般认主要Ni2+参与电化反应形Ni4+继续充电较高电压Co3+参与反应氧化Co4+Mn则般认参与电化反应

三元材料根据组两基本系列：低钴称型三元材料LiNixMnxCo1-2xO2高镍三元材料LiNi1-2yMnyCoyO2两类型三元材料相图图所示外些其组比353、530、532等等

称型三元材料Ni/Mn两种金属元素摩尔比固定1维持三元渡金属氧化物价态平衡代表性产品333442系列三元材料组系列美3M专利保护范围内

类材料由于Ni含量较低Mn含量较高晶体结构比较完整具向高压发展潜力笔者消费电类锂离电池极材料产业化发展探讨文已经进行比较详细讨论

高镍三元NMC化式看平衡化合价高镍三元面Ni同具+2+3价且镍含量越高+3价Ni越高镍三元晶体结构没称型三元材料稳定两系列外其些组般都规避3M或者ANL、Umicore、Nichia专利发比532组原本SONY

松规避3M专利权宜计结现NMC532反倒全球畅销三元材料

三元材料具较高比容量单体电芯能量密度相于LFPLMO

电池言较提升近几三元材料力电池研究产业化韩已经取较进展业内普遍认NMC力电池未电汽车主流选择

般言基于安全性循环性考虑三元力电池主要采用333、442532几Ni含量相较低系列由于PHEV/EV能量密度要求越越高622韩越越受重视

三元材料核专利主要掌握美3M公司手阿贡家实验室(ANL)申请些三元材料(些包含于富锂锰基层状固溶体)面专利业界普遍认其实际意义并及3M

际三元材料产量比利Umicore并且Umicore3M形产研联盟外韩L&F本Nichia

(亚化)Toda Kogyo( 户田工业) 际主要三元材料产厂家德BASF则新加入三元新贵

值提际四电芯厂家(S

O N Y、Panasonic、Samsung SDI LG)三元材

料钴酸锂极材料面都相比例inhouse产能四家厂相于全球其电芯厂家技术幅领先重要体现

1、三元材料主要问题与改性手段

目前NMC应用于力电池存主要问题包括：

(1)由于阳离混排效应及材料表面微结构首充电程变化造NMC首充放电效率高首效般都于90%

(2)三元材料电芯产气较严重安全性比较突高温存储循环性待提高

(3)锂离扩散系数电电导率低使材料倍率性能理想

(4)三元材料颗粒团聚二球形颗粒由于二颗粒较高压实破碎限制三元材料电极压实限制电芯能量密度进步提升针些问题目前工业界广泛采用改性措施包括：

杂原掺杂提高材料所需要相关面性能(热稳定性、循环性能或倍率性能等)通极材料进行掺杂改性研究掺杂改性往往能改进某面或部电化性能且伴随着材料其某面性能(比容量等)降

NMC根据掺杂元素同：阳离掺杂、阴离掺杂及复合掺杂阳离掺杂研究实际效仅限于Mg、Al、Ti、Zr、Cr、Y、Zn几种般言NMC进行适阳离掺杂抑制Li/Ni

阳离混排助于减少首逆容量

阳离掺杂使层状结构更完整助于提高NMC倍率性提高晶体结构稳定性改善材料循环性能热稳定性效比较明显

阴离掺杂主要掺杂与氧原半径相近F原适量掺杂F促进材料烧结使极材料结构更加稳定F掺杂能够循环程稳定性物质电解液间界面提高极材料循环性能

混合掺杂般F种或者数种阳离同NMC进行掺杂应用比较广泛Mg-F、Al-F、Ti-F、Mg-Al-F、Mg-Ti-F几种组合混合掺杂NMC循环倍率性能改善比较明显材料热稳定性定提高目前际主流极厂家采用主要改性

NMC掺杂改性关键于掺杂元素何掺杂及掺杂量少问题要求厂家具定研发实力NMC杂原掺杂既前驱体共沉淀阶段进行湿掺杂烧结阶段进行干掺杂要工艺都收错效厂家需要根据自技术积累经济状况选择适技术路线所谓条条道通罗马适合自家路线技术

表面包覆NMC表面包覆物氧化物非氧化物两种见氧化物包括MgO、Al2O3、ZrO2TiO2几种见非氧化物主要AlPO4、AlF3、LiAlO2、LiTiO2等机物表面包覆主要使材料与电解液机械减少材料与电解液副反应抑制金属离溶解优化材料循环性能

同机物包覆减少材料反复充放电程材料结构坍塌材料循环

性能益NMC表面包覆降低高镍三元材料表面残碱含量比较效问题笔者面谈

同表面包覆难点首先于选择包覆物再采用包覆及包覆量少问题包覆既用干包覆前驱体阶段进行湿包覆都需要厂家需要根据自身情况选择合适工艺路线

产工艺优化改进产工艺主要提高NMC产品品质比降低表面残碱含量、改善晶体结构完整性、减少材料细粉含量等些素都材料电化性能较影响比适调整Li/M比例改善NMC倍率性能增加材料热稳定性需要厂家三元材料晶体结构相理解

2、三元材料前驱体产

NMC跟其几种极材料产程相比同处其独特前驱体共沉淀产工艺虽LCO、LMOLFP产采用液相产前驱体越越普遍且高端材料产更于数企业言固相仍几种材料主流工艺

三元材料(包括NCAOLO)则必须采用液相才能保证元素原水平均匀混合固相做独特共沉淀工艺使NMC改性相其几种极材料言更加容易且效明显

目前际主流NMC前驱体产采用氢氧化物共沉淀工艺NaOH作沉淀剂氨水络合剂产高密度球形氢氧化物前驱体该工艺优点比较容易控制前驱体粒径、比表面积、形貌振实密度实际产反应釜操作比较容易存着废水(含NH3硫酸钠)处理问题疑增加整体产本

碳酸盐共沉淀工艺本控制角度言具定优势即使使用络合剂该工艺产球形度颗粒碳酸盐工艺目前主要问题工艺稳定性较差产物粒径容易控制碳酸盐前驱体杂质(NaS)含量相氢氧化物前驱体较高影响三元材料电化性能并且碳酸盐前驱体振实密度比氢氧化物前驱体要低限制NMC能量密度发挥

笔者认本控制及高比表面积三元材料力电池实际应用角度考虑碳酸盐工艺作主流氢氧化物共沉淀工艺主要补充需要引起内厂家足够重视

目前内极材料厂家普遍忽视三元材料前驱体产研发部厂家直接外购前驱体进行烧结笔者要强调前驱体三元材料产至关重要前驱体品质(形貌、粒径、粒径布、比表面积、杂质含量、振实密度等)直接决定烧结产物理化指标

说三元材料60%技术含量前驱体工艺面相言烧结工艺基本已经透明所论本产品品质控制角度言三元厂家必须自产前驱体

事实际三元材料主流厂商包括Umicore、Nichia、L&F、Toda

Kogyo例外都自产前驱体自身产能足情况才适外购所内极厂家必须前驱体研发产引起高度重视

3、三元材料表面残碱含量控制

NMC(包括NCA)表面残碱含量比较高其实际应用比较突问题NMC表面碱性物质主要Li2CO3外部Li2SO4LiOH形式存

极材料表面碱性化合物主要住两面素第素实际产程锂盐高温煅烧程定挥发配料稍微提高Li/M比(即锂盐适量)弥补烧结程造损失少都少量Li剩余(高温Li2O形式存)温度降低室温Li2O吸附空气CO2H2O形LiOHLi2CO3等

第二素实验已经证实极材料表面性氧阴离空气CO2水反应碳酸根同锂离本体迁移表面并材料表面形Li2CO3程同伴随着材料表面脱氧形结构扭曲表面氧化物层任何种极材料要与暴露空气碳酸盐量少问题

表面碱性化合同种类极材料表面形难易程度般规律NCA

≈ 高镍NMC >低镍NMC ≈ LCO >LMO >LFP说三元或者二元材料表面残碱含量跟Ni含量直接关联

极材料表面残碱含量高给电化性能带诸负面影响首先影响涂布NCA富镍三元材料匀浆程容易形冻状主要表面碱性氧化物含量太高吸水所致表面碱性化合物电化性能影响主要体现增加逆容量损失同恶化循环性能

外于NCA富镍三元材料说表面Li2CO3高电压解电池胀气主要原带安全性面隐患降低表面残碱含量于三元材料力电池实际应用具非重要意义

目前内厂家普遍采用三元材料进行水洗较低温度二烧结(水洗

+

二烧)工艺降低NMC表面残碱含量表面残碱清洗比较彻底其弊端非明显处理三元材料倍率循环性能明显降达力电池使用要求并且水洗

+ 二烧增加本笔者并推荐

笔者认需要产综合采取系列措施才能效降低三元材料表面碱含量前驱体阶段需要控制氨水含量保护气氛压于高镍三元甚至需要加入适量添加剂降低碳硫含量

混料阶段严格控制Li/M比例烧结阶段优化烧结温度升温程序退火阶段控制氧压、降温速度车间湿度真空密封包装品材料

说前驱体始包装都需要严格控制材料与空气接触系列工艺措施综合使用效降低三元材料表面残碱含量即使未改性高镍622其表面pH值控制11左右另外表面包覆降低三元材料表面残碱含量效高镍NMC般都需要表面包覆改性

笔者要强调于极材料尤其NMCNCA表面残碱问题必须引起极材料产厂家高度重视虽能绝残留必须使其含量尽能低或控制稳定合理范围内(般500-1000

ppm)内NCA直能量产重要技术原产程疏忽温度、气氛环境湿度严格控制实现封闭产

4、高比表面积窄粒径布NMC产

用于HEVPHEV力电池要兼顾功率能量密度需求力型三元材料要求跟普通用于消费电产品三元材料满足高倍率需求必须提高三元材料比表面积增反应性面积跟普通三元材料要求相反

三元材料比表面积由前驱体BET所决定何保持前驱体球形度定振实密度前提尽能提高前驱体BET力型三元材料要攻克技术难题

般说提高前驱体BET需要调整络合剂浓度并且改变反应器些参数比转速温度流速等等些工艺参数需要综合优化才能至于较程度牺牲前驱体球形度振实密度影响电池能量密度

采用碳酸盐共沉淀工艺提高前驱体BET效途径笔者前面提碳酸盐工艺目前存些技术难题笔者认碳酸盐共沉淀工艺或许产高比表面积三元材料面发挥用武工艺值深入研究

力电池基本要求循环寿命目前要求与整车至少半寿命相匹配(8-10)100%DOD循环要达5000目前言三元材料循环寿命能达目标目前际报道三元材料循环记录Samsung

SDI制作NMC532三元电芯温0.5C循环寿命接近3000

笔者认三元材料循环寿命进步提高潜力除笔者前面提杂原掺杂、表面包覆等素外控制产品粒径布重要途径力电池说点尤重要我知道通产三元材料粒径布较宽般1.2-1.8间宽粒径布必造颗粒颗粒Li渡金属含量同

精细元素析结表明颗粒Li镍含量高于平均值(Li镍量)颗粒Li镍含量低于平均值(Li镍足)充电程由于极化原颗粒总度脱锂结构破坏并且充电态高镍颗粒与电解液副反应更加剧烈高温更加明显些都导致颗粒循环寿命较快衰减颗粒情况相反

说材料整体循环性能实际由颗粒所决定制约三元材料循环性进步提升重要素问题3C电池体现其循环性要求达500已于循环寿命要求达5000力电池言问题非重要进步提升三元材料循环性必须产粒径均匀致(粒径布于0.8)三元材料尽能避免颗粒颗粒存给工业化产带挑战NMC粒径布完全取决于前驱体我再看前驱体产三元材料重要意义于氢氧化物共沉淀工艺使用普通反应器能产粒径布于1.0前驱体颗粒需要采用特殊设计反应器或者物理级技术进步减前驱体粒径布采用级机颗粒颗粒离前驱体粒径布达0.8除颗粒颗粒前驱体产率降低实际较增加前驱体产本

达原材料综合利用降低产本厂家必须建立前驱体收再处理产线需要厂家综合权衡利弊选择合适工艺流程

窄粒径布三元材料实际应用极片涂布致性明显提高除增加电芯循环寿命外降低电池极化改善倍率性能内三元厂家由于技术水平限制目前没认识问题重要性笔者认窄粒径布力型三元材料重要技术指标希望问题能够引起内厂家高度重视5三元材料安全性问题

三元材料电芯相与LFPLMO电芯言安全性问题比较突主要表现充针刺条件容易关电芯胀气比较严重高温循环性理想等面笔者认三元电芯安全性需要同材料本身电解液两面着手才能收比较理想效

NMC材料自身言首先要严格控制三元材料表面残碱含量除笔者面讨论措施表面包覆非效般言氧化铝包覆见效明显氧化铝即前驱体阶段液相包覆烧结阶段固相包覆要都起错效

近几发展起ALD技术实现NMC表面非均匀包覆数层Al2O3实测电化性能改善比较明显ALD包覆造每吨5千1万元本增加何降低本仍ALD技术实用化前提条件

其要提高NMC结构稳定性主要采用杂原掺杂目前使用较阴离阳离复合掺杂提高材料结构热稳定性都益另外Ni含量必须考虑素于NMC言其比容量随着Ni含量升高增加我要认识提高镍含量引起负面作用同非明显

随着镍含量升高NiLi层混排效应更加明显直接恶化其循环性倍率性能且提高镍含量使晶体结构稳定性变差表面残碱含量随升高些素都导致安全性问题比较突尤其高温测试条件电芯产气非严重三元材料并镍含量越高越必须综合权衡各面指标要求

笔者认高镍三元材料单独使用限能70%镍含量再高高镍带各种负面影响足抵消容量提升优势偿失

另外笔者要指需要严格控制品细粉含量细粉颗粒两同概念细粉形貌规则且粒径于0.5微米颗粒种颗粒仅且规则实际产难除给极材料使用留安全隐患何控制并除材料细粉产重要问题

三元电芯安全性需要结合电解液改进才能比较解决关于电解液块涉及技术机密较公报道资料少般说三元材料DMC体系电化性能要于DEC添加PC减少高电压副反应混合LiBOBLiPF6用于电解质盐提高三元材料高温循环性能

电解液改性目前主要特种功能添加剂面功夫目前已知添加剂包括VEC、DTA、LiDFOB、PS等等都改善三元电芯电化性能需要电芯厂家电解液产商联合攻关研究适合于三元材料电解液配6三元材料市场应用析三元材料始作钴酸锂替代材料发展起普遍预计钴酸锂快三元材料所取代数十钴酸锂3C电池位非没减弱两更乘着Apple高电压东风位愈发难撼2013钴酸锂销量仍占据超50%全球极材料市场份额

笔者看三元材料未数内难3C领域取代钴酸锂

主要面单独使用三元材料难满足智能手机电压平台面硬性要求另面三元材料二颗粒结构难做高压实使三元材料电池体积能量密度仍能达高端(高压实高电压)钴酸锂水平未数内三元材料3C领域仍辅助角色

单晶高压三元材料高压电解液熟能3C领域获更加广泛应用相关析参阅笔者前发表消费电类锂离电池极材料产业发展探讨文事实笔者倾向于认三元材料更加适用于电工具力电池领域近两电汽车力电池能量密度要求明显增加趋势已经汽车厂商始HEVPHEV试验三元电芯

仅仅能量密度要求言HEV能量密度要求较低LMO、LFPNMC电芯都满足要求PHEV能量密度要求较高目前NMC/NCA电芯满足PHEV要求受Tesla力电池技术路线影响NMC必EV扩应用趋势

目前本韩已经力电池研发重点LMO电池转移NMC电池趋势非明显家工信部给新能源汽车力电池企业达三硬指标2015单体电池能量密度180Wh/kg(模块能量密度150

Wh/kg)循环寿命超2000或历寿命达10本低于2元/Wh目前NMC电芯同满足前三硬指标

笔者认NMC必未力电池主流极材料LFPLMO由于自身缺点限制能屈居配角位

现阶段业内比较致看NMC力电池趋势,未3-5内高端三元体系力锂电池呈现供应求局面短期看,目前内力锂电池仍磷酸铁锂主锰酸锂辅内锂电池电汽车企业通磷酸铁锂材料掌握2-3内形熟电池技术提高技术水平再渡三元材料技术路线

材料电芯厂家加紧三元材料面布局比较迫切战略问题

笔者谈谈三元材料本问题NMC相LMOLFP言本较高已力捧LFP初衷目前内质量较三元材料价格般15-18万元/吨力型高端LMO般8万元左右目前品质较LFP价格已经降10万元左右且LMOLFP本都进步降空间比LMO降6万元、LFP降6-8万元都能

本制约三元材料规模应用于力电池关键素我简单析三元材料面金属本比例发现单原材料产工艺降低本空间其实并

笔者认比较现实途径能两条进步提高NMC产品质量期达超循环寿命我比较单循环本增加循环寿命疑较程度降低力电池全寿命期间整体使用本需要企业具备强研发技术实力并且增加产本

虽际极材料巨普遍采用策略目前内极材料厂家利润率研发水平言条道路其实艰难

另外条途径建立完整电池收体系充利用金属资源类似西家通家立强制收废旧锂电笔者简单计算表明扣除收工艺本(收CoNiMnFe太便宜没收价值)收金属概弥补20%-30%原材料本终三元材料本10%-20%左右降空间

考虑三元电芯高能量密度三元电芯每Wh本跟LFPLMO电池相比竞争力需要内两家能够产业链进行整合领军企业金属矿物原材料、三元材料产、电芯制作电池收几领域定业务重叠才能限度实现资源优化配置降低产本

笔者认前内极厂商研发技术力量普遍薄弱情况资源利用率(本)产品品质面取比较适平衡迅速拓展市场跟际产业巨相抗衡效途径