锂离子电池产业作为中国“十二五”和“十三五”期间重点发展的新能源、新能源汽车和新材料三大产业中的交叉产业,在《中国制造2025》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》、《新材料产业发展指南》等一系列战略规划政策的指引下,飞速发展。目前用于消费电子、新能源乘用车、电动物流车等领域的锂离子电池主要采用了钴酸锂、三元、高镍等正极材料。这些材料都含有钴元素。但钴元素存在以下风险:1)我国钴资源不足,电动汽车发展将受制于人。我国钴资源储量仅占全球总量的1%,因此钴资源十分短缺,每年自产矿石钴金属量不足2000吨,进口依赖度在90%以上。2)钴的价格高,是镍的2-6倍,是锰的20-60倍。3)钴资源集中在非洲地区。4)钴资源掌握在嘉能可等少数几个寡头手中,极易被他们用来炒作盈利,从而导致价格的剧烈波动。
本标准规定的镍锰铝材料不含有钴元素,主要是单晶体系的材料,因此可以做成高电压,提高材料的能量密度。扣电4.3V容量可以达到180mAh/g;4.4V可以达到190mAh/g,4.45V可以达到200mAh/g,基本达到镍钴锰酸锂811的水平。该产品的平均电压也比镍钴锰酸锂高出20mV-50mV。该产品的首次充放电效率大约在86%-88%,也基本与镍钴锰酸锂单晶材料持平。产品做成单晶后,极片密度也可以达到与镍钴锰酸锂相同的水平(大约3.5g/cm3-3.6g/cm3)。材料的残余碱含量(碳酸锂和氢氧化锂)大约为0.2%-0.3%,与镍钴锰酸锂622处于相同水平,可以保证电池不会产生过多的气体。材料的比表面积大约为0.4m2/g-0.9m2/g,粒度D50大约为3μm-5μm,可以保证材料的循环寿命在3000周以上(全电池4.2V-4.3V)。因此,该产品可以实现低电压下的长寿命,也可以实现高电压下的高能量密度。
目前国内外尚无相关标准。本项目规定的镍锰铝酸锂产品具有资源丰富,产品性能较好等优势,制定相应的行业标准可以规范和引导行业的良性发展。