動力型鎳鈷錳酸鋰材料

　　一直以來，動力電池的路線存在很大爭議，因此磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料等路線都有被采用。國內(nèi)動力電池路線以磷酸鐵鋰為主，但隨著特斯拉火爆全球，其使用的三元材料路線引起了一股熱潮。

　　磷酸鐵鋰雖然安全性高，但其能量密度偏低軟肋無法克服，而新能源汽車要求更長的續(xù)航里程，因此長期來看，克容量更高的材料將取代磷酸鐵鋰成為下一代主流技術(shù)路線。

    從目前的工業(yè)水平及技術(shù)進度來看，鎳鈷錳酸鋰三元材料最有可能成為國內(nèi)下一代動力電池主流材料。今年以來，國內(nèi)陸續(xù)推出三元路線的電動車，如北汽E150EV、江淮IEV4、奇瑞EQ等，單位重量密度較磷酸鐵鋰電池有很大提升。

　　隨著三元動力電動車在國內(nèi)逐漸形成銷量，動力三元材料銷量將大增，其總需求量在明年有望超過鈷酸鋰的需求量。

　　碳納米管

　　碳納米管不屬于新東西，其之前作為儲氫材料被廣泛研究，但其用在鋰電池內(nèi)的時間卻較晚。2009年就有碳納米管出售，由于價格太高，幾乎無人問津。如今隨著工藝改進，成本下降，及鋰電內(nèi)部體系的更高要求，碳納米管逐漸被電芯企業(yè)認可。

    如今鋰電池的容量和功率越來越高，碳納米管的優(yōu)異性能派上用場。碳納米管作為鋰電池導(dǎo)電劑的優(yōu)勢有：1)導(dǎo)電性能優(yōu)異，其電阻率為2-6*10-4?.cm；2)具有100:1左右的長徑比，在導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)中充當“導(dǎo)線”；3)機械強度和力學(xué)性能優(yōu)異，能有效地增強活性材料的韌性和抗應(yīng)變能力，從而提高電極的循環(huán)壽命；4)優(yōu)異的熱傳導(dǎo)性，碳納米管室溫下的熱傳導(dǎo)性可達到6000w/m/k,能有效傳遞電池充放電時集聚的熱量，特別是高倍率情形下。

　　隨著高容量和高倍率電芯的興起，碳納米管將獲得廣泛的應(yīng)用。

　　涂覆隔膜

　　鋰電池的發(fā)展趨勢是高容量、高倍率，在性能不斷提高的同時，對安全性也提出了新的要求。隔膜對鋰電池的安全性至關(guān)重要，這要求隔膜具有良好的電化學(xué)和熱穩(wěn)定性，以及反復(fù)充放電過程中對電解液保持高度浸潤性。目前的隔膜是聚乙烯和聚丙烯材質(zhì)，這兩類隔膜的熔點分別為130℃和150℃，它們在較高溫度時容易收縮或熔融，引起正極和負極之間的直接接觸，導(dǎo)致短路，從而導(dǎo)致如電池爆炸類意外事故。

    因此涂覆隔膜應(yīng)運而生，涂覆隔膜是指在基膜上涂布PVDF等膠黏劑或陶瓷氧化鋁。涂覆隔膜的作用是：1)提高隔膜耐熱收縮性，防止隔膜收縮造成大面積短路；2)涂覆材料熱傳導(dǎo)率低，防止電池中的某些熱失控點擴大形成整體熱失控。

　　隨著高電壓鋰電芯的發(fā)展及對鋰電池安全性的日益重視，高端數(shù)碼產(chǎn)品將廣泛使用采用一面涂陶瓷一面涂膠的濕法涂層隔膜，高端動力電池則采用濕法陶瓷隔膜。

　　陶瓷氧化鋁

　　在涂覆隔膜中，陶瓷涂覆隔膜主要針對動力電池體系，因此其市場成長空間較涂膠隔膜更大，其核心材料陶瓷氧化鋁的市場需求將隨著三元動力電池的興起而大幅提升。

　　近兩年陶瓷涂層隔膜的專利增長較快，截至日前關(guān)于陶瓷涂覆隔膜的發(fā)明專利24篇，其中19篇系2013-2014年申請。

    用于涂覆隔膜的陶瓷氧化鋁的純度、粒徑、形貌都有很高要求，日本、韓國的產(chǎn)品較成熟，但價格比國產(chǎn)的貴一倍以上。因此國內(nèi)目前多家企業(yè)在研發(fā)陶瓷氧化鋁，希望減少進口依賴。

　　高電壓電解液添加劑

　　提高電池能量密度乃鋰電池的趨勢之一，目前提高能量密度方法主要有兩種：一種是提高傳統(tǒng)正極材料的充電截止電壓，如將鈷酸鋰的充電電壓提升至4.35V、4.4V。但靠提升充電截止電壓的方法是有限的，進一步提升電壓會導(dǎo)致鈷酸鋰結(jié)構(gòu)坍塌，性質(zhì)不穩(wěn)定；另一種方法則是開發(fā)充放電平臺更高的新型正極材料，如富鋰錳基、鎳鈷酸鋰等。

    正極材料的電壓提升后，需要與之配套的高電壓電解液。添加劑對電解液的高電壓性能起到關(guān)鍵性作用，其成為近年來的研發(fā)重點。截至日前，國內(nèi)共56篇高電壓電解液添加劑相關(guān)發(fā)明專利，2012-2014年共50篇，占比94%。

　　水性粘結(jié)劑

　　目前正極材料主要使用PVDF做粘結(jié)劑，用有機溶劑進行溶解。負極的粘結(jié)劑體系中有SBR、CMC、含氟烯烴聚合物等，也會用到有機溶劑。在電極片制作過程中，需要將有機溶劑烘干揮發(fā)，這既污染環(huán)境，又危害員工健康。干燥蒸發(fā)的溶劑需用特殊的冷凍設(shè)備收集并加以處理，且含氟聚合物及其溶劑價格昂貴，增加了鋰電池的生產(chǎn)成本。另外，SBR/CMC粘結(jié)劑在加工過程中易粘輥，且難以用于正極片制備，使用范圍受到限制。

    出于環(huán)保、降低成本、增加極片性能等需求考量，水性粘結(jié)劑有望得到廣泛應(yīng)用。截至目前“鋰電池水性粘結(jié)劑”相關(guān)發(fā)明專利62篇，其中2011-2014年共49篇，占比79%。

　　目前雖然水性粘結(jié)劑的粘結(jié)性等性能與PVDF、SBR相比仍存在差距，且成本較傳統(tǒng)粘結(jié)劑偏高，但隨著技術(shù)的不斷提升，水性粘結(jié)劑的市場需求會越來越大，并逐步進行對SBR、PVDF的替代。