Cátodo de batería litio es el material más crítico para las baterías de litio
Las baterías de litio están compuestas principalmente por el cátodo de batería litio, el material del ánodo, el diafragma, el electrolito y la carcasa de la batería. El cátodo de batería litio es el factor decisivo en el rendimiento electroquímico de las baterías de litio, ya que determina directamente la densidad de energía y la seguridad de la batería, lo que a su vez afecta al rendimiento general de la misma.
El coste del cátodo de batería litio es la mayor proporción del coste de material de las baterías de litio, representando el 45%, y su coste también determina directamente el coste global de la batería, por lo que el cátodo de batería litio tiene un papel fundamental en las baterías de litio y lidera directamente el desarrollo de la industria de baterías de litio.
En la composición del coste de los vehículos eléctricos, el sistema de alimentación representa la mayor proporción, casi el 50%, el sistema de alimentación se compone principalmente de la batería, el motor y el control eléctrico, de los cuales la batería es el núcleo, el coste representó el 76%, el motor representó el 13%, el control eléctrico representó el 11%; en la composición del coste del sistema de la batería, el electrodo positivo en el coste de la batería representó alrededor del 45%, el electrodo negativo en el coste de la batería representó alrededor del 10%, el diafragma en el coste de la batería representó alrededor del 10%, el electrolito en el coste de la batería representó alrededor del 10%, otros componentes representaron alrededor del 25%.
Composición del cátodo de batería litio
El cátodo de batería de litio se compone principalmente de materiales activos, agentes conductores, disolventes, aglutinantes, fluidos colectores, aditivos, materiales auxiliares, etc.
Las principales materias primas del cátodo de batería litio son el sulfato de níquel, el sulfato de manganeso, el sulfato de cobalto, el níquel metálico, el carbonato de litio de grado de batería, el hidróxido de litio de grado de batería, y las principales materias auxiliares son la sosa cáustica, el amoníaco, el ácido sulfúrico, etc. Estas materias primas y auxiliares son principalmente productos químicos a granel y el suministro del mercado es relativamente adecuado. Cabe señalar que los precios de las sales de sulfato y litio, entre los productos químicos mencionados, han fluctuado considerablemente en el pasado. La principal fuente de energía utilizada en el proceso de producción es la electricidad, que es suministrada directamente por el departamento local de suministro de energía.
Clasificación del cátodo de batería litio
Las baterías de litio se clasifican según el sistema de cátodo de batería litio y, en general, pueden clasificarse como LCO, LMO, LFP, NCM y NCA. Entre ellos, el LFP se utiliza principalmente en el mercado de vehículos de nueva energía y de baterías de almacenamiento de energía, mientras que los materiales ternarios se utilizan ampliamente en los mercados de turismos de nueva energía, motos eléctricas, bicicletas eléctricas y baterías de herramientas eléctricas.
El cátodo de batería litio tiene mejores propiedades electroquímicas y de procesamiento, así como una capacidad específica relativamente alta, pero el material de cobalto de litio tiene un coste elevado (el metal de cobalto es caro), una vida útil baja y un rendimiento de seguridad deficiente. En comparación con el cobalto de litio, el manganato de litio tiene las ventajas de la abundancia de recursos, el bajo coste, la ausencia de contaminación, el buen rendimiento de la seguridad y el buen rendimiento de la multiplicación; sin embargo, su menor capacidad específica y su escaso rendimiento en los ciclos, especialmente en los ciclos a alta temperatura, hacen que su aplicación sea más limitada.
El fosfato de litio y hierro es barato, respetuoso con el medio ambiente, con altas prestaciones de seguridad, mejor estabilidad estructural y rendimiento de los ciclos, pero su densidad energética es baja y su rendimiento a baja temperatura es deficiente. Los materiales ternarios de níquel-cobalto-manganeso combinan las ventajas del cobalato de litio, el niquelato de litio y el manganesoato de litio, y se produce un evidente efecto de sinergia ternaria. En comparación con el fosfato de hierro de litio y el manganato de litio cátodo de batería litio, los materiales ternarios tienen una mayor densidad energética y una mayor autonomía.
Cadena industrial del cátodo de batería litio
El cátodo de batería litio es la materia prima más importante para las baterías de iones de litio. El cátodo de batería litio es una materia prima mineral como el litio, el cobalto y el níquel, combinada con agentes conductores y aglutinantes para hacer precursores. Los precursores se sintetizan mediante un proceso determinado para producir cátodo de batería litio, que se utiliza en diversas aplicaciones.
El cátodo de batería litio es un factor decisivo en el rendimiento electroquímico de las baterías de litio, y desempeña un papel principal en la densidad energética y el rendimiento de seguridad de la batería, y el coste del cátodo de batería litio también es elevado. El campo de la fabricación de baterías de litio se divide principalmente en baterías de litio de potencia, baterías de litio de consumo y baterías de litio de almacenamiento de energía, que se utilizan en última instancia en vehículos eléctricos, teléfonos móviles, ordenadores cómodos y estaciones de almacenamiento de energía.
En la actualidad, el litio, el cobalto, el níquel, el manganeso, el hierro y otros recursos metálicos son las materias primas más importantes para el electrodo positivo de las baterías de litio. Además, los materiales auxiliares, como los agentes conductores y los adhesivos, son también las principales materias primas del cátodo de batería de litio.
El mercado del cátodo de batería litio tiene mucho margen de crecimiento y de rápida expansión de la capacidad
Tamaño del mercado del cátodo de batería litio
El precio del cátodo de batería litio también ha experimentado un aumento relativamente grande debido a la fuerte subida de los precios de los metales de entrada, como el litio, el cobalto y el níquel. El cátodo de batería litio en China alcanzará un valor de producción de 141.910 millones de RMB en 2021, un aumento del 123,1% interanual, superando el aumento del valor de producción en 2017.
Según los datos, en 2021, los envíos de baterías de iones de litio en China ascendieron a 1.094.000 toneladas, lo que supone un aumento significativo del 98,5% interanual. Entre ellos, los envíos de fosfato de hierro de litio cátodo de batería litio de 455.000 toneladas, lo que representa el 41,6%, los envíos de cátodo de batería litio ternario de 422.000 toneladas, lo que representa el 38,6%, los envíos de fosfato de hierro de litio superar cátodo de batería litio ternario. previsión para 2025 los envíos de cátodo de batería litio de China llegará a 4,71 millones de toneladas, el espacio de crecimiento del mercado.
Según los datos, la producción total del cátodo de batería litio 2022 de China alcanzó las 720.200 toneladas en el primer semestre del año, con un aumento del 54,6% interanual, de las cuales la producción acumulada de materiales de fosfato de hierro y litio fue de 384.700 toneladas, con un aumento interanual de hasta el 119,1%, que representa el 53%; la producción acumulada del cátodo de batería litio ternario fue de 263.800 toneladas, con un aumento interanual del 45,9%, que representa el 37%.
Los envíos de fosfato de hierro de litio y material principal de cátodos ternarios de China en el primer semestre del año alcanzaron las 411.000 y 280.000 toneladas, con un aumento del 136% y el 48% interanual. Con las ventajas de su bajo coste y su gran seguridad, las baterías de litio-hierro-fosfato han superado a las ternarias en cuanto a producción e instalación en vehículos.
De enero a julio de 2022, la base instalada acumulada de baterías de energía en China fue de 134,3 GWh, lo que representa un aumento interanual acumulado del 110,6%. Entre ellas, la base instalada acumulada de baterías ternarias fue de 55,4 GWh, lo que supone el 41,3% de la base total instalada, con un crecimiento interanual acumulado del 55,7%; la base instalada acumulada de baterías de litio-fosfato de hierro fue de 78,7 GWh, lo que supone el 58,6% de la base total instalada, con un crecimiento interanual acumulado del 180,9%, mostrando un rápido impulso de crecimiento.
Panorama competitivo de cátodo de batería litio
El cátodo es el más competitivo de los cuatro materiales principales, con una concentración de la industria relativamente fragmentada. La CR6 del cátodo de batería litio alcanza el 38% en 2020, y la concentración de la industria es sólo la mitad de la del separador de baterias, el electrolito y el cátodo.
En el futuro, a medida que los fabricantes de baterías, las grandes empresas químicas y los fabricantes de minerales de primera línea entren en el campo del cátodo de batería litio a través de las fronteras, la competencia en toda la industria puede volverse más intensa, y el patrón general de la industria aún puede cambiar significativamente. El panorama competitivo de la industria del cátodo ternario de batería litio está fragmentado pero es estable. En la actualidad, la capacidad de producción mundial de materiales ternarios se encuentra principalmente en China, Corea del Sur y Japón.
Entre ellos, los envíos de material ternario de China representaron el 58,77% de los envíos mundiales de material ternario en 2021, representando más de la mitad del total, con NCM como producto principal, el material ternario de Japón es principalmente NCA, y Corea del Sur tiene tanto NCM como NCA.
Rápida expansión de la construcción de capacidad anódica
Según las estadísticas, la escala de expansión actual del fosfato de hierro y litio ha alcanzado los 8 millones de toneladas, la escala de expansión del material ternario se acerca a los 1,8 millones de toneladas, y la escala de expansión combinada del cátodo de batería litio ha alcanzado los 9,8 millones de toneladas. El ciclo de expansión del cátodo de batería de litio y fosfato de hierro es relativamente corto, bajo la condición de tecnología madura, el ciclo de expansión en 6-10 meses. Con el aumento de la demanda de vehículos de nueva energía, almacenamiento de energía y otros terminales, los fabricantes de fosfato de hierro y litio cátodo de batería litio seguirán aumentando su propia inversión en capacidad para encontrar el objetivo adecuado para la inversión en expansión.
Según las estadísticas, en 2022, los principales fabricantes de cátodo de batería litio hierro fosfato alcanzarán 1.626.500 toneladas de capacidad de producción, según la planificación de la capacidad de varios fabricantes, en 2025 la capacidad de cátodo de batería litio hierro fosfato superará las 4.177.500 toneladas.
La expansión de la capacidad de los fabricantes de cátodo ternario de batería litio es relativamente fácil, el tiempo de expansión de 10.000 toneladas de cátodo ternario de batería litio (tiempo de construcción de la línea de producción) es de unos 1-1,5 años, no hay factores límite de la capacidad de producción. Y las baterías ternarias en el mercado de turismos de nueva energía es una de las tendencias identificadas, la demanda del mercado de cátodo de batería litio ternario ascendente seguirá aumentando en el futuro, para satisfacer la demanda de los fabricantes de baterías descendentes, los fabricantes de material de cabeza se inclinarán más por ampliar la producción en zonas cercanas a los clientes, cerca de los recursos o con menores costes de los factores.
En 2022, la capacidad de producción de los principales fabricantes de cátodo ternario de batería litio alcanzará las 976.600 toneladas, y según los planes de capacidad de cada fabricante, la capacidad de producción de cátodo ternario de batería litio superará las 1.959.100 toneladas en 2025.
Medición de la demanda del cátodo de batería litio
Según las estimaciones, la demanda mundial de baterías de litio entre 2022 y 2025 será de 675,84, 1025,69, 1455,07, 2065,73 GWh, lo que corresponde a una demanda de cátodo de batería litio (principalmente fosfato de hierro-litio, materiales ternarios) de 1,331 millones de toneladas, 2,023 millones de toneladas, 2,874 millones de toneladas, 4,086 millones de toneladas, respectivamente.
2021 -2025 la demanda de baterías de litio cátodo de batería litio tasa de crecimiento anual compuesto del 48,9%, de los cuales fosfato de litio hierro, materiales ternarios tasa de crecimiento anual compuesto del 53,9%, 37,1%, respectivamente. Se espera que la capacidad de producción de cátodo de batería litio existente satisfaga la demanda instalada de baterías de litio en los próximos cinco años.
