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【天风有色】预锂化的推广与金属锂的崛起

机构研报精选   / 2020-02-27 08:26 发布

形成SEI膜会让电池损失10%的能量密度:锂离子电池的电量取决于其中可以在正负极之间移动的锂离子。目前锂离子电池中的锂离子全部来自正极,磷酸铁锂正极可以脱嵌约90%的锂离子,对三元来说可以自由移动的锂离子更加可贵,因为NCM811和NCA正极只能脱嵌约80%的锂离子。约有10%的锂离子在首次充电进入负极(石墨负极)时会与电解液等物质形成SEI膜而无法继续自由移动。硅材料的表面积高于石墨,如果采用硅碳负极,会损失更多的锂离子(15%-35%)。


预锂化可以挽回大部分SEI膜的损失。预先在负极加入的锂可以替代从正极移动的锂离子形成SEI膜从而挽回能量密度的损失。特别是对于形成SEI膜损失更大的硅碳负极进行预锂化的必要性更强。目前行业重点发展的是采用锂箔补锂和金属锂粉(SLMP)补锂。稳定化金属锂粉是用碳酸锂等对锂粉进行钝化处理后的粉末,对负极进行预锂化处理后,可以降低40%的负极首次不可逆容量。金属锂箔的效果则更加突出,预锂化后可以将硅碳负极的首次库伦效率从73.6%提升至94.9%,也就是降低了80.7%的负极首次不可逆容量,可能成为未来主要的预锂化方式。


预锂化带来单位千瓦时的材料变化。预锂化等于使用锂提升了电池的能量密度,单位千瓦时对锂的需求变化不大,但产品结构会从锂盐倾向于锂金属。预锂化带来的有效提升能量密度8%以上,除了锂以外的正极、负极、电解液、铜箔铝箔集流体等材料的需求可能相应降低。


锂箔价格在999万/吨以下时电池可平价提高能量密度。锂箔在预锂化过程中,几乎所有的锂都可以增加电池的电量。按照三元电池3.7V来计算,每增加1KWH需要锂箔70克。按照700元/KWH的电池价格来计算,不计预锂化工艺费用,每吨锂箔价格在999.6万元以下,下游就可以在不增加成本的情况下提升能量密度。目前金属锂的价格59.5万元/吨,含量折合碳酸锂11.26万元/吨,距离下游可接受的价格空间较大。


期待金属锂的崛起。预锂化在动力电池中渗透率达到100%,则每年动力电池的需求中8%-15%需要以金属锂的方式提供,如果预锂化渗透率快速提高,不排除金属锂价格独立上涨的可能。


推荐赣锋锂业:赣锋锂业金属锂产能全球第一,截至2018年末公司拥有金属锂产能1600吨,如果金属锂价格走出独立行情,公司有望成为最受益标的之一。威华股份子公司致远锂业设计金属锂产能1000吨,同样值得关注。


风险提示:锂价大幅下跌的风险,预锂化推广进度低于预期的风险等。