表“锂”山河,绿“电”中国

2022-05-13 22:15:34, 默克分析化学 默克生命科学


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锂电简介二三事

号外号外!最近“宁王”要反,股票跌的那叫一个惨呐,可惜绿电创业未半,而中道崩殂。

瞎说,默克带着锂电解决方案进场了,且看锂电未来新发展

1.1碳中和计划

在全球变暖的大背景下,碳中和逐渐成为全球共识,进入加速发展期。如下图所示,自2019年以来,全球范围内,主要的国家、经济体都发布了碳中和计划。中国成立了高规格的碳达峰、碳中和领导小组,“碳中和“与”碳达峰“在国内正如火如荼地进行。

国家

时间

协议名称

具体内容

178个国家

2016年

巴黎协定

1.长期目标是将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在 2 摄氏度以内,并努力将温度上升幅度限制在 1.5  摄氏度以内。

2.全球温室气体排放要 在 2030 年前降低到比 1990 年水平至少低 40%,在 2050 年前达到净零排放,然后实现负排放

欧盟

2019年

12 月

欧洲绿色新政

1.上调了欧盟 2030 年和 2050 年减排目标,并且实现经济增长与资源消耗脱钩

2.初步明确了重点领域实现目标的政策路径与资金渠道,实施“可持续欧洲投资计划” 

3.明确施新政的主要保障措施,集中在支持研究和创新、激活教育和培训、国际合作以及公众参与

2020年

12 月 

欧盟峰会

27个成员国领导人就更高减排目标达成一致

2021年

7月 

Fit for 55

提出了包括能源、工业、交通、建筑等在内的 12 项更为积极的系列举措

中国

2020年

9月

联合国大会 

中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于 2030 年前达到峰值,努力争取 2060 年前实现碳中和

2021年

3月

十四五规划与 2035 年远景目标纲要

十四五期间单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低 13.5%、 18%,落实 2030 年应对气候变化国家自主贡献目标,努力争取 2060 年前实现碳中和

2021年

10月 

碳达峰碳中和工作意见

1.到 2030 年,单位国内生产总值能耗大幅下降,单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 65%以上

2.非化石能源消费比重达到 25%左右,风电、太阳能发电总装机容量达到 12 亿千瓦以上;森林覆盖率达到 25%左右,森林蓄积量达到 190 亿立方米,二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降

3.到 2060 年,碳中和目标实现,非化石能源消费比重达到 80%以上

美国

2021年

1月 

重返巴黎协定后的新政

1.拿出 2 万亿美元,用于基础设施、清洁能源等重点领域的投资

2.通过向可再生能源过渡实现无碳发电,到 2050 年,让美国实现碳中和

2021年

12月 

全面计划

十年内温室气体排放减少 65%,2032 年减少50%碳排放,2045 年实现“净 零”排放目标,在 2050 年达到完全的碳中和


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从能源结构转型的角度看,全球主要经济体试图构建新能源经济链,碳中和目标主要围绕两方面,一是在发电侧使用风电、光电等清洁电能,二是在用能侧实现电气化替代,因此现阶段交通行业电动化成为节能减排的主要途径,动力电池是新能源车产业核心环节。


1.2锂电池技术浅析

如同其他电池一样,锂电池主要由三部分组成:两个电极(正极与负极)和导电的电解液。如图所示,锂离子电池的充放电主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。充电时,Li+ 从正极脱嵌,经过电解液嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。

常用的正极材料有两种结构。LiCoO2具有分层菱形结构,该结构使得Li+二维扩散与金属离子平面平行。另外,LiMnO4具有便于Li+三维扩散的尖晶石结构。LiCoO2及其复合金属化合物(Ni-或者Al-替代)由于其良好的性能是目前应用广泛的正极材料。相对于LiCoO2,Mn基尖晶石结构的材料性能要略差一些,但成本较低。常用的电解质材料包括LiBF4,LiPF4。电极材料的选择对电池性能的优化至关重要,新型的正极材料包括符合金属氧化物,如LiMn1.5Ni0.5O4;金属磷化物,如LiCoPO4。氧化物如Li4Ti5O12 和SnO2 也可以用作负极材料的替代产品。

目前在车用动力源方面,主要有四种技术路线:锂离子电池、氢燃料电池、超级电容和铝空气电池。其中锂离子电池、超级电容和氢燃料电池得到广泛的应用,而铝空气电池尚处于实验室研究阶段。

能源补给方面,锂离子电池、超级电容适用于纯电动汽车,但是需要外部充电,而氢燃料电池汽车则需要外部氢气加注,铝空气电池则需要补充铝板和电解液。就目前来看,锂离子电池在未来相当长的一段时间内还是要占据主要发展空间的。

就动力电池而言,目前,我国主要以三元锂电池和磷酸铁锂电池应用为主,在系统集成技术及能力方面取得较大进展和突破。采用磷酸铁锂材料的动力电池系统的能量密度达到90Wh/kg,采用三元材料(18650圆柱形动力电池)的动力电池系统的能量密度达到110Wh/kg。

三元和磷酸铁锂电池目前齐头并进。磷酸铁锂电池和三元锂电池各具优势,磷酸铁锂电池的正极使 用磷酸铁锂(LiFePO4),而三元锂电池的正极使用镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn)或铝(Al)三 种材料。三元锂电池表现出比磷酸铁锂电池更高的能量密度(更长的车辆续航),但镍元素使得 三元锂电池在高温下稳定性较差(分解温度约 200℃),相对来说会更容易自燃;但是由于包含了稀有金属材料, 三元锂电池的成本也较磷酸铁锂更高,对上游材料价格的波动更敏感。与之相比,磷酸铁锂电池 具有成本低、热稳定性强(分解温度约 600℃)和电循环寿命长的优势。但磷酸铁锂电池的能量 密度目前还不及三元锂电池,在低温下性能较差。


项目

能量密度

热稳定性

低温下性能

使用寿命

成本

磷酸铁锂电池

较低

较强

较差

较长

较高

三元锂电池

较高

较弱

较好

较短

较低



2

默克锂电解决方案

2.1锂电池研发流程


如下图所示,整个锂电池的研发流程可以分为材料研发、设备设计以及电池生产三大环节。

2.2默克的材料解决方案


我们知道您在将新产品推向市场的每个阶段都有特殊需求。作为全球合作伙伴,我们通过优质的特种化学品组合为您提供支持。

我们创新的尖端电池材料将会帮助全球电池制造商研发、生产性能更安全、运行时间更长、功率更高和使用寿命更长的电池。我们的产品将会具有无与伦比的批次一致性、高纯度和高质量。

默克在每一个环节都为我们的锂电池客户提供材料端专业的服务和产品:

新材料开发:默克将会提供用于阳极、阴极、电解质和隔膜的高纯度前驱体等

设备原型设计:默克将会提供准备使用电池级电极片、正负极材料和电解质等

生产制造:常用阳极、阴极和电解质材料的前驱体等



2.3默克独特的产品价值


简化采购

2.3.1供应链

依靠卓越的供应商专业知识,包括:

批次到批次的质量控制测试,以确保始终如一的质量

供应链透明度和文档 

根据需要定制包装 

领先的全球配送专业知识,在全球设有 130 个配送中心


2.3.2了解客户质量要求

分析服务能力包括: 

内部质量控制测试 

关键原材料的统计质量控制和过程控制 

全面的分析技术范围,包括ICP-OES,ICP-MS,AAS,RF等.

2.3.3定制包装 

无与伦比的包装灵活性

关键封装能力:

可以包装空气敏感材料 

可以包装高纯度材料 

可以包装危险化学品

可以混装 

2.3.4超出预期的客户定制 

我们提供广度和深度的制造专业知识的独特组合。我们对供应链和质量的专注使我们能够提供解决方案以满足您在任何的研发和生产阶段所需要的原材料采购和科研需求。

产品分类

产品货号

产品名称

电极材料

759546-5G

磷酸铁锂 (II)

763691-25G

LANTHANUM STRONTIUM COBALTITE, LSC-82, 9

725137-25G

锂-二氧化锰

442704-100G-A

氧化锂钴(III)

电解质

809942-500G

碳酸二甲酯

774138-25G

二氟硼酸锂

544841-25G

氧化铈 (IV) 氧化物

900801-25G

1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺

809977-25G

碳酸亚乙烯酯

合金

336734-5G

四硫钨酸铵

金属

357359-3.5G

495425-25G

镓-铟共晶

495425-5G

镓-铟共晶

267317-13.2G

276332-5G

无机物

229865-20G

有机物

229865-20G

氧化物

554847-25G

氧化钡

202894-25G

氧化镉

637246-50G

二氧化硅

215066-10G

三氧化二镓

238058-5G

氧化钌(IV)


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