本专栏已经较详细介绍:铜矿,金矿,氧化铝,铟,磷矿石,钴行业,钛,锗,煤炭,锡,钽金属及冶炼,锰,锑,钨,镍有兴趣的可以了解阅读。
一:从固态电池到锆基材料电解质(低空经济驱动,电动汽车电动航空电动船舶驱动)
固态电池使用的固态电解质,具有较高的化学稳定性,绕开了液态电解质的浓度梯度问题,同时对锂金属负极的锂枝晶的形成及硅的膨胀起抑制作用。固态/半固态电池技术是突破锂离子电池能量密度上限的关键路径。
固态电池能够大幅提高安全性、能量密度及充电效率。作为固态电池的核心,固态电解质主流的技术路径有三种:聚合物、氧化物与硫化物。其中氧化物目前进展较快,国内目前主要是氧化物路线。布局氧化物固态电池的厂商包括:卫蓝新能源、台湾辉能、清陶能源、TDK、NGKInsulators、Fujitsu、Murata、Hitachi、Toshiba、Quantumscape、Dyson/Sakti3等;(大部分国内企业主要为氧化物、部分为硫化物,聚合物较少。)
而锂镧锆氧(LLZO)、锂镧锆钛氧(LLZTO)等氧化物固态电解质对二氧化锆产品构成新的潜在需求。(固态电解质含锆氧化物领先)。
锆氧化物,尤其是二氧化锆(ZrO?),在固态电池电解质中的应用主要得益于其独特的物理和化学性质。以下是对这一应用的详细介绍:
高离子导电性:二氧化锆在经过适当的稳定化处理后(如加入钇、钙、镁等元素以形成部分稳定的氧化锆,如YSZ,YSZ代表钇稳定氧化锆),可以展现出优异的氧离子导电性。这种特性使得它成为固态电池电解质的理想候选材料,因为离子在电解质中的快速传导是实现高效电能转换的关键。
热稳定性和化学稳定性:二氧化锆具有很高的熔点(约°C)和良好的化学稳定性,能够在固态电池运行过程中承受较高的工作温度而不发生分解或腐蚀,这对于维持电池的长期稳定性和安全性至关重要。
机械强度和柔韧性:作为结构材料,二氧化锆具备良好的机械强度和适度的柔韧性,有助于提高电池的整体稳定性和耐用性,尤其是在受到物理形变或温度变化时,能够保持电解质层的完整性。
适应多种电池体系:不论是固态锂电池还是固态钠电池,二氧化锆基电解质都能发挥重要作用。在固态锂电池中,它可作为隔离正负极并传导锂离子的介质;而在固态钠电池中,则是钠离子的传导通道,这表明其在不同类型的固态电池系统中均有广泛的应用前景。
环境友好:相比于某些液态电解质,固态电解质如二氧化锆减少了使用易挥发、易燃的有机溶剂,提高了电池的安全性和环境兼容性。
技术成熟度:二氧化锆在固体氧化物燃料电池(SOFCs)中的成功应用已经证明了其作为高温电解质材料的可靠性和成熟度,这也为将其技术移植到固态电池领域提供了坚实的基础。
二:锆产业链,及储量,产量,需求
2.1锆的特点
锆,原子序数40,原子量91.,为银灰色金属,外观似钢,有光泽,熔点°C,沸点°C,密度6.49克/立方厘米。锆是一种重要的稀有金属,具有优良的耐磨性、耐热性、抗腐蚀性,具有超高的硬度和强度、较好的可塑性及特殊的核性能等优良特性。
2.2锆产业链
锆石产业链的上游环节主要涉及海滨砂中的重矿物资源。这些矿物经过清洗和精选过程,便能提炼出锆英砂。锆英砂作为基础材料,能够被进一步加工成多种锆制品,如电熔锆、氧氯化锆和硅酸锆等。
电熔锆是一种广泛应用于陶瓷釉料、耐火材料、刹车片和玻璃添加剂等领域的重要材料。它还可以被进一步加工成工业级海绵锆,这种海绵锆因其耐酸碱的特性,常用于化工设备的制造,如管道和阀门等。
氧氯化锆则可以进一步转化为核级海绵锆、二氧化锆、复合氧化锆和纳米氧化锆等高附加值产品。核级海绵锆在核动力航母和核反应堆的结构材料、包壳材料中扮演着关键角色。二氧化锆因其优异的物理和化学性质,被广泛用于精密陶瓷、电子陶瓷、人造宝石,以及作为三元锂电池正极材料的添加剂。
复合氧化锆则在生物陶瓷领域,如齿科材料和人工关节等,以及电子陶瓷和特种陶瓷中有着广泛的应用。硅酸锆则因其独特的化学和物理性质,被用于陶瓷釉料、玻璃添加剂、卫生洁具和耐火材料等产品的生产中。(可3D打印)
2.3全球锆矿资源现状分析
年全球锆资源储量、年、年实际产量如下:
我国锆英砂呈现储量少,需求大,对外依存高的特点。据USGS,年全球锆矿储量约万吨,主要分布在澳大利亚与南非,占比为74.32%和7.57%,我国储量为7.2万吨,占比仅0.10%。作为全球的锆消费大国,中国消费了全球近70%的锆供应量,由于中国的锆资源储量仅占全球的0.1%,
年全球锆矿产量约万吨,其中澳大利亚和南非产量为50万吨和40万吨,占比为31.25%和25%。我国产量仅14万吨,占总全球总产量的比例为8.75%,对外依存度近九成。进口来源主要为澳大利亚、南非、莫桑比克和肯尼亚等国家。
供给趋紧:澳洲大部分锆矿山将于-年进入资源枯竭期,叠加品位下降等因素影响,预计未来全球锆矿产量将出现下滑。(开发周期较长,高品位矿源枯竭)
需求增长:除了高端制造业如金属锆、复合锆以及核级海绵锆等锆产品的需求持续增长外,锆产品的应用领域也在不断拓展,如固态电池、液态金属、智能终端、智能穿戴等,市场潜力不容忽视。
进口大增:据海关数据统计,年度锆矿进口量为.61万吨,相比去年同期.58万吨增加34.03万吨,同比上升27.99%。年有31个国家和地区锆矿进口至国内,前三名为澳大利亚(59.39万吨)、南非(32.63万吨)以及莫桑比克(23.41万吨),分别占比为38.17%、20.97%以及15.04%。
三:锆及锆氧化物上市公司分析解读
3.1东方锆业
产品涵盖锆英砂、钛精矿、独居石、硅酸锆、氯氧化锆、电熔氧化锆、二氧化锆、复合氧化锆、氧化锆陶瓷九大系列共一百多个品种规格。形成从上游重矿物、锆英砂到中游电熔氧化锆、氯氧化锆、硅酸锆、复合氧化锆、二氧化锆等至下游氧化锆陶瓷结构件等锆系列制品的全产业链.
矿企资源为王:东方锆业通过在澳洲的子公司获得了WIM、明达里等采矿权以及多个锆矿资源的勘探权。参股公司Image也拥有布纳伦、Atlas、Eneabba、McCalls等重要的锆矿资源。
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