鉅大LARGE | 點擊量：947次 | 2021年08月21日
動力鋰離子電池高鎳成趨勢 技術(shù)門檻需一關(guān)關(guān)過
當前動力鋰離子電池產(chǎn)業(yè)格局正在上演中日韓間的“三國殺”，早期受政策紅利和補貼優(yōu)點，我國電池產(chǎn)業(yè)已取得長足的進步，我國成為全球動力鋰離子電池出貨量最大的國家。寧德時代、比亞迪等迅速崛起，并在技術(shù)方面已經(jīng)與外資公司相差不大，但客觀的說我國電池整體產(chǎn)業(yè)仍不具備全面抗衡日韓的能力。
近日一則消息引起了電池產(chǎn)業(yè)新的話題點，消息稱寧德時代預計明年推出采用NCM811(鎳鈷錳三元鋰)技術(shù)的新型電池。倘若這一計劃順利落地，有關(guān)我國甚至全球新能源汽車動力鋰離子電池行業(yè)格局都將出現(xiàn)緊要影響。
NCM811電池是指三元鋰離子電池中正極材料的鎳鈷錳比例為8:1:1，也是我們常說的高鎳電池。高鎳意味著更高的能量密度以及更低的鈷含量，由于鈷價昂貴且不穩(wěn)定，因此高鎳811電池既能新增續(xù)航又能大幅度降低成本。而當前國內(nèi)普遍使用的三元鋰離子電池型號為523，少數(shù)公司可以加工622型號電池。
依據(jù)工信部《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》要求，到2020年新能源汽動力鋰離子電池單體比能量達到300Wh/kg以上，力爭實現(xiàn)350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。到2025年，新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上，動力鋰離子電池系統(tǒng)比能量達到350Wh/kg。
當前主流的NCM523電池可以達到160-200Wh/kg，而NCM622和NCM811分別可以達到230Wh/kg和280Wh/kg。因此要實現(xiàn)規(guī)劃中動力鋰離子電池能量密度和續(xù)航里程的要求，大力發(fā)展NCM811電池成為必然的趨勢。
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-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
鈷價格上漲導致的成本壓力是“催化劑”
上游原材料價格上漲讓電池加工商壓力山大，而正極原材料鈷價格上漲帶來的成本壓力最大。為了緩解成本壓力，國內(nèi)主流電池公司基本都選擇通過三元正極材料創(chuàng)新來降低鈷的使用比例。
公開資料顯示，目前包括比亞迪、寧德時代、國軒高科、杉杉能源等均在高鎳811電池范疇展開了布局。通過提升鎳的比重，提升電池能量密度，同時降低鈷的使用，在成本方面抵御了三元材料價格上漲帶來的成本壓力。
比亞迪此前曾表示，預計2019年下半年開始使用三元高鎳811電池。今年年初，國軒高科表示已經(jīng)開發(fā)出三元811材料軟包電芯，能量密度能夠達到302wh/kg，并預計在2019年小批量加工供應。
高鎳電池我國公司話語權(quán)不高商業(yè)化普及尚需時日
盡管811三元體系材料受到業(yè)界追捧，但其技術(shù)短板導致的商業(yè)化之路也是實際問題。
技術(shù)層面鎳元素具備不穩(wěn)定特性，高鎳電池加工制造過程當中容易出現(xiàn)循環(huán)性能減弱、安全性能下降、充電效率降低等不良反應。而在存儲和加工工藝層面難度更大，高鎳三元材料在存儲使用過程中容易吸潮成果凍狀，不易調(diào)漿和極片涂布，對加工設(shè)備的各項性能要求非常高。
另外高鎳材料非得在純氧環(huán)境中，且非得用氫氧化鋰做鋰源進行高溫合成，所以正極材料公司采用的窯爐材質(zhì)非得耐氧氣腐蝕，耐堿腐蝕，但國內(nèi)的制備技術(shù)鮮有能夠達到標準的。即便設(shè)備達標，高鎳811動力鋰離子電池還有包括熱管理系統(tǒng)、供應體系重塑等問題要處理。
高鎳三元動力鋰離子電池范疇我國公司話語權(quán)實在不高，目前這一范疇商業(yè)化做的最好的是松下，其使用在特斯拉Model3上的21700圓柱型電池，通過改良高鎳正極材料和硅碳負極材料的使用，電池能量密度達到20%的提升。
除松下外，韓國鋰電巨頭LG化學、SKI、三星SDI也都在積極備戰(zhàn)高鎳811電池，此前現(xiàn)代公布的KonaEV純電動SUV，其電池由LG化學供應采用NCM811電芯。
另一家韓國電池公司SKI也在去年宣布，開始量產(chǎn)NCM811電池，用于能量儲存系統(tǒng)的電池，并在2018年第三季度供使用于電動汽車的電池。
而三星SDI緊要的戰(zhàn)略合作是寶馬，依據(jù)寶馬的規(guī)劃，i3要在2018年才會使用NCM622，2012年才會用上NCM811的產(chǎn)品，相比較較保守。
最新消息，LG化學和SKINCM811電池計劃有所推遲，雖然在批量商業(yè)化層面無法大批量供給車企使用，但兩家公司的技術(shù)儲備仍不容輕視?；氐絿鴥?nèi)公司，當前寧德時代旗下新能源汽車動力鋰離子電池緊要是NCM523電池，從NCM523筆直跨過至NCM811，寧德時代還需攻克不少難題。
長遠的看，想要達到2020年及以后的動力鋰離子電池能量密度發(fā)展要求，現(xiàn)有的液體電解質(zhì)電池體系恐怕無能為力。固態(tài)鋰離子電池則有望成為下一代車用動力鋰離子電池主導技術(shù)路線。
由于不要電解液和隔膜，而是由固態(tài)電解質(zhì)取代，相同能量密度下，固態(tài)電池的厚度會更小。重量方面，在使用固態(tài)電解質(zhì)后，石墨負極可用金屬鋰替代，以減輕負極材料的用量，使整個電池重量分明減輕。同時，更高的安全性，更好的快速充電能力也是其較目前鋰離子電池的優(yōu)點。在集成進電動汽車時，固態(tài)電池還具有結(jié)構(gòu)緊湊、規(guī)?？烧{(diào)、設(shè)計彈性大等利于整車集成的特點。
綜合而言，近年來材料成本的降低、電池性能的提升是NCM811發(fā)展的推動力，但受技術(shù)挑戰(zhàn)壓力NCM811真正實現(xiàn)商業(yè)化運用還需時日，現(xiàn)階段我國電池公司仍要踏踏實實一步步的跨越技術(shù)門檻。
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