鉅大LARGE | 點擊量：193次 | 2024年07月24日
車載動力鋰電池高鎳減鈷成趨勢 技術門檻需一關關過
當前動力鋰電池產業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勢，我國電池產業已取得長足的進步，我國成為全球動力鋰電池出貨量最大的國家。CATL、比亞迪等迅速崛起，并在技術方面已經和外資公司相差不大，但客觀的說我國電池整體產業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業新的話題點，消息稱CATL預計明年推出采用NCM811（鎳鈷錳三元鋰）技術的新型電池。假如這一計劃順利落地，關于我國甚至全球新能源汽車動力鋰電池行業格局都將出現重要影響。
NCM811電池是指三元鋰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定，因此高鎳811電池既能新增續航又能大幅度降低成本。而當前國內普遍使用的三元鋰電池型號為523，少數公司可以生產622型號電池。
根據工信部《汽車產業中長期發展規劃》要求，到2020年新能源汽動力鋰電池單體比能量達到300Wh/kg以上，力爭實現350Wh/kg，系統比能量力爭達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。到2025年，新能源汽車占汽車產銷20%以上，動力鋰電池系統比能量達到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。因此要實現規劃中動力鋰電池能量密度和續航里程的要求，大力發展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生產商壓力山大，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，國內主流電池公司基本都選擇通過三元正極材料創新來降低鈷的使用比例。
公開資料顯示，目前包括比亞迪、CATL、國軒高科、杉杉能源等均在高鎳811電池領域展開了布局。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年下半年開始應用三元高鎳811電池。今年年初，國軒高科表示已經開發出三元811材料軟包電芯，能量密度能夠達到302wh/kg，并預計在2019年小批量生產供應。
高鎳電池我國公司話語權不高商業化普及尚需時日盡管811三元體系材料受到業界追捧，但其技術短板導致的商業化之路也是現實問題。
技術層面鎳元素具備不穩定特性，高鎳電池生產制造過程當中容易出現循環性能減弱、安全性能下降、充電效率降低等不良反應。而在存儲和生產工藝層面難度更大，高鎳三元材料在存儲使用過程中容易吸潮成果凍狀，不易調漿和極片涂布，對生產設備的各項性能要求非常高。
另外高鎳材料必須在純氧環境中，且必須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必須耐氧氣腐蝕，耐堿腐蝕，但國內的制備技術鮮有能夠達到標準的。即便設備達標，高鎳811動力鋰電池還有包括熱管理系統、供應體系重塑等問題要解決。
高鎳三元動力鋰電池領域我國公司話語權確實不高，目前這一領域商業化做的最好的是松下，其應用在TSLAModel3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應用，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也都在積極備戰高鎳811電池，此前現代公布的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NCM811電池，用于能量儲存系統的電池，并在2018年第三季度供應用于電動汽車的電池。
而三星SDI重要的戰略合作是寶馬，根據寶馬的規劃，i3要在2018年才會使用NCM622，2012年才會用上NCM811的產品，相比較較保守。
最新消息，LG化學和SKINCM811電池計劃有所推遲，雖然在批量商業化層面無法大批量供給車企使用，但兩家公司的技術儲備仍不容輕視。回到國內公司，當前CATL旗下新能源汽車動力鋰電池重要是NCM523電池，從NCM523直接跨越至NCM811，CATL還需攻克不少難題。
長遠的看，想要達到2020年及以后的動力鋰電池能量密度發展要求，現有的液體電解質電池體系恐怕無能為力。固態鋰電池則有望成為下一代車用動力鋰電池主導技術路線。
由于不要電解液和隔膜，而是由固態電解質取代，相同能量密度下，固態電池的厚度會更小。重量方面，在使用固態電解質后，石墨負極可用金屬鋰替代，以減輕負極材料的用量，使整個電池重量明顯減輕。同時，更高的安全性，更好的快速充電能力也是其較目前鋰電池的優勢。在集成進電動汽車時，固態電池還具有結構緊湊、規模可調、設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發展的推動力，但受技術挑戰壓力NCM811真正實現商業化運用還需時日，現階段我國電池公司仍要踏踏實實一步步的跨過技術門檻。
