鉅大LARGE | 點擊量:1913次 | 2019年12月24日
811電池有哪些優(yōu)勢?它真的能解決電池的安全問題嗎?
中國儲能網(wǎng)訊:由于特斯拉所使用的電池是鎳鈷鋁NCA三元鋰電池,而中國新能源汽車使用的三元鋰電池主要是鎳鈷錳NCM電池,在電池技術(shù)路線上,業(yè)界曾一度有過這樣的爭議:到底該走NCA路線,還是走NCM路線?
目前,方向正在變得明晰,業(yè)界基本達(dá)成這樣的共識:在進(jìn)化到固態(tài)電池之前,走鎳鈷錳NCM路線,而且不斷提高鎳的比例。中科院院士歐陽明高就曾明確提出,現(xiàn)在國內(nèi)正在從鎳:鈷:錳比例3:3:3轉(zhuǎn)向6:2:2,再轉(zhuǎn)變到8:1:1,正在逐步實現(xiàn)。
NCA技術(shù)壁壘高,且材料幾乎被日企壟斷
三元鋰電池是一種以鎳鈷元素作為正極材料,以錳鹽或鋁鹽來穩(wěn)定化學(xué)架構(gòu)的鋰電池。NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料由一定比例組合而成,而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成,每個字母對應(yīng)的都是相關(guān)元素的化學(xué)首字母。由于這兩類鋰電池能量密度相對更高,還能夠平衡續(xù)航和穩(wěn)定性,所以成為了電動汽車電池的首選。
那么,兩種電池都各自的優(yōu)劣勢都是怎樣的呢?
鎳鈷鋁電池,對制作工藝要求高且成本高,但鋁可以起到提高電池循環(huán)化學(xué)穩(wěn)定性的作用,搭配在三元體系中,鎳含量可以得到一定提升,從而實現(xiàn)更高的電池能量密度。但是鎳鈷鋁晶體結(jié)構(gòu)較鎳鈷錳不穩(wěn)定,容易在較高溫度的情況下,發(fā)生崩塌導(dǎo)致熱失控,且pH值過高易使單體脹氣,進(jìn)而引發(fā)危險。
鎳鈷錳電池內(nèi)的錳元素較難穩(wěn)定更多的鎳,導(dǎo)致目前鎳鈷錳體系能量密度稍低,所以續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁電池。但好處是,含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳,同時鎳含量比例較少,因而作為動力電池更為安全。
811電池漸成國內(nèi)趨勢,但還需要解決安全性問題
從能量需求看,NCA電池的確更有優(yōu)勢。不過,綜合考慮制造工藝、成本、還有目前的技術(shù)條件,中國的電池企業(yè)當(dāng)下主要還是集中在生產(chǎn)NCM。
在NCM電池中,按照鎳鈷錳三者含量的不同,NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等,其中后面的數(shù)字代表的是鎳鈷錳的比例。從行業(yè)趨勢看,目前國內(nèi)主流動力類正極材料是NCM523。
行業(yè)數(shù)據(jù)顯示,2018年一季度,國內(nèi)三元材料產(chǎn)量31670噸,同比增長64.26%。其中常規(guī)NCM型號占比78%,NCM622型號占比14%,NCM811/NCA占比8%。其中NCM811產(chǎn)量大幅激增。由于車企和電池企業(yè)對于高鎳三元材料的導(dǎo)入需求迫切,推進(jìn)速度不斷加快,今年一季度以來,NCM811材料已呈現(xiàn)出嚴(yán)重供不應(yīng)求的狀態(tài)。
可以說,在前幾年高鎳三元材料電池還處于個別廠家和學(xué)界的研發(fā)階段,但從2016年開始,高鎳三元電池的研發(fā)和生產(chǎn)已呈燎原之勢。但問題也隨之而來,三元材料中的鎳含量越高,材料的穩(wěn)定性越差,安全性越差。這個問題如何解決?
業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為,三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負(fù)極材料等方式來逐步解決。而另一方面,動力電池包內(nèi)的其他設(shè)備也在進(jìn)步,比如電池管理系統(tǒng),比如各種傳感器等等,它們也能彌補(bǔ)一部分電池在安全性能方面的不足。不過,811電池的量產(chǎn),肯定還有不短的一段路要走。
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