鉅大LARGE | 點擊量：4740次 | 2018年10月15日
高鎳811三元鋰電池風(fēng)生水起的原因是什么
1、高鎳NCM811在政策和市場雙重作用下，成為中國電池制造商的熱捧對象。
2、比克、天津力神、比亞迪、鵬輝能源、億緯鋰能等在內(nèi)的動力電池企業(yè)均投入研發(fā)生產(chǎn)NCM811技術(shù)路線。
3、國內(nèi)專家認(rèn)為NCM811的安全性及循環(huán)壽命仍是短板，也面臨技術(shù)和上游材料供應(yīng)等瓶頸，同時對其過快投放市場表示擔(dān)憂。
4、業(yè)內(nèi)專家預(yù)計，NCM811電池2022年后可進行商業(yè)化應(yīng)用。
高鎳811三元鋰電池為何風(fēng)起？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
NCM811，即正極材料中鎳鈷錳的含量比例為80%：10%：10%的三元鋰電池，代表目前三元鋰電池領(lǐng)域最高能量密度與最高技術(shù)含量的路線。鎳鈷錳NCM及鎳鈷鋁NCA均是三元鋰電池，由于NCA電池技術(shù)壁壘高，且日企壟斷了NCA材料市場，中國電池制造商在綜合技術(shù)條件、工藝、成本等多重因素下，大多選擇NCM路線。
按照鎳、鈷、錳三者用量比例不同，鎳鈷錳三元鋰電池具體可細(xì)分為111型、523型、622型和811型等。鎳在鋰離子電池內(nèi)的主要作用就是拉高克容量，讓電池的能量密度更高。公開數(shù)據(jù)顯示，NCM811材料的克容量能夠達到190mAh/g，高于國內(nèi)目前主流的動力電池NCM523的克容量166mAh/g。
NCM811成為中國電池制造商的熱捧對象，有著多重原因。首先，國家政策不斷以動力電池能量密度為關(guān)鍵指標(biāo)引導(dǎo)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時將新能源補貼與動力電池能量密度直接掛鉤。另外，根據(jù)《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》，目標(biāo)到2020年，動力電池單體能量密度達到300Wh/kg以上，力爭實現(xiàn)350Wh/kg，系統(tǒng)能量密度力爭達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。
根據(jù)行業(yè)現(xiàn)狀，NCM523能量密度最高為200Wh/kg，NCM622和NCM811可以達到230Wh/kg和280Wh/kg以上。如果依靠三元鋰電池實現(xiàn)2020年260Wh/kg的目標(biāo)，僅NCM811有可能勝任。
其次，作為三元鋰電池關(guān)鍵材料的鈷金屬價格飛漲，倒逼電池企業(yè)選擇NCM811路線。三元鋰電池市場經(jīng)過近幾年的開拓，鋰、鈷等金屬資源吃緊，尤其是金屬鈷，其價格從2016年年底的27萬元/噸漲到2017年年終的53.4萬元/噸，暴漲97.8%。而一噸電解鎳的價格，目前也就11萬出頭。811路線提升鎳的含量，降低鈷的含量，也能帶來成本的降低。
多家企業(yè)入局高鎳811
在新的政策和市場環(huán)境下，多家中國電池企業(yè)宣布或規(guī)劃高鎳811項目的研發(fā)和生產(chǎn)，因此2018年也被業(yè)內(nèi)稱為高鎳811量產(chǎn)元年。
今年5月，比克電池率先宣布3.0Ah圓柱18650電池NCM811量產(chǎn)下線，電池能量密度提升至250Wh/kg。作為國內(nèi)最早量產(chǎn)NCM811電池的企業(yè)，比克提供的客戶名單顯示了業(yè)內(nèi)對新技術(shù)路線的熱情：據(jù)介紹，比克NCM811電池已應(yīng)用于零跑、小鵬、云度、江淮、上汽大通、北汽新能源等企業(yè)車型。鵬輝能源也對外透露，公司NCM811材料的2.8Ah、3.0Ah圓柱18650電池已量產(chǎn)，并且開始供貨給相關(guān)整車廠。
除了比克和鵬輝能源宣稱具備量產(chǎn)能力之外，國內(nèi)部分電池企業(yè)對外公布了高鎳811的未來布局。國軒高科年初對外宣稱，已開發(fā)出三元811軟包電芯，能量密度到達302Wh/kg，目前已開始建設(shè)相關(guān)產(chǎn)品中試線，計劃2019年建設(shè)產(chǎn)線。此外，國軒高科已確定為福特與眾泰合資公司開發(fā)的第一款車型提供三元622型動力電池。
天津力神是國內(nèi)少數(shù)同時規(guī)劃NCA及NCM路線的電池企業(yè)，力神計劃到2022年，提升乘用車單體電芯能量密度至350Wh/kg。目前，天津力神NCM811已小批量供貨，NCA則被列為企業(yè)長期規(guī)劃。
比亞迪則在今年6月份宣布其NCM811動力電池研發(fā)取得重大進展，將于2019年下半年投入使用，并將在與長安汽車成立動力電池合資公司的基礎(chǔ)上，投資50億元在重慶增建10GWh高鎳811電池產(chǎn)能。
不過也有企業(yè)對NCM811的技術(shù)路線持謹(jǐn)慎態(tài)度。作為中國動力電池出貨量排名第一的企業(yè)，寧德時代此前被爆出2019年推出高鎳811電池，但官方對此報道表示不予置評。同時，車企方面，奇瑞新能源也對外表達了暫未有采購NCM811的計劃，原因在于NCM811的技術(shù)成熟度、安全性仍有待驗證。
放眼全球市場，除了松下為特斯拉獨家供應(yīng)NCA電池之外，以SK、LG化學(xué)為首的韓國企業(yè)研發(fā)進展并不順利。今年年初，搭載LG化學(xué)NCM811軟包電池的韓國現(xiàn)代KonaEV純電動SUV發(fā)布，雙方協(xié)議年內(nèi)投入市場，韓國SK則在2017年8月底宣布今年8月批量生產(chǎn)用于電動汽車的NCM811電池。但LG化學(xué)近期證實，今年將只生產(chǎn)圓柱型NCM811電池，用于電動公交車。SK則證實它將延遲推出用于電動汽車的NCM811電池。
專家：NCM811體系需加強驗證，2022年后或走向商業(yè)化
“目前限制NCM811大規(guī)模量產(chǎn)的原因主要是工藝水平，其次是部分技術(shù)瓶頸仍待解決，高鎳三元材料供應(yīng)體系也還不完善?！睆?013年就從事高鎳三元材料研發(fā)的動力電池專家馬俊峰認(rèn)為，NCM811對制備工藝、設(shè)備、生產(chǎn)環(huán)境等要求極高，這是限制NCM811規(guī)模應(yīng)用的主要因素；而且NCM811對為其配套的高壓電解液、隔膜等材料的要求也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通三元電池，同時對下游的電池?zé)峁芾淼燃夹g(shù)也有著很高的門檻，這導(dǎo)致NCM811距離實際的商業(yè)化應(yīng)用仍有一段距離。
多位業(yè)內(nèi)專家對此持相對一致的看法。“NCM811體系需要加強驗證工作，目前還不具備商業(yè)化運作的能力，預(yù)計2022年后可進行商業(yè)應(yīng)用?！眹?63電動車重大專項動力電池測試中心、中國北方車輛研究所動力電池實驗室主任王子冬認(rèn)為，就目前技術(shù)看，高能量密度的電池往往存在壽命低、安全性差等問題，這些問題須在批量應(yīng)用之前解決。
在馬俊峰看來，單一提升能量密度是在犧牲動力電池其他性能的前提下進行的。即便松下為特斯拉提供了單體能量密度達到300Wh/kg的21700NCA電芯，但其電芯的循環(huán)壽命并未達到目前主流三元材料電池2000次+的水準(zhǔn)。
“比克在內(nèi)測NCM811的時候，會出現(xiàn)循環(huán)不到1000次就衰減至80%以下的情況，這在前期研發(fā)中尤其常見?！北瓤思夹g(shù)人員表示。作為國內(nèi)首家量產(chǎn)NCM811電池的企業(yè)，比克電池NCM811電池已累計裝機超0.3GWh，占動力電池整體市場份額的1.3%。即便已有一定成熟的研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗，比克也未能避免犧牲電池一定循環(huán)壽命的負(fù)面影響。
為了避免高比能電池壽命減少的影響，各家車企采取了不同的措施。特斯拉通過將電池系統(tǒng)容量提升到100kWh的方式，降低單枚電芯的單次放電深度，從而變相延長動力電池的使用壽命。而應(yīng)用比克NCM811電池的江淮，也表示只采購單體電芯，“電池包（Pack）和BMS、電池液冷等技術(shù)我們是自主研發(fā)應(yīng)用。”江淮乘用車營銷公司副總經(jīng)理汪光玉同時告訴汽車之家，目前江淮僅iEV7S及iEVA50兩款車型采用比克NCM811電池。
NCM811電池除了循環(huán)壽命不理想之外，其安全性相比普通三元鋰電池也較低?！皬牟牧闲阅苌峡矗琋CM811電池的壽命和過充安全性能不如NCA電池，鈷的用量也比NCA的高?！敝袊茖W(xué)院物理研究所研究員黃學(xué)杰說，“我對企業(yè)的建議只有一點，不要跟風(fēng)?！?/p>
“高鎳三元材料可以通過材料改性、表面包覆、提升電壓、調(diào)整負(fù)極材料等多種方式提高其安全性。NCM811的高比能量和長循環(huán)壽命、高安全性等是可以同時存在的，但目前國內(nèi)還達不到這樣的水平，三五年之后或許能實現(xiàn)?！瘪R俊峰坦誠，無論是此前他所在團隊生產(chǎn)的產(chǎn)品，還是目前其他的市場NCM811產(chǎn)品應(yīng)用，表現(xiàn)均很“一般”。
“即便是制造工藝和質(zhì)量管控水平都很先進的韓企，如三星SDI和LG化學(xué)均宣布推遲NCM811電池的規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用，這側(cè)面說明了該技術(shù)路線還不成熟?！?/p>
作為目前動力電池領(lǐng)域最高能量密度與最高技術(shù)含量的路線，NCM811在政策和市場的雙重作用下，成為了國內(nèi)多家電池企業(yè)的重點布局。但高比能與長循環(huán)壽命、高安全性，在不成熟的工藝和材料等綜合因素作用下，仍然相悖。無論是業(yè)內(nèi)專家還是新能源從業(yè)者，誰都不想打破中國新能源彎道超車的可能性，但我們?nèi)詰?yīng)理性地看到，NCM811距離大規(guī)模應(yīng)用仍有很長一段路要走。
