鉅大LARGE | 點擊量:1229次 | 2020年04月28日
特斯拉“直奔”640公里 三元動力鋰電池NCM激戰(zhàn)NCA
在過去的兩年里,一場圍繞著“能量密度與續(xù)航里程”的爭奪戰(zhàn)正在我國乃至于全球新能源汽車市場上演。
而打響最新一炮的仍舊新能源汽車領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊特斯拉。
據(jù)外媒報道,日前特斯拉CEO馬斯克表示,特斯拉在電池技術(shù)方面獲突破性進展,能量密度再提升30%,并且生產(chǎn)成本大幅下降,特斯拉車型的續(xù)航里程可達到640km以上。假如電池原材料價格穩(wěn)定,在2018年年底特斯拉可將電池單體成本降至100美元/kWh。
在年初的投資者見面會上,特斯拉宣布與松下聯(lián)合研發(fā)的新型21700電池開始量產(chǎn),并強調(diào)這是目前可量產(chǎn)電池中能量密度最高且成本最低的電池,根據(jù)特斯拉披露的信息,在現(xiàn)有條件下,其生產(chǎn)的21700電池系統(tǒng)的能量密度在300Wh/kg左右。
提升30%的能量密度意味著特斯拉采用的動力鋰電池能量密度已經(jīng)在330Wh/kg。
而特斯拉所采用的的恰恰是國內(nèi)動力鋰電池公司幾乎還無法量產(chǎn)的三元鋰NCA正極材料。
關(guān)于國內(nèi)動力鋰電池公司亦或是新能源汽車公司來說,隨著補貼新政在六月12號的到來,與續(xù)航里程直接相關(guān)的電池能量密度再次受到業(yè)界的矚目,三元動力鋰電池正成為主流,在三元鋰內(nèi)部,NCM622甚至是NCM811更多取代了原有的NCM523。
三元與磷酸鐵鋰之爭
據(jù)我國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力鋰電池應(yīng)用分會的數(shù)據(jù)顯示,從不同電池材料類型來看,2017年1—十二月三元鋰離子電池裝機量為16.04千兆瓦時,占比為44.01%;磷酸鐵鋰離子電池裝機量為17.97千兆瓦時,占比為49.29%;錳酸鋰離子電池裝機量為1.48千兆瓦時,占比為4.06%。
從數(shù)據(jù)看來,似乎三元鋰與磷酸鐵鋰目前平分天下,磷酸鐵鋰的份額還要更高一些。但從2018年前四個月的情況來看,三元鋰已經(jīng)開始超越磷酸鐵鋰,大有加速上升的態(tài)勢。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,正極材料、負極材料、電解液和隔膜是動力鋰電池的四大重要材料,其中正極材料占到總成本的40%,還直接決定著電芯的能量密度。
而跟據(jù)正極材料技術(shù)路線,動力鋰電池可重要分為磷酸鐵鋰、三元鋰(NCA/NCM)和錳酸鋰離子電池三類。
根據(jù)正極材料的構(gòu)成,三元鋰離子電池分為NCA和NCM兩類。NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成,而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成。
目前國內(nèi)市場主流的三元鋰就是NCM,其中量產(chǎn)型號重要為NCM523和NCM622,NCM811國內(nèi)有量產(chǎn)還不多,但新材料在線?調(diào)研發(fā)現(xiàn)目前還沒有大規(guī)模的NCM811電池出貨。
在三元材料中,鎳重要的用途是供應(yīng)容量,含量越高電池的能量密度越大,所以在三元鋰中鎳的比例越來越大,從523中的50%到622中的60%再到811中的80%。
“磷酸鐵鋰受到材料特性的制約,很難滿足高能量密度的要求,尤其是在乘用車領(lǐng)域,三元鋰優(yōu)勢愈發(fā)明顯?!庇惺煜さ膭恿︿囯姵毓救耸扛嬖V新材料在線?,磷酸鐵鋰目前更多應(yīng)用在電動客車和電動專用車領(lǐng)域,安全性更好。
合肥國軒高科動力能源有限公司工程研究院副院長楊續(xù)來在接受采訪時也坦誠,現(xiàn)階段三元鋰離子電池的發(fā)展趨勢,得益于國家政策導(dǎo)向?qū)Ω弑饶芰侩姵氐囊螅箅姵啬芰棵芏雀?、續(xù)航里程遠。三元鋰離子電池擁有更高的比能量和比功率,更符合乘用車的需求。
GGII公布的數(shù)據(jù)顯示,2018年1-五月動力鋰電池裝機總電量約12.67GWh,同比上升224%。其中五月動力鋰電池裝機總電量約4.50GWh,同比上升213%。
而在這4.50GWh的裝機總電量中,三元鋰達到了2.36GWh,占比52.44%。
三元NCM“內(nèi)斗”811后勁十足
在三元鋰NCM動力鋰電池開始占據(jù)優(yōu)勢之時,NCM內(nèi)部不同型號體系之間正你爭我趕,從目前的情況看,NCM523無疑占據(jù)優(yōu)勢,而NCM622和NCM811攜其更高的鎳含量也就是能量密度大殺器正快步追趕。
新材料在線?了解得知,動力鋰離子電池能量密度提升的方式重要有兩種:一是通過對鋰離子電池材料體系機理性能的改進以提升電芯單體比能量,此種方式對材料研發(fā)及匹配性要求非常高。二是通過對型號及工藝的生產(chǎn)控制,做大電芯規(guī)格新增容量。國內(nèi)三元電池公司普遍采用的向高鎳系進軍就屬于第一種方式。
“鎳含量越高,電池能量密度越大,這也就是目前國內(nèi)三元NCM從最早的111開始,到目前的622,正在小批量的811不斷進化的原因所在?!本吐氂谝患覄恿︿囯姵毓狙邪l(fā)部門的李峰告訴新材料在線?,目前國內(nèi)公司的622已經(jīng)大量量產(chǎn),811產(chǎn)品部分公司有小量產(chǎn)量,還有些公司的811產(chǎn)品還在中試階段。
市場信息可知,目前主流的NCM523能量密度可以達到160-200wh/kg,而NCM622和NCM811分別可以達到230wh/kg和280wh/kg。所以要實現(xiàn)對動力鋰電池能量密度的高要求和續(xù)航里程的延長,高鎳三元材料必須加快發(fā)展。
國軒高科董秘馬桂富在近日接待機構(gòu)調(diào)研時表示,公司新建的三元622升級版電池產(chǎn)線目前正在進行緊張的安裝調(diào)試工作,目前進展順利,計劃七月份投產(chǎn)。“目前三元622升級版電池組系統(tǒng)能量密度已可達到140wh/kg以上。同時,三元811電池研發(fā)進展符合預(yù)期,預(yù)計2019年實現(xiàn)小批量生產(chǎn)。”
五月二十八日,當(dāng)升科技通告稱,公司與江蘇省常州市金壇區(qū)金城科技產(chǎn)業(yè)園管理委員會簽署合作協(xié)議,擬在金壇金城科技產(chǎn)業(yè)園合作建設(shè)鋰電新材料產(chǎn)業(yè)基地,項目首期規(guī)劃年產(chǎn)量5萬噸,計劃投資30億元,分三個階段建設(shè)。該項目總體規(guī)劃用地約1600畝,計劃建成年產(chǎn)10萬噸鋰電新材料產(chǎn)業(yè)基地。
當(dāng)升科技董秘辦工作人員表示,上述項目重要為NCM811為主的高鎳三元正極材料。
LG化學(xué)CFOChungHo-Young在接受采訪時表示,將批量生產(chǎn)NCM811正極材料的電池用于電動公交車,軟包電池仍是NCM622型應(yīng)用于大多數(shù)新能源汽車。
SKI也計劃于八月份開始量產(chǎn)用于電動汽車的NCM811電池,起亞的Niro電動汽車有可能成為第一款采用該電池的電動汽車。
特斯拉方面更是宣稱其所采用的NCA電池能量密度全市場最高,且鈷含量低于其他公司的NCM811電池。