鉅大LARGE | 點擊量：2148次 | 2018年06月25日
能量密度與續(xù)航里程爭奪戰(zhàn)上演 三元動力電池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)正在中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域的領頭羊特斯拉。
據外媒報道，日前特斯拉CEO馬斯克表示，特斯拉在電池技術方面獲突破性進展，能量密度再提升30%，并且生產成本大幅下降，特斯拉車型的續(xù)航里程可達到640km以上。如果電池原材料價格穩(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，并強調這是目前可量產電池中能量密度最高且成本最低的電池，根據特斯拉披露的信息，在現(xiàn)有條件下，其生產的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電池能量密度已經在330Wh/kg。
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而特斯拉所采用的的恰恰是國內動力電池企業(yè)幾乎還無法量產的三元鋰NCA正極材料。
對于國內動力電池企業(yè)亦或是新能源汽車企業(yè)來說，隨著補貼新政在6月12號的到來，與續(xù)航里程直接相關的電池能量密度再次受到業(yè)界的矚目，三元動力電池正成為主流，在三元鋰內部，NCM622甚至是NCM811更多取代了原有的NCM523。
三元與磷酸鐵鋰之爭
據中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應用分會的數據顯示，從不同電池材料類型來看，2017年1—12月三元鋰電池裝機量為16.04千兆瓦時，占比為44.01%;磷酸鐵鋰電池裝機量為17.97千兆瓦時，占比為49.29%;錳酸鋰電池裝機量為1.48千兆瓦時，占比為4.06%。
從數據看來，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，三元鋰已經開始超越磷酸鐵鋰，大有加速增長的態(tài)勢。
據業(yè)內人士介紹，正極材料、負極材料、電解液和隔膜是動力電池的四大主要材料，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。
而根據正極材料技術路線，動力電池可主要分為磷酸鐵鋰、三元鋰(NCA/NCM)和錳酸鋰電池三類。
根據正極材料的構成，三元鋰電池分為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成。
目前國內市場主流的三元鋰就是NCM，其中量產型號主要為NCM523和NCM622，NCM811國內有量產還不多，但記者調研發(fā)現(xiàn)目前還沒有大規(guī)模的NCM811電池出貨。
在三元材料中，鎳主要的作用是提供容量，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，尤其是在乘用車領域，三元鋰優(yōu)勢愈發(fā)明顯?！睒I(yè)內人士表示，磷酸鐵鋰目前更多應用在電動客車和電動專用車領域，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)階段三元鋰電池的發(fā)展趨勢，得益于國家政策導向對高比能量電池的要求，要求電池能量密度高、續(xù)航里程遠。三元鋰電池擁有更高的比能量和比功率，更符合乘用車的需求。
數據顯示，2018年1-5月動力電池裝機總電量約12.67GWh，同比增長224%。其中5月動力電池裝機總電量約4.50GWh，同比增長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“內斗” 811后勁十足
在三元鋰NCM動力電池開始占據優(yōu)勢之時，NCM內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。
據悉，動力鋰電池能量密度提升的方式主要有兩種：一是通過對鋰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控制，做大電芯規(guī)格增加容量。國內三元電池企業(yè)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﹄姵仄髽I(yè)研發(fā)部門的員工表示，目前國內企業(yè)的622已經大量量產，811產品部分企業(yè)有小量產能，還有些企業(yè)的811產品還在中試階段。
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調研時表示，公司新建的三元622升級版電池產線目前正在進行緊張的安裝調試工作，目前進展順利，計劃七月份投產。“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)進展符合預期，預計2019年實現(xiàn)小批量生產?！?/p>
5月28日，當升科技公告稱，公司與江蘇省常州市金壇區(qū)金城科技產業(yè)園管理委員會簽署合作協(xié)議，擬在金壇金城科技產業(yè)園合作建設鋰電新材料產業(yè)基地，項目首期規(guī)劃年產能5萬噸，計劃投資30億元，分三個階段建設。該項目總體規(guī)劃用地約1600畝，計劃建成年產10萬噸鋰電新材料產業(yè)基地。
當升科技董秘辦工作人員表示，上述項目主要為NCM811為主的高鎳三元正極材料。
LG化學CFO Chung Ho-Young在接受采訪時表示，將批量生產NCM 811正極材料的電池用于電動公交車，軟包電池仍是NCM622型應用于大多數新能源汽車。
SKI也計劃于8月份開始量產用于電動汽車的NCM811電池，起亞的Niro電動車有可能成為第一款采用該電池的電動車。
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，且鈷含量低于其他企業(yè)的NCM811電池。
NCA和NCM 誰將勝出
在電池能量密度和續(xù)航里程競賽中，目前特斯拉已經遙遙領先于其它企業(yè)，除了高鎳的比拼，更改電池尺寸來提升電池能量密度也是有特斯拉掀起的。其與松下聯(lián)合開發(fā)的21700電池能量密度遠高于18650型電池單體。單體電芯能量密度的提升要遠高于成組后提升的20%幅度。這也引發(fā)了2017年國內動力電池企業(yè)由18650向21700的轉換。
近日，國家發(fā)改委向有關單位下發(fā)了《汽車產業(yè)投資管理規(guī)定(征求意見稿)》(以下簡稱《意見稿》)。其中，意見稿要求新建動力電池項目擬生產的產品，除滿足國家和行業(yè)相關標準外，還應滿足能量型車用動力電池單體比能量應不低于300瓦時/千克，系統(tǒng)比能量應不低于220瓦時/千克。
而這對于目前市場上動力電池單體能量密度平均在240左右的國內動力電池企業(yè)來說無疑是巨大挑戰(zhàn)。
“300的能量密度國內也有不少企業(yè)宣稱能達到，但實際上基本都是實驗室數據，量產基本達不到。”業(yè)內人士表示，目前主流的NCM523和NCM622基本不可能達到標準，NCM811和NCA就成為很多企業(yè)的希望。
“NCA材料的性能是最優(yōu)的，如果應用到位的話，NCA的性能是超過NCM811?！绷帜涡履茉碈EO于英超在此前接受采訪時表示，公司產能以NCA為主，同時也有少部分NCM811。
但被特斯拉寵愛的三元NCA 卻不是誰都能愛的。
中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應用分會研究部主任周波表示，NCA的生產工藝條件更為苛刻，制作工藝存在門檻。
據了解，NCA材料對環(huán)境濕度的敏感度高于NCM811，因此對電池生產過程的要求更為嚴格。國內企業(yè)的研發(fā)和生產能力面臨著巨大的考驗。
但數據顯示，包括杉杉、力神、澳洋順昌等的三元NCA已經開始小量出貨。
“公司率先順利實現(xiàn)NCA高鎳體系的量產化導入，并順利通過國家強制檢驗?！卑难箜槻亓治娜A表示。
桑頓新能源的NCA三元材料年產也達到了6000噸。
隨著三星SDI、LG化學、SK等動力電池巨頭的在華合資企業(yè)進入白名單，政策補貼退坡后國外巨頭的加速進入，國內動力電池的淘汰賽將更加殘酷。
