鉅大LARGE | 點擊量：1066次 | 2022年08月31日
價值巨高的動力鋰電池，目前發(fā)展狀況怎樣？
在新能源汽車中，動力鋰離子電池依然是純電動汽車的核心零部件，在整車的價值中占比頗高。雖然近幾年來動力鋰離子電池的價格在逐年下降，且高端車配套的增值服務(wù)，或者配件會攤薄動力鋰離子電池的價值占比，但即便是這樣，目前動力鋰離子電池依然在純電動汽車中的價值占比最高的超過了40%。
就拿2019年市場上推出的主流代表車型來說，華泰證券研究所的分解師比較亞迪秦pro、吉利幾何A、北汽EU5、廣汽AionS、特斯拉model3的電池成本與整車成本進行了比較，具體見表1.
汽車動力鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展路徑
既然動力鋰離子電池在純電動汽車中的價值如此之高，那動力鋰離子電池目前的發(fā)展狀況要怎么樣呢?隨著電池技術(shù)的進步，長續(xù)航里程的純電動汽車將是新能源汽車發(fā)展的最終目標。要實現(xiàn)這個目標，就要更高能量密度的電池，來滿足更高的續(xù)航里程。
目前常用的動力鋰離子電池組括鋰離子電池、鎳氫電池，以及燃料動力鋰電池。不同的電池，特點不用，使用范疇也不相同，比如鎳氫電池功率和安全性能較高，在混合動力汽車中發(fā)揮優(yōu)點;鋰離子電池能量密度較高，且可以持續(xù)提升，是純電動汽車的首選;燃料動力鋰電池加氫速度快，可以更快地完成能量補充過程。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
長遠來看，新能源汽車對動力鋰離子電池的需求將向著高能量密度(包括質(zhì)量能量密度和體積能量密度)、高安全性發(fā)展，同時要處理其充電時間比傳統(tǒng)內(nèi)燃機加油時間過長的問題。
我們從寧德時代公布的一個動力鋰離子電池能量密度發(fā)展規(guī)劃圖也可以看出，將來動力鋰離子電池發(fā)展的路徑大致會是：鎳氫電池-傳統(tǒng)鋰離子電池-全固態(tài)鋰離子電池-燃料動力鋰電池-鋰空氣電池的進程。
NCM811成為動力鋰離子電池的新寵
就目前而言，鋰離子電池還處于液態(tài)鋰離子電池體系下，但在高能量密度需求，以及低鈷化降成本需求下，趨勢動力鋰離子電池向高鎳三元方向發(fā)展。
2016年到2018年，新能源乘用車產(chǎn)量在逐年新增，三元鋰離子電池裝機量也一路攀升，2018年動力鋰離子電池裝機量達到56.4GWh，三元鋰離子電池裝機量為33.5GWh，占比近60%，首次超過了磷酸鐵鋰鋰離子電池成為市占第一的動力鋰離子電池。
目前不論是國際，還是國內(nèi)動力鋰離子電池公司，都朝著300Wh/Kg的能量密度目標邁進，在三元鋰離子電池中，非得向高鎳方向挺進才能實現(xiàn)。而在高鎳三元鋰離子電池上，目前有兩種路線，分別是鎳鈷鋁(NCA)體系和鎳鈷錳(NCM)體系。其中NCA緊要是松下配套給特斯拉在用，其余大部分都是NCM體系。
NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料由一定比例組合而成。在高鎳三元材料中，鎳的緊要用途是供應(yīng)電池容量，其含量越高，電池的能量密度就越大;鈷元素在共獻一部分容量的同時，起穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的用途;錳/鋁緊要用來穩(wěn)定三元體系結(jié)構(gòu)。
目前，全球的三元動力鋰離子電池都開始從中低鎳(如3：3：3;5：2：3)向高鎳(如6：2：2往8：1：1)轉(zhuǎn)換。
NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成，鋁可以起到提高電池循環(huán)化學穩(wěn)定性的用途，搭配在NCA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。至于NCA中鎳的含量，不同公司加工過程中會有所差別，但鎳含量的占比至少在80%以上。由于NCM811與NCA動力鋰離子電池能量密度相對更高，續(xù)航能力更強，所以成為了近幾年電動汽車電池在新能源補貼環(huán)境下進行技術(shù)沖破的首選。
目前，由于日本的NCA電池技術(shù)發(fā)展較為成熟，緊要是以松下為代表的日本公司在主推NCA電池的加工。我國公司與韓國公司則更偏好大力發(fā)展NCM811。造成這一現(xiàn)象的原由有什么呢?
NCA與NCM811在加工工藝與成本上會體現(xiàn)出部分差異。
NCM811的合成辦法緊要是高溫固相燒結(jié)法，穩(wěn)定性和安全性能相較于NCA稍差，此外，其儲存和出產(chǎn)條件也十分苛刻。
NCA電池的克容量相比于NCM811要稍高，安全性能相對更好，但對制作工藝水準要求高且實際加工成本較NCM811更高。NCA容易在高溫下發(fā)生崩塌導致熱失控，且pH值過高易使單體脹氣，進而可能引發(fā)危險。
目前國內(nèi)NCM811電池的量產(chǎn)代表公司為比克電池，其加工的NCM811電池已經(jīng)與江淮、小鵬汽車等實現(xiàn)合作。
寧德時代的NCM811電池也已經(jīng)在給廣汽新能源AionS供貨了。寧德時代的這款NCM811動力鋰離子電池的電芯能量密度為240Wh/Kg，pack能量密度達到了170Wh/Kg，工況續(xù)航里程達到510km。此外，寧德時代也已經(jīng)開始批量給吉利幾何A和蔚來ES6供貨了。
比亞迪也曾經(jīng)表示今年會量產(chǎn)NCM811電池。
在國外，雖然韓國鋰離子電池巨頭LG化學、SKI和三星SDI都在積極備戰(zhàn)高鎳NCM811,但在產(chǎn)業(yè)化進展上卻不盡人意。比如說SKI曾預(yù)計2018年八月份會批量加工用于電動汽車的NCM811電池，但今朝卻推遲到了今年第三季度才會正式量產(chǎn)。
而國內(nèi)NCA電池實現(xiàn)量產(chǎn)的公司則以天津力神與天鵬電源為代表，NCA電池系統(tǒng)能量密度最高能達到180Wh/kg，均勻系統(tǒng)能量密度也已經(jīng)能達到140-160Wh/kg。
雖然我國大部分電池公司都提出正在大力發(fā)展NCM811電池，但目前在國內(nèi)真正實現(xiàn)量產(chǎn)并裝車的高鎳三元電池，NCA的發(fā)展速度甚至要更快。目前，江淮、北汽新能源、長安、寶駿、知豆等多款車型均已開始配套NCA電池，電池的能量密度與整車的續(xù)航里程都得到了大幅提升。
NCM811還面對什么挑戰(zhàn)?
雖然NCM811的能量密度更高了，但隨著三元材料鋰離子電池中鎳的比例提高，錳的比例降低，材料的熱穩(wěn)定性就會變差。
在NCM811電芯中，鎳的比例已經(jīng)達到非常高值，隨著電池使用期的上升，快充次數(shù)新增，在遇到過充過放、高溫、外力沖擊等情況時，即便是電池內(nèi)部溫度還處于設(shè)定安全狀態(tài)，電芯正負極析氧或析鋰發(fā)生電化學反應(yīng)等導致熱失控的風險都會很高，電池安全性會急速下降。
隨著NCM811技術(shù)研發(fā)進程的加速，國內(nèi)公司相繼提出了一些處理NCM811安全問題辦法，并實現(xiàn)量產(chǎn)運用到相應(yīng)的車型上。以寧德時代為例，該公司從電芯環(huán)節(jié)通過機械設(shè)計和化學設(shè)計來應(yīng)對安全和熱失控問題，而模組環(huán)節(jié)采用多個溫度傳感器實時監(jiān)測，電池組環(huán)節(jié)運用業(yè)界首創(chuàng)阻燃技術(shù)進一步處理NCM811帶來的安全問題。目前，寧德時代NCM811電池已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)，蔚來ES6和合眾U等車型預(yù)計將在2019年下半年上市并采用該款NCM811電池。
雖然電池廠商和汽車制造商提出了一些處理辦法，但不斷出現(xiàn)的電動汽車燃燒事件，讓消費者心中洋溢擔憂。
有人認為，電池不會一開始過充或者快充就會出現(xiàn)問題，而有研究發(fā)現(xiàn)電池在快充300~500次之后，穩(wěn)定性會逐漸變差。因此，他們擔心這類新型動力鋰離子電池的安全性是不是能夠得到足夠的保證。
結(jié)語
有關(guān)新能源汽車的動力鋰離子電池問題，筆者曾經(jīng)聽一些從事新能源汽車的工程師說，由于今朝動力鋰離子電池的能量密度普遍較高，為了滿足用戶快速充電的體驗，有的公司開始將電池真切容量的80%標注顯示為100%，這樣，所有的電池就都能在半小時之內(nèi)快速充電到100%了。
這種做法從法律上將并沒有什么過錯，雖然電池沒有完全洋溢，但也能達到你的使用需求，跟說明書上標注的續(xù)航里程數(shù)也是一致的。但筆者總感覺怪怪的。
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