當(dāng)前動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)格局正在上演中日韓間的“三國(guó)殺”，早期受政策紅利和補(bǔ)貼優(yōu)勢(shì)，中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)已取得長(zhǎng)足的進(jìn)步，我國(guó)成為全球動(dòng)力電池出貨量最大的國(guó)家。寧德時(shí)代、比亞迪等迅速崛起，并在技術(shù)方面已經(jīng)與外資企業(yè)相差不大，但客觀的說我國(guó)電池整體產(chǎn)業(yè)仍不具備全面抗衡日韓的能力。
近日一則消息引起了電池產(chǎn)業(yè)新的話題點(diǎn)，消息稱寧德時(shí)代預(yù)計(jì)明年推出采用NCM811（鎳鈷錳三元鋰）技術(shù)的新型電池。如果這一計(jì)劃順利落地，對(duì)于中國(guó)甚至全球新能源汽車動(dòng)力電池行業(yè)格局都將產(chǎn)生重要影響。
NCM811電池是指三元鋰電池中正極材料的鎳鈷錳比例為8:1:1，也是我們常說的高鎳電池。高鎳意味著更高的能量密度以及更低的鈷含量，由于鈷價(jià)昂貴且不穩(wěn)定，因此高鎳811電池既能增加續(xù)航又能大幅度降低成本。而當(dāng)前國(guó)內(nèi)普遍使用的三元鋰電池型號(hào)為523，少數(shù)企業(yè)可以生產(chǎn)622型號(hào)電池。
根據(jù)工信部《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》要求，到2020年新能源汽動(dòng)力電池單體比能量達(dá)到300Wh/kg以上，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)350Wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。到2025年，新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上，動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到350Wh/kg。
當(dāng)前主流的NCM523電池可以達(dá)到160-200Wh/kg，而NCM622和NCM811分別可以達(dá)到230Wh/kg和280Wh/kg。因此要實(shí)現(xiàn)規(guī)劃中動(dòng)力電池能量密度和續(xù)航里程的要求，大力發(fā)展NCM811電池成為必然的趨勢(shì)。
鈷價(jià)格上漲導(dǎo)致的成本壓力是“催化劑”
上游原材料價(jià)格上漲讓電池生產(chǎn)商壓力山大，而正極原材料鈷價(jià)格上漲帶來的成本壓力最大。為了緩解成本壓力，國(guó)內(nèi)主流電池企業(yè)基本都選擇通過三元正極材料創(chuàng)新來降低鈷的使用比例。
公開資料顯示，目前包括比亞迪、寧德時(shí)代、國(guó)軒高科、杉杉能源等均在高鎳811電池領(lǐng)域展開了布局。通過提升鎳的比重，提升電池能量密度，同時(shí)降低鈷的使用，在成本方面抵御了三元材料價(jià)格上漲帶來的成本壓力。
比亞迪此前曾表示，預(yù)計(jì)2019年下半年開始應(yīng)用三元高鎳811電池。今年年初，國(guó)軒高科表示已經(jīng)開發(fā)出三元811材料軟包電芯，能量密度能夠達(dá)到302wh/kg，并預(yù)計(jì)在2019年小批量生產(chǎn)供應(yīng)。
高鎳電池中國(guó)企業(yè)話語權(quán)不高 商業(yè)化普及尚需時(shí)日
盡管811三元體系材料受到業(yè)界追捧，但其技術(shù)短板導(dǎo)致的商業(yè)化之路也是現(xiàn)實(shí)問題。
技術(shù)層面鎳元素具備不穩(wěn)定特性，高鎳電池生產(chǎn)制造過程當(dāng)中容易出現(xiàn)循環(huán)性能減弱、安全性能下降、充電效率降低等不良反應(yīng)。而在存儲(chǔ)和生產(chǎn)工藝層面難度更大，高鎳三元材料在存儲(chǔ)使用過程中容易吸潮成果凍狀，不易調(diào)漿和極片涂布，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的各項(xiàng)性能要求非常高。
另外高鎳材料必須在純氧環(huán)境中，且必須用氫氧化鋰做鋰源進(jìn)行高溫合成，所以正極材料企業(yè)采用的窯爐材質(zhì)必須耐氧氣腐蝕，耐堿腐蝕，但國(guó)內(nèi)的制備技術(shù)鮮有能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的。即便設(shè)備達(dá)標(biāo)，高鎳811動(dòng)力電池還有包括熱管理系統(tǒng)、供應(yīng)體系重塑等問題需要解決。
高鎳三元?jiǎng)恿﹄姵仡I(lǐng)域中國(guó)企業(yè)話語權(quán)確實(shí)不高，目前這一領(lǐng)域商業(yè)化做的最好的是松下，其應(yīng)用在特斯拉Model 3上的21700圓柱型電池，通過改良高鎳正極材料和硅碳負(fù)極材料的應(yīng)用，電池能量密度達(dá)到20%的提升。
除松下外，韓國(guó)鋰電巨頭LG化學(xué)、SKI、三星SDI也都在積極備戰(zhàn)高鎳811電池，此前現(xiàn)代發(fā)布的 Kona EV 純電動(dòng)SUV，其電池由LG化學(xué)提供采用NCM811電芯。
另一家韓國(guó)電池企業(yè)SKI也在去年宣布，開始量產(chǎn)NCM811電池，用于能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)的電池，并在2018年第三季度提供用于電動(dòng)汽車的電池。
而三星SDI主要的戰(zhàn)略合作是寶馬，根據(jù)寶馬的規(guī)劃，i3要在2018年才會(huì)使用NCM622，2012年才會(huì)用上NCM811的產(chǎn)品，相對(duì)比較保守。
最新消息， LG化學(xué)和SKI NCM811電池計(jì)劃有所推遲，雖然在批量商業(yè)化層面無法大批量供給車企使用，但兩家企業(yè)的技術(shù)儲(chǔ)備仍不容輕視。回到國(guó)內(nèi)企業(yè)，當(dāng)前寧德時(shí)代旗下新能源汽車動(dòng)力電池主要是NCM523電池，從NCM523直接跨越至NCM811，寧德時(shí)代還需攻克不少難題。
長(zhǎng)遠(yuǎn)的看，想要達(dá)到2020年及以后的動(dòng)力電池能量密度發(fā)展要求，現(xiàn)有的液體電解質(zhì)電池體系恐怕無能為力。固態(tài)鋰電池則有望成為下一代車用動(dòng)力電池主導(dǎo)技術(shù)路線。
由于不需要電解液和隔膜，而是由固態(tài)電解質(zhì)取代，相同能量密度下，固態(tài)電池的厚度會(huì)更小。重量方面，在使用固態(tài)電解質(zhì)后，石墨負(fù)極可用金屬鋰替代，以減輕負(fù)極材料的用量，使整個(gè)電池重量明顯減輕。同時(shí)，更高的安全性，更好的快速充電能力也是其較目前鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)。在集成進(jìn)電動(dòng)汽車時(shí)，固態(tài)電池還具有結(jié)構(gòu)緊湊、規(guī)?？烧{(diào)、設(shè)計(jì)彈性大等利于整車集成的特點(diǎn)。
綜合而言，近年來材料成本的降低、電池性能的提升是NCM811發(fā)展的推動(dòng)力，但受技術(shù)挑戰(zhàn)壓力NCM811真正實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)用還需時(shí)日，現(xiàn)階段中國(guó)電池企業(yè)仍需要踏踏實(shí)實(shí)一步步的跨過技術(shù)門檻。
