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811高鎳動力電池
來源: | 作者:id30024092 | 發布時間: 2019-03-22 | 26 次瀏覽 | 分享到:
號稱量產元年?高鎳811動力電池需冷靜 作為車主,你可能對新能源車續航里程的提升給予很多關注,而由于續航與動力電池能量密度相關,國內電池企業正打算以一種更高技術含量的鎳鈷錳NCM811路線提升能

號稱量產元年?高鎳811動力電池需冷靜

 

作為車主,你可能對新能源車續航里程的提升給予很多關注,而由于續航與動力電池能量密度相關,國內電池企業正打算以一種更高技術含量的鎳鈷錳NCM811路線提升能量密度,從而讓消費者與車企皆大歡喜。但這種改變鎳鈷錳配比的方案,可能帶來一定的安全隱患,因此企業在如今尚不成熟的技術條件下推出NCM811,很可能得不償失。


1分鐘閱讀全文:

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、億緯鋰能等在內的動力電池企業均投入研發生產NCM811技術路線。
3
、國內專家認為NCM811的安全性及循環壽命仍是短板,也面臨技術和上游材料供應等瓶頸,同時對其過快投放市場表示擔憂。
4
、業內專家預計,NCM811電池2022年后可進行商業化應用。

  高鎳811三元鋰電池為何風起?

  鎳鈷錳NCM及鎳鈷鋁NCA均是三元鋰電池,由于NCA電池技術壁壘高,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分為111型、523型、622型和811型等。鎳在鋰離子電池內的主要作用就是拉高克容量,讓電池的能量密度更高。公開數據顯示,NCM811材料的克容量能夠達到190mAh/g,高于國內目前主流的動力電池NCM523的克容量166mAh/g。因此,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域最高能量密度與最高技術含量的路線。


  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鍵指標引導新能源汽車產業發展,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《汽車產業中長期發展規劃》,目標到2020年,動力電池單體能量密度達到300Wh/kg以上,力爭實現350Wh/kg,系統能量密度力爭達到260Wh/kg,成本降至1/Wh以下。

  根據行業現狀,NCM523能量密度最高為200Wh/kg,NCM622NCM811可以達到230Wh/kg280Wh/kg以上。如果依靠三元鋰電池實現2020260Wh/kg的目標,僅NCM811有可能勝任。

  其次,作為三元鋰電池關鍵材料的鈷金屬價格飛漲,倒逼電池企業選擇NCM811路線。三元鋰電池市場經過近幾年的開拓,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。


  多家企業入局高鎳811

  在新的政策和市場環境下,多家中國電池企業宣布或規劃高鎳811項目的研發和生產,因此2018年也被業內稱為高鎳811量產元年。

  今年5月,比克電池率先宣布3.0Ah圓柱18650電池NCM811量產下線,電池能量密度提升至250Wh/kg。作為國內最早量產NCM811電池的企業,比克提供的客戶名單顯示了業內對新技術路線的熱情:據介紹,比克NCM811電池已應用于零跑、小鵬、云度、江淮、上汽大通、北汽新能源等企業車型。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,并且開始供貨給相關整車廠。

  除了比克和鵬輝能源宣稱具備量產能力之外,國內部分電池企業對外公布了高鎳811的未來布局。國軒高科年初對外宣稱,已開發出三元811軟包電芯,能量密度到達302Wh/kg,目前已開始建設相關產品中試線,計劃2019年建設產線。此外,國軒高科已確定為福特與眾泰合資公司開發的第一款車型提供三元622型動力電池。

國內研發NCM811技術路線的企業一覽

企業

研發進展

比克

2017年量產NCM811電池,并將產品導入江淮、北汽新能源、零跑、小鵬等新能源車企

鵬輝能源

NCM811材料2.8Ah、3.0Ah圓柱18650電池已量產,并且供貨給相關整車廠測試認證

國軒高科

已開發出三元811軟包電芯,能量密度到達302Wh/kg,目前已開始建設相關產品中試線,計劃2019年建設產線

比亞迪

今年6月份宣布其NCM811動力電池研發取得重大進展,將于2019年下半年投入使用

天津力神

NCM811電池配套的相關車型已成功進入推薦目錄,車型上市在即

億緯鋰能

2012年量產非動力型NCM811電池,今年已向新能源車企送檢樣品測試

天鵬電源

2GWhNCM811圓柱型電池產能

邀優動力

NCM811軟包電池已通過國家強檢認證

天勁股份

NCM811軟包電池已通過國家強檢認證

多氟多

正在研發NCM811高比能動力電池,預計2019年量產

  天津力神是國內少數同時規劃NCANCM路線的電池企業,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則被列為企業長期規劃。

  比亞迪則在今年6月份宣布其NCM811動力電池研發取得重大進展,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上,投資50億元在重慶增建10GWh高鎳811電池產能。

  不過也有企業對NCM811的技術路線持謹慎態度。作為中國動力電池出貨量排名第一的企業,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NCA電池之外,以SK、LG化學為首的韓國企業研發進展并不順利。今年年初,搭載LG化學NCM811軟包電池的韓國現代Kona EV純電動SUV發布,雙方協議年內投入市場,韓國SK則在20178月底宣布今年8月批量生產用于電動汽車的NCM811電池。但LG化學近期證實,今年將只生產圓柱型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年后或走向商業化

  目前限制NCM811大規模量產的原因主要是工藝水平,其次是部分技術瓶頸仍待解決,高鎳三元材料供應體系也還不完善。2013年就從事高鎳三元材料研發的動力電池專家馬俊峰認為,NCM811對制備工藝、設備、生產環境等要求極高,這是限制NCM811規模應用的主要因素;而且NCM811對為其配套的高壓電解液、隔膜等材料的要求也遠遠高于普通三元電池,同時對下游的電池熱管理等技術也有著很高的門檻,這導致NCM811距離實際的商業化應用仍有一段距離。

  多位業內專家對此持相對一致的看法。“NCM811體系需要加強驗證工作,目前還不具備商業化運作的能力,預計2022年后可進行商業應用。國家863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為,就目前技術看,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/kg21700NCA電芯,但其電芯的循環壽命并未達到目前主流三元材料電池2000+的水準。

  比克在內測NCM811的時候,會出現循環不到1000次就衰減至80%以下的情況,這在前期研發中尤其常見。比克技術人員表示。作為國內首家量產NCM811電池的企業,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生產經驗,比克也未能避免犧牲電池一定循環壽命的負面影響。


『搭載比克NCM811電池的江淮iEV7S(參數|詢價)

  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、電池液冷等技術我們是自主研發應用。江淮乘用車營銷公司副總經理汪光玉同時告訴汽車之家,目前江淮僅iEV7SiEVA50兩款車型采用比克NCM811電池。

  NCM811電池除了循環壽命不理想之外,其安全性相比普通三元鋰電池也較低。從材料性能上看,NCM811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。中國科學院物理研究所研究員黃學杰說,我對企業的建議只有一點,不要跟風。


  高鎳三元材料可以通過材料改性、表面包覆、提升電壓、調整負極材料等多種方式提高其安全性。NCM811的高比能量和長循環壽命、高安全性等是可以同時存在的,但目前國內還達不到這樣的水平,三五年之后或許能實現。馬俊峰坦誠,無論是此前他所在團隊生產的產品,還是目前其他的市場NCM811產品應用,表現均很一般。

  即便是制造工藝和質量管控水平都很先進的韓企,如三星SDILG化學均宣布推遲NCM811電池的規模生產和應用,這側面說明了該技術路線還不成熟。

  總結全文:作為目前動力電池領域最高能量密度與最高技術含量的路線,NCM811在政策和市場的雙重作用下,成為了國內多家電池企業的重點布局。但高比能與長循環壽命、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。無論是業內專家還是新能源從業者,誰都不想打破中國新能源彎道超車的可能性,但我們仍應理性地看到,NCM811距離大規模應用仍有很長一段路要走。