鉅大LARGE | 點擊量：1317次 | 2018年06月13日
國內電池企業不斷向高鎳三元材料布局！
近日，我國在高鎳正極材料及動力電池單體開發方面獲重大突破，天津力神電池股份有限公司研發出一種NCA三元高比能量動力鋰電池，能量密度超過300wh／kg，引發業界關注。根據國家工信部《汽車產業中長期發展規劃》，要求2020年動力電池單體能量密度達到300Wh／kg，成為業界努力攻關的目標之一。天津力神高比能量電池研發的成功，令整個業界為之一振，也將中國NCA三元電池帶入高能量密度3．0時代。
天津力神在氧化鎳鈷鋁鋰（NCA）正極材料前期研究基礎上，開發高比能量、長循環壽命、良好安全性能的鋰離子動力電池用高鎳系正極材料；通過納米制備、納米分散、包覆及預嵌鋰等多種技術，研制容量高、首次效率高、循環穩定性及倍率性能好的硅碳負極材料。
據悉，天津力神基于該體系開發了電芯單體的比能量達到302wh／Kg，體積能量密度大于642Wh／L，25℃下1C充放電循環710次（100％DOD），容量保持率達到80％；同時通過優化電解液配方，循環性能明顯改善，目前循環285次（100％DOD）容量保持率高達96％。這一工作為開發出比能量300Wh／kg、循環壽命1500次的鋰離子電池單體奠定了基礎。
近幾年，高能量密度的要求促使國內電池企業不斷向高鎳三元材料布局。據電池中國網了解，磷酸鐵鋰材料受到本身性能的限制，以目前的技術難以在2020年達到國家相關規劃中對能量密度的要求，三元的NCM111和NCM523等材料也很難預期達到單體能量密度300wh／kg的目標。目前主流的NCM523可以達到160－200wh／kg，而NCM622和NCM811分別可以達到230wh／kg和280wh／kg。所以要實現對動力電池能量密度的高要求和續航里程的延長，必須要大力發展高鎳三元材料。
高鎳三元材料主要指鎳含量高的三元材料，目前常見的有NCM622、NCM811和NCA。在高鎳三元材料中，Ni主要的作用是提供容量，含量越高電池的能量密度越大；而Co貢獻一部分容量的同時可以穩定結構；Mn／Al主要用來穩定結構，三者協同作用，共同發揮出三元材料高能量密度、較低成本等優點。
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%
在國家政策要求、新能源汽車續航里程提高和鈷價不斷高漲的多重刺激之下，高鎳體系的NCM811和NCA材料已經成為國內動力電池企業積極布局的熱點，而從市場情況來看，大多數企業選擇了NCM811路線，而非NCA路線。
據悉，當升科技NCM811產品目前年產能為4000噸，三期工程計劃1．8萬噸／年高鎳多元材料產能，將于2018年至2020年間陸續建成投產；國軒高科表示已經開發出三元811材料軟包電芯，能量密度能夠達到302wh／kg；杉杉能源2017年底宣布月產100噸的寧鄉基地NCM811產線順利投產；億緯鋰能表示，自從2012年起就已開始推廣非車用NCM811；天津巴莫2017年年產5000噸高鎳材料產線投產，目前已經實現向國際大客戶批量提供NCM811。據電池中國網了解，寧波金和、廈門鎢業、天力鋰能等高鎳811項目也在穩步推進。
而三元NCA材料，由于國內起步比較晚，技術水平較國外企業有很大的差距，NCA目前產能主要集中在日本和韓國。NCA主要的供應商有日本的住友金屬（Sumitomo）、日本化學產業株式會社和戶田化學（Toda），韓國的Ecopro和GSEM也有少量產品銷售。其中，戶田化學主要供應日本AESC和韓國LGC，住友金屬主要供應松下和PEVE，韓國的Ecopro對應客戶為SDI。數據顯示，2017年中國電動汽車市場實現鋰離子電池裝機總量33．55GWh，其中磷酸鐵鋰電池裝機16．33GWh，NCM三元電池實現裝機15GWh，而NCA三元電池裝機量僅為286．5MWh。
國內NCA技術路線沒有發展起來，除了起步晚，還與三元NCA材料的生產技術壁壘較高有很大關系。在NCA材料中以Al代替錳，實際是將鎳鈷錳酸鋰通過離子摻雜和表面包覆進行改性，離子摻雜可以增強材料的穩定性，提高材料的循環性能。但是在制作過程中，由于Al為兩性金屬，不易沉淀。NCA電池需要純氧環境、加工成本較高，在電池生產全過程均要控制濕度在10％以下，這些對國內企業都存在很大挑戰。
所以，此次天津力神在高鎳NCA正極材料方面的重大突破給中國的電池企業注入了一劑強心劑。國內企業如貝特瑞NCA技術已具備量產條件，目前在深圳有3000噸高鎳正極材料產能，已實現向松下等客戶銷售，后續將在江蘇常州新建1．5萬噸高鎳正極材料生產線。另外，上海德朗能、杉杉能源和容百鋰電也都對外宣稱，具備規模化生產NCA材料的能力。
雖然NCA材料具有高技術壁壘，國內企業要實現與日韓企業的抗衡還面臨諸多挑戰，但是相信在中國這個全球最大的動力電池市場，隨著國內企業的不斷趕超和技術積累，未來幾年內必將迎來高鎳電池生產的爆發期，也必定會產生全球領先的本土NCA電池企業巨頭。
