鉅大LARGE | 點擊量：899次 | 2018年07月29日
高鎳三元電池迎來快速發展契機
隨著各方對動力電池在安全性和能量密度等方面的要求越來越高，高鎳三元材料電池以其能量密度高、循環壽命較長、安全性較好、成本相對較低等突出特點，越來越成為市場追逐的熱點。目前國內包括力神、比克、波士頓、寧德時代等大型動力電池企業都將高鎳三元材料電池作為下一代動力鋰電池的研發目標。
三元電池材料，是指由三種電極材料共融而成的復合電極材料。鎳鈷錳酸鋰（LiNixCoyMn1-x-yO2）是目前最主流的三元電池材料，以鈷鹽、錳鹽、鎳鹽為原料，通過調配鈷、錳、鎳三者的比例，來獲得不同的電極特性。
三元材料中，鈷的作用在于穩定材料的層狀結構,而且可以提高材料的循環和倍率性能，但過高的鈷含量會導致電池的實際容量降低；鎳的作用在于提高材料的能量密度.但鎳含量高(即高鎳)的三元材料也會導致鋰鎳混排,從而造成鋰的析出；錳的作用在于降低材料成本、提高材料安全性和結構穩定性，但過高的錳含量會破壞材料的層狀結構，使材料的比容量降低。高鎳三元電池，即鎳含量在電池具有較高的占比。目前高鎳電池型號包含了從333、532，到622、711到811（鎳、鈷、錳三者的比例）等系列。
從國外三元電池材料應用市場來看，日本主要使用NCM(鎳、鈷、錳三元素比例為1:1:1和5:3:2)及NCA體系，其技術處于領先水平。特斯拉所用的高鎳NCA三元電池電芯均來自松下（鎳、鈷、鋁元素比例為8:1.5:0.5）。韓國現在主要使用NCM體系（鎳、鈷、錳三元素的比例與日本相同），并正在嘗試NCA（鎳、鈷、鋁元素比例為8:1:1）體系。目前高鎳三元正極材料的成熟制備技術和批量生產能力主要掌握在日本住友、戶田工業、ECOPRO等幾家日韓企業手中。
總體來說，在當前三元高鎳電池材料領域，日本企業以其獨特的專業技術積累把控著市場，而韓國企業近幾年迅速崛起，無論在技術還是產品品質方面都極具競爭力。
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我國電池企業進入三元材料領域時間不長，在三元高鎳電池材料的發展上落后于日本和韓國，高端高鎳三元材料還主要依賴進口。但是，近期國內三元材料電池的研發和產業化正在提速。2016年，受工信部委托，中國汽車工程學會編制的《節能與新能源汽車技術路線圖》中規劃了我國2020年的純電動乘用車動力電池能量密度目標為300wh/kg，2025年目標為400wh/kg，2030年目標為500wh/kg。在2016年底公布的新版補貼政策中，國家相關部門對高比能量的電池系統，也規定了較高的補貼系數。
一系列政策和規劃的推出，既是對產業未來發展方向的指導，也為企業下一步的技術研發投入提供了基礎性依據。國內企業已紛紛投產高鎳三元材料電池，目前國內三元材料市場上較為主流的是NCM523和111型，更高一級的NCM622型也開始在動力電池領域批量應用。NCM811型和NCA高鎳三元材料還處于研發測試階段，尚未獲得動力電池企業的認可，離大批量生產應用還存在一定的距離。據權威數據顯示，高鎳三元材料的占比持續上升，2016年國內NCM622、NCA型在三元材料總產量的占比超過5%，當前國內三元材料超過75%仍為NCM523。NCM811型雖然還處于測試階段，但已有多家正極材料企業進行了布局。
目前國內從事高鎳三元材料生產研發的有如下企業：
當升科技:業界少數能量產車用高鎳多元材料產品的企業之一，憑借多年研發和生產高鎳多元正極材料經驗，目前公司NCM523/NCM622三元高鎳材料已實現規模化量產，被應用到新能源汽車動力電池領域。
2016年7月，當升科技募資新建年產4000噸高鎳三元電池材料項目。目前，該項目二期工程第一階段已經建成投產,公司新增2000噸/年高鎳三元電池材料產能，合計產能近4000噸/年。此外,公司還擁有NCA811和NCM811技術,并與韓國GSEnergy公司簽訂戰略合作協議，合力打造三元高鎳電池材料。
國軒高科：2016年11月，該公司發布公告稱，擬募資不超過36億元用于動力電池相關項目建設，其中，擬以5億元投建年產10000噸高鎳三元正極材料和5000噸硅基負極材料項目。在項目公告中，國軒高科稱已掌握高鎳三元正極材料晶面生長控制和快離子導體表面包覆改性技術，該技術提高了高鎳三元正極材料的加工性能、克容量和循環壽命。
比亞迪：以磷酸鐵鋰為主要正極材料的比亞迪也已開始布局三元高鎳正極材料。據比亞迪電池技術開發部門經理江文鋒介紹，在技術路線方面，比亞迪希望在2018年將三元電池比能量密度達到240Wh/kg。為達到這個目標，比亞迪選用了高鎳三元正極材料，目前正對高鎳三元電池的熱失控以及高鎳體系的安全問題進行深入研究。
天津力神：針對高鎳三元電池材料的特性，該公司開發了多元素包覆技術，在提升材料性能的同時，保持其容量倍率；在電解液方面，通過新型的抗氧化添加劑的使用，來提高電池的循環性能，減少高鎳材料在使用過程中的膨脹；在電池工藝上，使用新型的黏合劑和梯度化純工藝提高電池的循環壽命，減少硅材料在使用過程中的膨脹，確保電池的安全性。
眾和股份：2016年上半年該公司位于江蘇連云港動力電池正極材料鎳鈷錳酸鋰產業化基地建設項目完成三元正極材料NCM（鎳鈷錳）一期建設（3500噸/年產能），于2016下半年正式投產。二期建設于2016年底完成，2017年初形成總計10000噸/年三元正極材料產能。
雖然國內企業紛紛投產高鎳三元材料電池，但是應當看到，目前我國高鎳三元材料電池產業化程度還不高，大部分企業仍處于開發或預產階段，三元高鎳材料電池在安全性以及生產工藝方面的較高要求仍是研發和產業化的難點。
根據國務院發布的《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》要求，到2020年，我國純電動汽車和插電式混合動力汽車累計產銷量要超過500萬輛。市場對動力電池的需求量會越來越大，同時對電池安全性能和能量密度比的要求也將越來越高。隨著產業政策支持力度的不斷加大，以及越來越多企業加速布局這一領域，高鎳三元電池將有望迎來快速發展契機。
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