高鎳三元電池在新能源汽車(chē)規(guī)?；瘧?yīng)用的瓶頸

目前,動(dòng)力鋰電池發(fā)展路線(xiàn)正經(jīng)歷一場(chǎng)變革。

2017年以前,市場(chǎng)選擇了磷酸鐵鋰電池作為技術(shù)主流,而新能源汽車(chē)對(duì)電池能量密度的要求是一個(gè)持續(xù)提高的過(guò)程,產(chǎn)業(yè)也將隨之進(jìn)行不斷的變化選擇。

磷酸鐵鋰電池能量密度上限約在160Wh/kg左右,業(yè)內(nèi)預(yù)計(jì)到2020年動(dòng)力電池能量密度標(biāo)準(zhǔn)將達(dá)到300Wh/kg以上,這是磷酸鐵鋰電池較難達(dá)到的。

另一方面,目前技術(shù)水平下三元電池實(shí)際平均能量密度能夠達(dá)到180-190Wh/kg之間,且在后續(xù)也擁有較大的提升空間。

政策方面也在加碼。今年二月,財(cái)政部、工信部、科技部、發(fā)改委等四部委發(fā)文調(diào)整了新能源汽車(chē)財(cái)政補(bǔ)貼政策,提高了純電動(dòng)乘用車(chē)、非快充類(lèi)純電動(dòng)客車(chē)、專(zhuān)用車(chē)動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度門(mén)檻要求。

預(yù)計(jì)今年開(kāi)始三元電池將趕超磷酸鐵鋰市場(chǎng)容量成為主流,并在未來(lái)市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)持續(xù)的增量替代,占據(jù)主導(dǎo)地位。

高鎳三元產(chǎn)能布局和量產(chǎn)進(jìn)度

具體到三元電池正極材料領(lǐng)域,高鎳材料具有能量密度較高的優(yōu)勢(shì)。其次,據(jù)測(cè)算,采用高鎳材料后,電池綜合單位成本下降幅度最高約在8%以上,成本優(yōu)勢(shì)明顯。

供需矛盾帶來(lái)的鈷價(jià)波動(dòng)也正在助推廠商向低鈷高鎳產(chǎn)品的轉(zhuǎn)向。鈷原料在三元正極材料中的成本占比較高,其價(jià)格在2018年持續(xù)走高,相比第一季度初期的52萬(wàn)元/噸,4月份上漲幅度超過(guò)20%,截至4月13日,鈷價(jià)已經(jīng)達(dá)到67.40萬(wàn)元/噸。

在降本增效的需求下,最有優(yōu)勢(shì)支撐前述300Wh/kg目標(biāo)的高鎳三元NCM811產(chǎn)品帶著光環(huán)閃亮登場(chǎng)。

雖然仍有廠商宣稱(chēng)堅(jiān)持磷酸鐵鋰電池路線(xiàn)不動(dòng)搖,但市場(chǎng)上對(duì)更高能量密度的電池技術(shù)布局正在積極推進(jìn)。從2017年開(kāi)始,國(guó)內(nèi)正極材料廠商陸續(xù)布局高鎳產(chǎn)品,這些產(chǎn)能有望在2018年開(kāi)始向市場(chǎng)供應(yīng),特別是NCM811產(chǎn)品的產(chǎn)能和產(chǎn)量受到高度矚目。

國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)方面,CATL、BYD、江西孚能、比克電池、國(guó)軒高科、天津力神、鵬輝能源等企業(yè)都已開(kāi)展NCM811電池研發(fā)和生產(chǎn)。其中比克電池宣布已量產(chǎn)NCM811圓柱動(dòng)力電池,能量密度可以達(dá)到232Wh/kg,并稱(chēng)300Wh/kg的產(chǎn)品也即將面世。鵬輝能源也透露,公司使用NCM811材料的圓柱電池已經(jīng)量產(chǎn)并供貨給相關(guān)整車(chē)廠。

加速放量的幾大制約因素

雖然被普遍看好,但高鎳NCM811產(chǎn)品在汽車(chē)動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用還任重而道遠(yuǎn),目前NCM811產(chǎn)品在新能源汽車(chē)上的應(yīng)用只有少數(shù)個(gè)案。

去年10月,參加全國(guó)量產(chǎn)車(chē)性能大賽的江淮iEV7S搭載了比克電池18650-2.75Ah電芯產(chǎn)品,成為國(guó)內(nèi)NCM811產(chǎn)品在新能源汽車(chē)上應(yīng)用的首個(gè)案例。

國(guó)際方面,韓國(guó)現(xiàn)代近期發(fā)布的KonaEV純電動(dòng)SUV,搭載了由LG化學(xué)提供的NCM811電芯電池,但該車(chē)型目前還沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)發(fā)售。

現(xiàn)階段高鎳產(chǎn)品加速應(yīng)用放量仍存在以下瓶頸:

原材料稀缺。我國(guó)鋰、鈷、鎳資源相對(duì)稀缺,國(guó)內(nèi)高鎳原材料現(xiàn)階段主要依賴(lài)進(jìn)口,容易受外部因素牽制。隨著動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng),有關(guān)專(zhuān)家預(yù)計(jì)鋰、鈷、鎳分別將在2021年、2022年和2019年出現(xiàn)短缺。

制造能力制約。高鎳三元材料的生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜,對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境要求較高,現(xiàn)有的生產(chǎn)線(xiàn)無(wú)法直接作為NCM811或NCA產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用,需要重新設(shè)計(jì)和建造,增加大量資金投入?？梢哉f(shuō)目前國(guó)內(nèi)尚不具備成熟的制備技術(shù)和大規(guī)模批量生產(chǎn)能力,甚至未來(lái)三年將出現(xiàn)一定數(shù)量的產(chǎn)能缺口。

安全問(wèn)題待解。據(jù)上海捷新動(dòng)力工程部副總工程師朱玉龍介紹,鎳比例越高,正極材料的熱穩(wěn)定性就越差。在遇到高溫、外力沖擊等情況時(shí),高鎳電池會(huì)存在安全隱患。且高鎳電池充電時(shí)產(chǎn)氣會(huì)導(dǎo)致電池鼓脹也是一個(gè)待解的問(wèn)題。作為應(yīng)用到汽車(chē)產(chǎn)品中的關(guān)鍵部件,高鎳產(chǎn)品在安全方面仍然需要有更大程度的改進(jìn)。

設(shè)備選型周期長(zhǎng)。整車(chē)企業(yè)對(duì)新技術(shù)和新產(chǎn)品應(yīng)用在車(chē)型時(shí)非常審慎,各大車(chē)企對(duì)電池供應(yīng)商都有嚴(yán)格而復(fù)雜的認(rèn)證程序,電池企業(yè)和產(chǎn)品都需要接受高難度的測(cè)試和驗(yàn)證,所需時(shí)間較長(zhǎng)。

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