三元多一元　升鎳再降鈷 四元鋰電池能成爆款嗎？

在三元鋰、磷酸鐵鋰占據(jù)主流的動(dòng)力電池領(lǐng)域，新銳四元鋰電池技術(shù)開(kāi)始嶄露頭角。

近日，凱迪拉克旗下首款純電動(dòng)汽車(chē)LYRIQ開(kāi)啟預(yù)售，該車(chē)也成為首款配裝LG新能源四元鋰電池的電動(dòng)車(chē)型。此前，LG新能源亞洲營(yíng)銷(xiāo)總經(jīng)理樸鎮(zhèn)庸在接受媒體采訪(fǎng)時(shí)稱(chēng)，公司開(kāi)發(fā)的新一代四元鋰電池將在LG新能源南京基地投產(chǎn)。事實(shí)上，早在今年6月就有人透露，LG新能源將向特斯拉供貨四元鋰電池?？雌饋?lái)，比起不知何時(shí)才能量產(chǎn)的固態(tài)電池，四元鋰電池已經(jīng)蓄勢(shì)待發(fā)。

四元鋰電池到底是怎樣的電池?具備哪些優(yōu)勢(shì)?前景幾何?近來(lái)，這些問(wèn)題引發(fā)了業(yè)界的廣泛關(guān)注。

是創(chuàng)新還是過(guò)渡性技術(shù)?

“與現(xiàn)有的鎳鈷錳(NCM)811、523、622以及鎳鈷鋁(NCA)三元鋰電池等動(dòng)力電池產(chǎn)品相比，鎳鈷錳鋁(NCMA)的四元鋰電池有自己的特點(diǎn)。”中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)鋰電池應(yīng)用專(zhuān)業(yè)委員會(huì)顧問(wèn)蘇南峰向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者表示，一是在材料上，四元鋰電池不僅比三元鋰電池多一元，而且在鎳鈷錳三元電池的材料中加入了更多的鎳，比例接近90%，還使用了部分鋁元素，降低了鈷元素，從而可以抑制鈷元素的不穩(wěn)定雜質(zhì)生成，克服了三元鋰電池的部分缺陷，也被稱(chēng)為“高鎳低鈷”電池;二是在性能上，與三元鋰電池相比，四元鋰電池在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)提升電池能量密度、改善充放電性能和循環(huán)壽命等多維度的平衡，續(xù)駛里程可達(dá)到650公里左右;三是在價(jià)格上，由于鈷的價(jià)格相對(duì)較高且資源緊張，而鎳和鋁的價(jià)格較低且供應(yīng)充足，因此成本也有所降低。

對(duì)于四元鋰電池的未來(lái)發(fā)展，業(yè)內(nèi)有不同看法。“從降低鈷含量，提升電池性能的角度看，高鎳低鈷的四元鋰電池是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)之一。”江蘇新能源汽車(chē)行業(yè)發(fā)展研究院研究員厲建平在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)認(rèn)為，四元鋰電池技術(shù)能改善三元鋰電池的一些缺陷，而且LG新能源將價(jià)格較貴的鈷用量減少了70%左右，在原材料漲價(jià)的背景下大幅降低了電池成本。同時(shí)，在國(guó)內(nèi)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量持續(xù)增長(zhǎng)、追求更高續(xù)駛里程的情況下，四元鋰電池具有較強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在相當(dāng)長(zhǎng)一個(gè)階段內(nèi)都會(huì)有較強(qiáng)的生命力。

當(dāng)然，也有人持不同的觀點(diǎn)。“四元鋰電池的優(yōu)勢(shì)與短板都十分明顯，很難成為將來(lái)的長(zhǎng)期發(fā)展方向，充其量只是一種過(guò)渡性產(chǎn)品。”廣東工業(yè)大學(xué)新能源材料研究中心研究員陳新彤向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者表示，目前，固態(tài)電池、半固態(tài)電池以及氫燃料電池等多種動(dòng)力電池都在緊鑼密鼓地研發(fā)之中，即使四元鋰電池在短期內(nèi)能占領(lǐng)一定的市場(chǎng)份額，但幾年后隨著全固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化，很可能會(huì)被淘汰。

特斯拉或隨通用“上車(chē)”

實(shí)際上，早在通用汽車(chē)采用LG新能源的四元鋰電池之前，特斯拉一直被盛傳有望成為第一家使用其四元鋰電池的汽車(chē)制造商。雖然通用捷足先登，但一直在嘗試多種電池方案的特斯拉可能會(huì)很快跟上。

“理論上看，四元鋰電池的主要優(yōu)勢(shì)是其能提供較長(zhǎng)的續(xù)駛里程，成本卻較低。”浙江新能源技術(shù)應(yīng)用研究院研究員陸安程在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，特斯拉有理由選擇四元鋰電池解決方案。一是目前特斯拉也在尋求降低Model3和ModelY長(zhǎng)續(xù)駛版的動(dòng)力電池成本。為此，甚至國(guó)產(chǎn)特斯拉已經(jīng)舍棄了多年的電池供應(yīng)商松下;二是由于添加了鋁，四元鋰電池的循環(huán)壽命大幅提升。試驗(yàn)表明，四元鋰電池充放電1000次后電池仍可充到95%，相比三元鋰電池有顯著優(yōu)勢(shì)，這應(yīng)該也是特斯拉所看重的;三是由于特斯拉使用了線(xiàn)控底盤(pán)和自研的接近中央域控制器的架構(gòu)，使得從軟件和硬件方面提升電源管理系統(tǒng)相對(duì)容易，有利于四元鋰電池“上車(chē)”。

目前，頭部電池企業(yè)中只有LG新能源宣布量產(chǎn)四元鋰電池。“四元鋰電池雖然看上去并不復(fù)雜，只是提高了鎳含量、增加鋁元素，但中試、驗(yàn)證與生產(chǎn)工藝上有很多技術(shù)難題，LG新能源應(yīng)是突破了一系列難題。”廣東新能源汽車(chē)發(fā)展研究中心研究員林森告訴《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者，一是在材料體系上，與現(xiàn)有三元鋰電池相比，四元鋰電池在鎳含量較高的情況下，鋁元素的添加比例及精準(zhǔn)控制是量產(chǎn)的難題之一;二是在生產(chǎn)工藝上，由于四元鋰電池“高鎳低鈷”的特點(diǎn)，高鎳材料容易膨脹，對(duì)設(shè)備精度和耐腐蝕性、溫度控制等量產(chǎn)條件都有很高的要求，需要做大量試驗(yàn);三是在相關(guān)配套設(shè)施上，由于四元鋰電池比三元鋰電池有更高的充電倍率、更高能量密度，為控制熱失控，對(duì)車(chē)上的電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求，需要改進(jìn)或優(yōu)化電池管理系統(tǒng)才能適配。

在行業(yè)人士看來(lái)，擁有了訂單并不意味著四元鋰電池就會(huì)一路暢通。“即使有了通用汽車(chē)這樣的大客戶(hù)訂單，但LG新能源仍面臨多重挑戰(zhàn)。”山東省電池工業(yè)協(xié)會(huì)顧問(wèn)謝瑜忠在接受《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者采訪(fǎng)時(shí)分析稱(chēng)，一方面，四元鋰電池量產(chǎn)工藝比三元鋰電池復(fù)雜，電池企業(yè)需要多長(zhǎng)時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)降本提效、達(dá)到利潤(rùn)平衡點(diǎn)，尚不明確;另一方面，多家電池企業(yè)在探索多種技術(shù)路線(xiàn)，對(duì)四元鋰電池的市場(chǎng)是否存在影響，尚未可知。目前，包括松下、三星、SDI等電池企業(yè)在探索固態(tài)電池，寧德時(shí)代正在研發(fā)無(wú)稀有金屬電池，還有比亞迪已經(jīng)量產(chǎn)的磷酸鐵鋰刀片電池等，都有可能是四元鋰電池潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。

多種技術(shù)路線(xiàn)競(jìng)相爭(zhēng)艷

目前，在國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池市場(chǎng)，三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池是市場(chǎng)爭(zhēng)奪的兩大主角。中國(guó)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年10月，國(guó)內(nèi)磷酸鐵鋰電池裝車(chē)量達(dá)8.4GWh，同比上升249.5%，超過(guò)三元鋰電池的7GWh，且已連續(xù)數(shù)月領(lǐng)先三元鋰電池。

“四元鋰電池或許能扭轉(zhuǎn)當(dāng)前三元鋰電池市場(chǎng)份額下降的不利局面。”厲建平談到，四元鋰電池與三元鋰電池相比具備一定優(yōu)勢(shì)，但與磷酸鐵鋰電池相比卻是互有參差。一是在能量密度上，四元鋰電池具有一定優(yōu)勢(shì)，磷酸鐵鋰電池盡管接近追平三元鋰電池，但與四元鋰電池相比仍稍遜色;二是在安全性能上，磷酸鐵鋰電池占據(jù)上風(fēng);三是在工作溫度上，四元鋰電池的耐高溫極限不如磷酸鐵鋰電池，但磷酸鐵鋰電池的耐低溫極限不如四元鋰電池;四是在加工工藝上，磷酸鐵鋰電池有較為成熟的生產(chǎn)工藝，而四元鋰電池即使有LG新能源這樣的企業(yè)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，但在生產(chǎn)工藝上仍有難題待解，而且尚沒(méi)有形成相關(guān)的工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

此外，量產(chǎn)風(fēng)聲漸近的半固態(tài)電池也將加劇動(dòng)力電池領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)。“目前出現(xiàn)的新趨勢(shì)，似乎是韓國(guó)電池企業(yè)趨向四元鋰電池，國(guó)內(nèi)部分企業(yè)則在積極籌備半固態(tài)電池。”陸安程表示，相比之下，半固態(tài)電池在能量密度、安全性、壽命、輕便性上更有優(yōu)勢(shì)，但四元鋰電池目前在成本方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，不過(guò)雙方在加工工藝上都還存在沒(méi)有徹底解決的問(wèn)題。

即使還有一些技術(shù)難題尚未完全解決，但已有一些電池企業(yè)出于市場(chǎng)利益的考慮在布局四元鋰電池。在國(guó)外，除了LG新能源已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)，還有三星SDI、韓國(guó)SKI等電池企業(yè)正在積極布局四元鋰電池。SKI方面表示，將于2023年為福特F-150電動(dòng)皮卡提供其首款非常接近四元鋰電池的高鎳低鈷NCM9電池。

“國(guó)內(nèi)也有多家企業(yè)在布局四元鋰電池。”中信證券分析師路海波向《中國(guó)汽車(chē)報(bào)》記者表示，其中，長(zhǎng)城汽車(chē)旗下的蜂巢能源已發(fā)布了四元鋰電池樣品，在提高安全性的同時(shí)，能做到較高的能量密度;鋰電池材料企業(yè)格林美已完成了四元前驅(qū)體量產(chǎn)的技術(shù)準(zhǔn)備;另一家原材料供應(yīng)商華友鈷業(yè)也在積極布局相關(guān)材料項(xiàng)目。

“在動(dòng)力電池發(fā)展技術(shù)路線(xiàn)方面，除了走‘3+1’路線(xiàn)的四元鋰電池之外，目前業(yè)界還在探索多種技術(shù)路線(xiàn)，例如石墨烯電池、固態(tài)電池、氯離子電池、鈉離子電池、無(wú)鈷電池等。究竟誰(shuí)能成為下一代動(dòng)力電池的主流路線(xiàn)，目前尚難以斷言。”謝瑜忠表示，最核心的是要看動(dòng)力電池的性能、安全、壽命、成本、便利性等方面，更具優(yōu)勢(shì)者將脫穎而出，成為未來(lái)的爆款動(dòng)力電池。