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世界第一动力电池大国 中国为何造不出NCA电池?

导读: 为何大家都说NCM/NCA是三元电池的发展方向,但中国电池厂家和车企却几乎无一例外地选择了NCM路线,很少有企业选择NCA路线?那些号称要做中国特斯拉的造车新势力们,在电池选择上却并没有学习特斯拉使用NCA电池,而是使用NCM电池?

为何大家都说NCM/NCA是三元电池的发展方向,但中国电池厂家和车企却几乎无一例外地选择了NCM路线,很少有企业选择NCA路线?那些号称要做中国特斯拉的造车新势力们,在电池选择上却并没有学习特斯拉使用NCA电池,而是使用NCM电池?

受益于中国这一全球最大的新能源汽车市场,2017年中国的动力电池出货量再次雄踞世界第一。根据第三方锂电研究机构真锂研究的最新统计,2017年中国电动汽车市场实现锂离子电池装车总量33.55GWh,同比增长21%。

锂电池类型来看,2017年磷酸铁锂电池装车16.33GWh,占比48.68%; NCM三元电池实现装车15GWh,占比44.71%;锰酸锂电池装车1.4GWh,占比4.16%;NCA三元电池装车286.5MWh,成绩基本上都是在下半年取得的;钛酸锂电池实现装车533.4MWh,绝大多数是由珠海银隆供应。

其中,一个未被业界充分重视的现象是,中国已经连续两年实现NCA三元电池装车的零突破。在2016年实现零的突破之后,2017年286.5MWh的装车量是2016年87MWh的三倍多,再上一个新台阶。这是否预示着中国NCA电池市场即将爆发呢?

新能源汽车市场的下半场主要是乘用车,而乘用车使用包括NCM和NCA在内的三元电池方向已经确定无疑。

但唯一有疑问的是,为何大家说NCM/NCA是三元电池的方向,但中国电池厂家和车企却几乎无一例外地选择了NCM路线,很少有企业选择NCA路线?新能源汽车的领跑者特斯拉恰恰选用的是松下提供的NCA电池,但那些号称要做中国特斯拉的造车新势力们在电池选择上却并没有学习特斯拉,而是选择了NCM电池?

作为动力电池制造世界第一大国,中国为何至今没有量产NCA电池?这背后是技术原因还是政策原因?如果是技术因素,那么是技术路线偏好还是技术研发和工程能力的问题?如果是技术能力的问题,那么中国电池制造企业与日韩企业差距在哪里?中国有希望在NCA电池上赶超日韩吗?

1.中国三元电池走什么路线?

得动力电池者,得新能源汽车天下。

这句话毫不夸张。因为电池占到新能源汽车整车成本的近一半。

在电池的四大主材(正极材料、负极材料、电解液和隔膜)中,正极材料不但占到成本的40%,而且直接决定着电芯的能量密度。正因为如此,大多数动力电池都以正极材料来命名。

根据正极材料技术路线,动力电池可主要分为磷酸铁锂、三元(NCA/NCM)和锰酸锂电池这三类(你可能会问,为什么董小姐的珠海银隆的钛酸锂电池无法归类?这是因为钛酸锂是唯一的以负极材料命名的动力电池)。

这三类电池各有优缺点:磷酸铁锂电池充放电循环寿命长,但其缺点是能量密度低、低温性能差,主要应用在商用车上;三元材料的优点是能量密度高,缺点是循环寿命比较短、安全性差和高温性能差,主要应用在乘用车上;锰酸锂电池能量密度低,高温下的循环稳定性和存储性能较差,目前国内生产和使用都很少。

所谓三元材料主要以NCM和NCA为主,其中NCM 材料可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等。目前国内主要采取NCM 材料,以NCM523为主,2016年其在三元材料分型号产量中占比为76%,NCM111和NCM622 占比分别为13%和10%。

世界第一动力电池大国 中国为何造不出NCA电池?

随着镍元素含量的升高,三元正极材料的比容量逐渐升高,电芯的能量密度也会随之提高。在新能源汽车续航里程提高和钴价不断高涨的双重刺激之下,高镍体系的NCM811和NCA材料已经成为市场竞逐的热点。

但从目前国内动力电池制造厂家的选择来看,选择NCM811路线者众,而选择NCA路线者寡。那么NCM和NCA差别大吗?是否存在优劣之分?

2. NCA和NCM存在优劣之分?

首先,从材料生产过程来看,NCA比NCM的生产工艺条件更为苛刻。

世界第一动力电池大国 中国为何造不出NCA电池?

根据海通证券的研究,从摩尔配比看,NCM中镍:钴:锰的摩尔比常见为5:2:3或1:1:1,而NCA中镍:钴:铝常见的摩尔比为8:1.5:0.5,由于NCA中铝的含量过少,因此也常称为二元材料。而NCA中以Al(过渡金属)代替锰,实际是将镍钴锰酸锂通过离子掺杂和表面包覆进行改性,离子掺杂可以增强材料的稳定性,提高材料的循环性能。但是在制作过程中,由于Al为两性金属,不易沉淀,因此NCA材料制作工艺上存在门槛。

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