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展望2018:决战高镍三元时代

导读: 应该说,2017年是三元电池和磷酸铁锂电池应用的转折年。随着新能源汽车的发展,对动力电池提出了更高的要求,能量密度、成本、安全性、热稳定性、循环寿命是动力电池的5个关键性能指标。

应该说,2017年是三元电池和磷酸铁锂电池应用的转折年。随着新能源汽车的发展,对动力电池提出了更高的要求,能量密度、成本、安全性、热稳定性、循环寿命是动力电池的5个关键性能指标。在此背景下,2018年,锂电池行业正在发生积极变化,技术迭代速度明显加快,并逐渐步入高镍三元时代。

2018:决战高镍三元时代

钴价坚挺加速高镍应用趋势

目前,新能源汽车用动力电池的主流技术路线为三元电池,即以NCM或NCA为正极材料的锂电池。在三元正极中,钴的作用在于可以稳定材料的层状结构,并且可以提高材料的循环和倍率性能,是不可或缺的一部分。

然而,不时“疯长”的钴价让中游电池企业倍感压力。目前,钴市供需再度紧张。据了解,华友钴业已暂停对氧化钴等产品的报价,且明确要求“款到发货”。供需紧张也反映在价格上,自2017年11月份以来,钴价持续上涨。以电池级四氧化三钴为例,最新报价在43万元/吨左右,较两个月前36万元上涨约20%。电钴最新报价则在55万元/吨至56万元/吨之间。从现在形势看,钴价易涨难跌,预计未来一段时间会保持高位震荡,甚至有望突破60万元/吨。

也因此,国内众多生产三元电池的企业正在从NCM 111向523、622,甚至NCM 811过渡。总体来看,现在国内三元技术成熟度较高的是NCM 523,其次是NCM 622。

据了解,国轩高科NCM 622三元产线已于2017年10月份开始向众泰乘用车正式供货,2018年上半年还将新建5GWh三元622动力电池产线。同时,该公司目前已经具备6000 吨三元622正极产能。

凭借高端人才的引进,丰元股份在高镍三元领域大展拳脚。2017年11月,丰元股份聘请金佑成(曾任韩国LG.GSEM首席技术官兼研究所所长)为公司高镍三元材料首席技术官,为公司提供高镍三元材料(NCM811和NCM622)及NCA项目的技术研发、前驱体设备部署、技术交底、人员培训等服务。

而目前只有比克电池声称具备了量产NCM 811圆柱形动力电池的能力。此外,杉杉能源、宁波金和、天津巴莫、鹏辉能源等企业的NCM 811正极材料项目也已投产,当升科技和天力锂能项目进入中试。

高镍化技术突破并不简单

日前,中国科学院院士欧阳明高在中国电动汽车百人会的一场“热点问题交流会”上表示,根据2017年动力电池技术进展与发展趋势,“十三五”国家重点研发计划新能源汽车科技专项总体专家组对电池技术的发展趋势做了一次优化迭代(不作为国家电池技术路线图的依据,仅供参考),具体如下:

当前的技术变革是,到2020年,动力电池比能量达到300瓦时/公斤,循环1000次以上,成本在0.8元/瓦时以内,这个是确定的。而这个目标所对应的正极材料正是高镍三元。

然而要实现高镍三元电池的量产并不容易。由于镍是活性金属,随着三元中镍含量的提升以及钴含量的降低,材料的结构稳定性会降低,并导致循环寿命和安全性大幅降低。据上海捷新动力工程部副总工程师朱玉龙介绍,镍比例越高,整个正极材料的热稳定性就越差。在遇到高温、外力冲击等情况,高镍电池会存在安全隐患。并且,高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是一大问题。

此外,高镍三元电池在组装时不能接触空气,需要纯氧环境。而国内电池企业都是从制作NCM 111(不需要纯氧环境)起步,所以国内电池企业几乎没有氧烧工艺。为了量产NCM 622、811电池,就必须重新设计厂房和设备。

福建猛狮新能源总经理王少平也曾表示,圆柱电池的发展,在正极材料领域,高镍材料容量高、成本低,性价比最优,是目前产业发展的主流走向。但是,现有的LFP以及NCM111甚至NCM523产线是不能够直接切换成NCM811或NCA产线的。

值得一提的是,高镍路线对技术、设备都提出了更高要求,这也将加速中小型电池企业的淘汰。同时,对于优势电池企业来说,持续进行技术创新,不断砥砺前行,才是企业决胜未来的长久之计。

在锂电领域,一般而言,一种新材料从首次被发现报道到实际产业化应用,基本上都得一二十年甚至更长的时间,远远落后于人们预期,这其中总是充满了无数艰辛和微小的技术进步。电池中国网认为,新能源动力电池行业景气度高,需求增加几乎是全产业链共同预期,钴价上涨并不会影响产业不断向前的脚步。决战高镍三元时代,需要全产业链企业对现有材料进一步改进并进行新材料的探索。

作者:曹武佳

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