動(dòng)力電池高鎳化風(fēng)口已至？穩(wěn)定性及安全性成羈絆

電池能量密度的高低正成為決定新能源汽車(chē)補(bǔ)貼走向的重要因素。補(bǔ)貼的“低退高升”，促使電池及其材料升級(jí)換代，能量密度高且價(jià)格相對(duì)穩(wěn)定的三元高鎳材料成為目前電池企業(yè)的首選。三元材料逐漸開(kāi)始向高鎳進(jìn)化，力神電池、比克電池、億緯鋰能、遠(yuǎn)東福斯特等多家電池企業(yè)已經(jīng)研發(fā)或量產(chǎn)高鎳產(chǎn)品。高鎳新材料體系雖有性能、效率、政策支持等優(yōu)勢(shì)，但核心材料的兼容及安全等問(wèn)題阻礙了高鎳電池的大規(guī)模應(yīng)用。儲(chǔ)能行業(yè)如何推動(dòng)動(dòng)力電池高鎳化轉(zhuǎn)型？

811型地位凸顯

據(jù)了解，按照鎳、鈷、錳用量比例的不同，三元電池具體可細(xì)分為111型、333型、523型、622型、711型，以及811型。鎳的含量越高，能量密度可上升的空間也就越大。2017年，我國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)主要以111型、523型為主。

“近年來(lái)，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航能力、行駛里程的要求不斷提升，導(dǎo)致對(duì)動(dòng)力電池能量密度的要求也越來(lái)越高，走高鎳化三元路線已經(jīng)逐漸成為主流車(chē)企的共同選擇。”寧波容百新能源科技股份有限公司戰(zhàn)略管理中心總經(jīng)理趙軍表示，“同時(shí)，國(guó)家主推政策的變化也促使高鎳三元電池在市場(chǎng)占有一席之地。”

據(jù)今年6月起執(zhí)行的《新能源汽車(chē)推廣補(bǔ)貼方案及產(chǎn)品技術(shù)要求》，補(bǔ)貼系數(shù)與能量密度緊密掛鉤，純電動(dòng)乘用車(chē)想要拿到最高的1.2倍補(bǔ)貼，其系統(tǒng)質(zhì)量能量密度比需大于160Wh/kg。

據(jù)工信部12月3日最新發(fā)布的《新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用推薦車(chē)型目錄》（2018年第12批），大多數(shù)系統(tǒng)質(zhì)量能量密度比在130-150Wh/kg之間，最高的達(dá)到161Wh/kg。這和《促進(jìn)汽車(chē)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)方案》、《汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》等文件中，明確提出的“到2020年，我國(guó)動(dòng)力電池單體比能量要達(dá)到300wh/kg以上，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)350wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260wh/kg，成本降至1元/瓦時(shí)以下”的目標(biāo)，差距甚遠(yuǎn)。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，以現(xiàn)有的技術(shù)條件，磷酸鐵鋰和622型以下的正極材料很難達(dá)到上述要求。

“目前看來(lái)，由523型過(guò)渡到622型的意義并不大，大多數(shù)電池企業(yè)選擇直接上手811型。”北京磙石投資公司分析師楊延福說(shuō)。

規(guī)模量產(chǎn)拐點(diǎn)已至

自2017年下半年以來(lái)，國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池企業(yè)在811型電池上的布局明顯提速。力神電池、鵬輝能源、遠(yuǎn)東福斯特等動(dòng)力電池企業(yè)都表示，基本已經(jīng)完成從產(chǎn)品技術(shù)突破到小批量生產(chǎn)，再到客戶(hù)送樣認(rèn)證測(cè)試的過(guò)程。

比克電池更是其中佼佼者�C�C目前，其811型產(chǎn)品大部分已經(jīng)量產(chǎn)，在動(dòng)力電池出貨量中的比例超50%，應(yīng)用于領(lǐng)途汽車(chē)、康迪汽車(chē)、小鵬汽車(chē)、江淮大眾汽車(chē)和零跑汽車(chē)等多款純電動(dòng)車(chē)型上；今年5月最新發(fā)布的18650-3.0Ah高能芯產(chǎn)品，單體比能量為250Wh/kg，產(chǎn)能達(dá)5.5GWh。

而動(dòng)力電池界的兩大巨頭比亞迪和寧德時(shí)代則計(jì)劃明年推出811型電池產(chǎn)品。

“高鎳動(dòng)力電池規(guī)模量產(chǎn)拐點(diǎn)已至。”楊延福認(rèn)為，“通過(guò)提升鎳的比重，不僅能實(shí)現(xiàn)電池能量密度提升，同時(shí)降低了鈷的使用，在成本方面也緩解了三元材料價(jià)格上漲帶來(lái)的壓力。

雖然據(jù)申萬(wàn)宏源證券的最新預(yù)測(cè)，鈷兩年內(nèi)價(jià)格將在25-40萬(wàn)元/噸區(qū)間震蕩，相對(duì)于此前的60萬(wàn)元/噸，已有大幅下降，但從長(zhǎng)期角度看，鈷資源緊缺的情況不會(huì)改變。

此外，811型電池還可有效解決電池輕量化的問(wèn)題，且在節(jié)省空間等方面也優(yōu)于磷酸鐵鋰電池和普通三元電池。

業(yè)內(nèi)人士表示，考慮到高鎳三元電池的各種優(yōu)勢(shì)，誰(shuí)能夠率先大規(guī)模應(yīng)用811型電池，誰(shuí)就能在未來(lái)占有更多市場(chǎng)。不過(guò)，楊延福認(rèn)為，333型和523型差別不大，523型到622型難度略有提升，而811型是個(gè)突變點(diǎn)，難度顯著提升，可真正實(shí)現(xiàn)高鎳正極批量出貨的廠商數(shù)將顯著減少。“今年只是過(guò)渡、放量階段，2019年811型市場(chǎng)比例將大幅提升，由于技術(shù)門(mén)檻變化，市場(chǎng)份額將向龍頭公司集中，產(chǎn)業(yè)格局或?qū)⒅厮堋?span lang="EN-US">”

技術(shù)短板不容忽視

雖然隨著鎳含量的提高，811型電池的單體比能量以及系統(tǒng)能量密度比有了快速提升，但由于用于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的金屬鈷和錳的含量降低，811型穩(wěn)定性也大打折扣。

“穩(wěn)定性和安全性直接聯(lián)系，高鎳的普遍使用已經(jīng)將電池安全問(wèn)題提上日程。”青島藍(lán)科途膜材料有限公司研究所副所長(zhǎng)劉鵬說(shuō)。

“正極和負(fù)極間極小的觸碰就會(huì)造成短路，形成火焰，周?chē)鷾囟妊杆偕撸詈髮?dǎo)致整個(gè)電池的爆炸。” 蘇州宇量電池有限公司董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理毛煥宇告訴記者，“最近頻發(fā)的安全事故對(duì)行業(yè)發(fā)展有很大影響，但要真正杜絕此類(lèi)事件并不容易。”

毛煥宇表示，材料設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)三方面都可形成短路隱患，即使上述環(huán)節(jié)沒(méi)問(wèn)題，在大批量生產(chǎn)過(guò)程也不能完全防止這種小概率事件發(fā)生，且隱患在事故發(fā)生前無(wú)法檢測(cè)，一般在客戶(hù)端形成災(zāi)害性爆發(fā)。

對(duì)此，毛煥宇稱(chēng)，這種短路總是發(fā)生在一個(gè)單體電池里，只要控制住這一個(gè)電池，就不會(huì)釀成整車(chē)燃燒。“對(duì)于小型圓柱電池，可設(shè)置煙道移走高溫氣流。而對(duì)于大型方型電池，可降低熱失控強(qiáng)度，設(shè)置熱擴(kuò)展屏障。”

劉鵬表示，濕法+涂覆隔膜解決方案可改善高鎳電池的高熱收縮穩(wěn)定性、低水分含量、高保液率、高耐氧化性等性能。

煙臺(tái)創(chuàng)為新能源科技有限公司技術(shù)總工李明明則認(rèn)為，應(yīng)該從辨識(shí)系統(tǒng)隱患入手，利用安全管控方式將事故潛藏危險(xiǎn)降到最低。

“說(shuō)到底，安全永遠(yuǎn)是第一位的，其次才是能量密度值，才是國(guó)家補(bǔ)貼。”劉鵬說(shuō)。