隨著三元
電池技術市場的不斷開拓,帶來鋰、鈷等資源的緊缺。特別是由于鈷本身供給彈性小,而如果主流廠商選擇走NCM622路線,則將導致鈷供給嚴重不足,因此會倒逼新能源車企朝著NCM811的路線發(fā)展。
去年以來,由于對續(xù)航里程需求的不斷提升,對新能源車動力電池能量密度的要求也越來越高。特別是在國內(nèi),更是將補貼標準與能量密度直接掛鉤,走三元路線逐漸成為主流電池企業(yè)共同的選擇;與此同時,伴隨著鈷金屬等原材料供應緊缺導致的價格上漲,高鎳三元逐漸成為動力電池發(fā)展趨勢。
按照鎳、鈷、錳三者用量比例,三元電池具體可細分為111型、523型、622型和811等型號。2017年動力電池主要是以三元111型、523型為主,業(yè)內(nèi)預估今年及未來三元622型和811型將成為新的風向。“目前來看,由523型過渡到622型意義并不大,將直接過渡到811型。”研究機構提到。
高鎳成三元電池重要趨勢
“2017年,上游原材料價格上漲讓電池生產(chǎn)商都感受到不小的壓力,其中正極原材料鈷價格上漲帶來的成本壓力最大。為了緩解成本壓力,包括比克在內(nèi)的動力電池企業(yè)選擇通過三元正極材料創(chuàng)新來降低鈷的使用比例,也就是使用811高鎳正極材料。”比克電池副總裁李丹在接受記者采訪時表示。
據(jù)悉,除比克電池外,包括比亞迪、國軒高科、寧德時代、杉杉能源、寧波金和、天津巴莫、當升科技、廈門鎢業(yè)等企業(yè),均在高鎳811電池領域展開了積極的布局。通過提升鎳的比重,不僅能實現(xiàn)電池能量密度提升,同時降低了鈷的使用,在成本方面也抵御了三元材料價格上漲帶來的成本壓力。
多重壓力驅(qū)使811地位凸顯
NCM811之所以受到關注,首先在于其較高的能量密度。今年年初,四部委發(fā)布《關于調(diào)整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》。通知要求,2018年補貼系數(shù)與能量密度掛鉤。乘用車想要拿到最高倍補貼系統(tǒng)能量密度需>140Wh/kg;非快充類純電動客車要獲最高倍補貼同樣需要>140Wh/kg。
而從今年發(fā)布的前兩批《目錄》來看,無論是應用于新能源客車的磷酸鐵鋰電池,還是應用于新能源乘用車的三元電池,很大比例已經(jīng)達到了140Wh/kg的標準。截止目前,進入目錄的電池能量密度最高已達158Wh/kg。然而盡管如此,距離2020年系統(tǒng)能量密度需要做到260Wh/kg的目標,依然相差甚遠。
據(jù)了解,NCM523能量密度最高為200Wh/Kg,而NCM622和NCM811卻可以達到230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。如果需要依靠三元電池實現(xiàn)2020年260wh/kg的目標,只有811才能夠勝任。相較NCM523材料和NCM622,NCM811能量密度優(yōu)勢更大。在大家看來,與其利用622進行緩慢的過渡,還不如一步到位。
達成能量密度目標僅811材料能勝任
與此同時,由于811電池容量的提升,對于成本控制更加有效。有研究數(shù)據(jù)顯示,市場成熟的18650動力電池采用532正極材料,電芯容量為2.5AH,而采用811正極材料,容量可達2.75AH。采用811單位wh成本為0.39元,而采用532單位wh成本為0.414元,成本可下降6%,對電池企業(yè)來說誘惑力很大。
除此之外,采用811單個電芯正極材料重量下降9%,據(jù)此判斷對應材料如隔膜、電解液及銅箔等成本也將有所下降。因此即使按保守估計,電芯采用811后,綜合單位wh成本下降幅度在6%-8%,而考慮到使用811節(jié)約的9%的PACK成本,綜合單位wh成本下降幅度保守估計都將在8%以上。
更關鍵的是,采用811減少了對鈷的用量。3月29日,最新鈷價為66.42萬元/噸,相較今年3月1日的60.86萬元/噸漲幅為9.12%。這也意味著,鈷價在去年就已漲130%的基礎上,今年僅用了3個月時間不到,身價又上漲了近30%。而且據(jù)相關機構預測,未來幾年內(nèi)鈷供給仍處于吃緊狀態(tài),仍有上漲空間。
三元材料若以高鎳NCM811計算,預計到2020年鋰離子電池對鈷的需求量將達到6.46萬噸,其中新能源車需求量約為2.79萬噸;若以低鎳NCM111計量,2020年鋰離子電池對鈷的需求量將達到17.16萬噸,且新能源車對鈷需求量比重增大。因此,發(fā)展811可以減少對鈷的依賴,推動鈷價漸趨理性。
多家企業(yè)入局811已批量供貨
雖然高鎳三元811正極材料一時大熱,但由于技術壁壘較高,在制備工藝、設備以及生產(chǎn)環(huán)境等方面的要求都遠遠高于普通三元材料,截至目前也僅有日本松下、住友化學等幾家公司擁有高鎳三元量產(chǎn)技術。不過業(yè)內(nèi)發(fā)展高鎳電池材料的“調(diào)子”已定,因此國內(nèi)材料和電池企業(yè)早已明確目標,對811展開積極的布局。
早在去年3月,杉杉能源就宣布年產(chǎn)5000噸三元811交鑰匙工程產(chǎn)線建設在寧夏石嘴山基地全面啟動,預計年內(nèi)正式投產(chǎn)。同年10月,杉杉能源宣布石嘴山基地三元622/811交鑰匙工程年產(chǎn)7200噸共用產(chǎn)線建設順利,已經(jīng)進入到設備安裝尾聲階段,并將于2017年12月底試投產(chǎn),2018年3月達產(chǎn)。
當升科技斥資15億布局811材料
而寧波容百鋰電(前身寧波金和)的進度更加超前,作為國內(nèi)率先量產(chǎn)高鎳三元材料的企業(yè),2016年下半年寧波金和的NCM811已經(jīng)開始小規(guī)模量產(chǎn),到2017年12月產(chǎn)量達500噸/月。按照寧波金和的最新規(guī)劃,2018年三季度每月NCM811產(chǎn)能達1000噸/月;2019年將做到2000-3000噸/月。
當升科技2018年3月1日公告,擬定增15億元加碼鋰電池項目。資金擬用于“江蘇當升鋰電正極材料生產(chǎn)基地三期工程”、“江蘇當升鋰電材料技術研究中心”等。其中江蘇三期工程項目擬投建1.8萬噸三元811/NCA產(chǎn)能,三期工程預計將于2019年上半年達產(chǎn),銜接動力電池811及國際客戶市場需求。
此外,格林美在接受投資機構調(diào)研時對外表示,已于去年成功推出811型、NCA等高鎳產(chǎn)品;天力鋰能發(fā)布公告稱,公司研發(fā)的811三元材料和NCA產(chǎn)品已進入中試階段,已在相關車企送樣送檢;天津巴莫稱其高鎳系(NCM811)材料,目前已向國際大客戶批量供貨;比克811體系的電池已經(jīng)開始量產(chǎn)等。
比克集團副總裁廖振波提到,從技術角度來看,比克將主要走高鎳少鈷的技術路線,開發(fā)811體系的三元鋰電。目前比克已完成811體系的前期布置,所有生產(chǎn)線都是高鎳811和NCA生產(chǎn)線。云度汽車使用的就是比克高鎳811電池,江淮汽車也計劃用比克的高鎳811電池,目前均已完成安全測試。
三元材料將直接過渡到811
業(yè)內(nèi)人士預估,由于811體系的三元鋰電能量密度提高,國家補貼額度比原來的622和532體系三元鋰電材料要高,這樣高鎳電池的綜合性價比也可以充分體現(xiàn)出來。預計到2018年年底,能夠?qū)崿F(xiàn)811量產(chǎn)的企業(yè)將增至5到6家。在能量密度高門檻下,不少新能源車型將開始使用高鎳811電池。
技術要求高商業(yè)化進度緩慢
不過,盡管大家對811三元體系材料熱情高漲,甚至將今年看成是811元年,但其技術短板導致的商業(yè)化之路受阻卻不容忽視。廖振波公開提到,現(xiàn)在811體系的產(chǎn)品制作工藝特別難,對環(huán)境要求特別高,對材料生產(chǎn)廠家和電池生產(chǎn)廠家要求都很高。這也導致,當前涉及811的企業(yè)不少,而能量產(chǎn)者卻不多。
寧波金和負責人也提到,目前高鎳三元材料存在的主要技術問題:首先是顆粒表面的相轉(zhuǎn)變,容易引起電池容量、循環(huán)性能的衰減;二是循環(huán)后顆粒碎裂,引起811電池電化學性能衰減,導致熱穩(wěn)定性、安全性能下降。由于安全性問題沒有很好解決,認證難度高,新能源車企不敢輕易嘗試使用。
因此,盡管材料企業(yè)對外宣稱811材料已批量供貨,然后卻少有搭載811電池的新能源車型面世。直到近日,韓國現(xiàn)代發(fā)布了Kona EV純電動SUV。值得注意的是Kona EV的動力電池由LG化學提供,采用NCM811高鎳電芯,被認為是全球首款搭載NCM811電芯的新能源汽車,開啟了811在新能源車領域應用的先河。
“其實除了技術門檻高、安全性較低以外,811電池還有包括熱管理系統(tǒng)、供應體系重塑等問題需要解決。目前,國內(nèi)有企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出NCM811材料,但距實際的商業(yè)化應用還有不少差距。在我看來,811電池如要進入到規(guī)�;茝V,還需要很長時間。”針對811電池的商業(yè)化之路,某上市電池企業(yè)負責人表示。
不過鑒于811強大的市場潛力,國內(nèi)企業(yè)也力求通過工藝及材料改進來解決811材料存在的問題。如在材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子,解決電池發(fā)熱問題;在材料表面包覆一些厚度合適的金屬化合物,提高三元材料結(jié)構的穩(wěn)定性;采取添加劑優(yōu)化電解液形成保護膜,有效抑制電解液氧化分解等。
總的來看,隨著三元電池市場的不斷開拓,帶來鋰、鈷等資源的緊缺,從而導致鈷鋰資源在未來幾年內(nèi)供不應求,給電池企業(yè)和新能源車企帶來巨大的成本壓力。特別是由于鈷本身供給彈性小,而如果主流廠商選擇走NCM622路線,則將導致鈷供給嚴重不足,因此會倒逼新能源車企向NCM811的路徑發(fā)展。
(責任編輯:子蕊)