能源電池高鎳化全新模式已至？增強性及防護性成羈絆

電池能量密度的高低正成為決定新能源汽車補貼走向的重要因素。補貼的“低退高升”，促使電池及其材料升級換代，能量密度高且價格相對穩定的三元高鎳材料成為目前電池企業的首選。三元材料逐漸開始向高鎳進化，力神電池、比克電池、億緯鋰能、遠東福斯特等多家電池企業已經研發或量產高鎳產品。高鎳新材料體系雖有性能、效率、政策支持等優勢，但核心材料的兼容及安全等問題阻礙了高鎳電池的大規模應用。儲能行業如何推動動力電池高鎳化轉型？

811型戰略地位增強

據了解，按照鎳、鈷、錳用量比例的不同，三元電池具體可細分為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，我國動力電池市場主要以111型、523型為主。

“近年來，國內(nei)市(shi)場對電(dian)動(dong)汽車續航能(neng)力、行(xing)駛(shi)里程(cheng)的(de)(de)要求(qiu)不斷提升，導致對動(dong)力電(dian)池能(neng)量(liang)密度的(de)(de)要求(qiu)也越來越高，走高鎳化(hua)三元路線(xian)已(yi)經逐漸成為主(zhu)流(liu)車企的(de)(de)共同選擇。”寧波容百新能(neng)源(yuan)科技股份有限公(gong)司戰略管理(li)中心總經理(li)趙軍表示，“同時(shi)，國家主(zhu)推政策的(de)(de)變(bian)化(hua)也促使高鎳三元電(dian)池在市(shi)場占有一席之地。”

據今年6月起執行的《新能源汽車推廣補貼方案及產品技術要求》，補貼系數與能量密度緊密掛鉤，純電動乘用車想要拿到最高的1.2倍補貼，其系統質量能量密度比需大于160Wh/kg。

據工信部12月3日最新發布的《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》（2018年第12批），大多數系統質量能量密度比在130-150Wh/kg之間，最高的達到161Wh/kg。這和《促進汽車動力電池產業發展行動方案》、《汽車產業中長期發展規劃》等文件中，明確提出的“到2020年，我國動力電池單體比能量要達到300wh/kg以上，力爭實現350wh/kg，系統比能量力爭達到260wh/kg，成本降至1元/瓦時以下”的目標，差距甚遠。

業內人士認為，以現有的技術條件，磷酸鐵鋰和622型以下的正極材料很難達到上述要求。

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

人數芯邦端點已至

自2017年下半年以來，國內動力電池企業在811型電池上的布局明顯提速。力神電池、鵬輝能源、遠東福斯特等動力電池企業都表示，基本已經完成從產品技術突破到小批量生產，再到客戶送樣認證測試的過程。

比克電池更是其中佼佼者�C�C目前，其811型產品大部分已經量產，在動力電池出貨量中的比例超50%，應用于領途汽車、康迪汽車、小鵬汽車、江淮大眾汽車和零跑汽車等多款純電動車型上；今年5月最新發布的18650-3.0Ah高能芯產品，單體比能量為250Wh/kg，產能達5.5GWh。

而動力電池界的兩大巨頭比亞迪和寧德時代則計劃明年推出811型電池產品。

“高鎳動力電池規模量產拐點已至。”楊延福認為，“通過提升鎳的比重，不僅能實現電池能量密度提升，同時降低了鈷的使用，在成本方面也緩解了三元材料價格上漲帶來的壓力。

雖然據申萬宏源證券的最新預測，鈷兩年內價格將在25-40萬元/噸區間震蕩，相對于此前的60萬元/噸，已有大幅下降，但從長期角度看，鈷資源緊缺的情況不會改變。

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

業內人士表示，考慮到高鎳三元電池的各種優勢，誰能夠率先大規模應用811型電池，誰就能在未來占有更多市場。不過，楊延福認為，333型和523型差別不大，523型到622型難度略有提升，而811型是個突變點，難度顯著提升，可真正實現高鎳正極批量出貨的廠商數將顯著減少。“今年只是過渡、放量階段，2019年811型市場比例將大幅提升，由于技術門檻變化，市場份額將向龍頭公司集中，產業格局或將重塑。”

技術設備薄弱絕不輕視

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

“穩定性和安全性直接聯系，高鎳的普遍使用已經將電池安全問題提上日程。”青島藍科途膜材料有限公司研究所副所長劉鵬說。

“正極(ji)和負極(ji)間(jian)極(ji)小的觸碰就會造成短路，形成火焰，周圍溫度迅速升高，最(zui)后導致整個電(dian)池的爆炸。” 蘇州宇量電(dian)池有限公司董(dong)事(shi)長(chang)兼總經(jing)理(li)毛煥宇告訴(su)記者，“最(zui)近頻(pin)發(fa)的安全事(shi)故(gu)對行業發(fa)展有很(hen)大影(ying)響，但要真正杜絕此類(lei)事(shi)件并不容(rong)易。”

毛煥宇表示，材料設計、結構設計和工藝設計三方面都可形成短路隱患，即使上述環節沒問題，在大批量生產過程也不能完全防止這種小概率事件發生，且隱患在事故發生前無法檢測，一般在客戶端形成災害性爆發。

對此，毛煥宇稱，這種短路總是發生在一個單體電池里，只要控制住這一個電池，就不會釀成整車燃燒。“對于小型圓柱電池，可設置煙道移走高溫氣流。而對于大型方型電池，可降低熱失控強度，設置熱擴展屏障。”

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定性、低水分含量、高保液率、高耐氧化性等性能。

煙臺創為新能源科技有限公司技術總工李明明則認為，應該從辨識系統隱患入手，利用安全管控方式將事故潛藏危險降到最低。

“說到底，安全永遠是第一位的，其次才是能量密度值，才是國家補貼。”劉鵬說。