自燃事故頻發(fā)下 為什么三元鋰電池市場依然火熱？
時間:2019-10-18 10:28來源:北極星儲能網(wǎng) 作者:綜合報道
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三元電池的材料路線
中國作為全球最大的新能源汽車市場，下半場主要會在乘用車方向，而乘用車使用的動力電池主要還是以三元電池為主。相對于磷酸鐵鋰電池它的能量密度更高，但是壽命、耐高溫性和成本都不如磷酸鐵鋰。
它們的主要區(qū)別就是正極材料的不同。磷酸鐵鋰鋰電池的正極材料是磷酸鐵鋰，三元鋰電池的正極材料主要是NCA和NCM。
無論NCM還是NCA，都是指電池正極材料，NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料由一定比例組合而成，而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成，每個字母對應(yīng)的都是相關(guān)元素的化學(xué)首字母。可以看到，兩種三元材料的前兩者是一樣的，都是鎳和鈷，只有最后一個不同，前者為錳，后者為鋁。
隨著鎳元素含量的升高，三元正極材料的比容量逐漸升高，電芯的能量密度也會隨之提高。因此，在NCM電池中，按照三者含量不同，NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的數(shù)字代表的就是三者的比例。
而NCA中鎳鈷鋁常見的配比為8:1.5:0.5，鋁的含量非常少，因此可以理解它接近二元材料，以Al(過渡金屬)代替錳，是將鎳鈷錳酸鋰通過離子摻雜和表面包覆進(jìn)行改性，離子摻雜可以增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性，提高材料的循環(huán)性能。但是在制作過程中，由于Al為兩性金屬，不易沉淀，因此NCA材料制作工藝上也存在門檻。
NCA和NCM的較量
在新能源汽車?yán)m(xù)航里程提高和鈷價不斷高漲的雙重刺激之下，高鎳體系的NCM811和NCA材料已經(jīng)成為市場競逐的熱點。
目前，從國內(nèi)動力電池制造廠家的選擇來看，選擇NCM811路線者較多，而選擇NCA路線的少。主要原因首先在于，高鎳材料荷電狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性較差，導(dǎo)致電池的安全性下降，使得電池生產(chǎn)企業(yè)和終端產(chǎn)品用戶對NCA電池的安全性心存顧慮，需要從電芯設(shè)計、電源系統(tǒng)設(shè)計、電源使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計。
其次是充放電過程存在嚴(yán)重的產(chǎn)氣，這會導(dǎo)致電池鼓脹變形，循環(huán)及擱置壽命下降，電池存在安全隱患，所以通常采用耐壓的圓柱電池殼制作NCA電池，降低了產(chǎn)氣量以控制電池鼓脹變形問題。
此外，NCA要求在電池生產(chǎn)全過程均要控制濕度在10%以下，而其他材料目前只需注液工序?qū)穸冗M(jìn)行嚴(yán)格控制，這對國內(nèi)企業(yè)形成了很大的挑戰(zhàn)。
所以NCA811和NCM811中顯然前者性能更優(yōu)秀，那到底該走NCA路線，還是走NCM路線？
其實選擇不難，鎳鈷鋁電池對制作工藝要求高、成本高且技術(shù)掌握在日韓手中，另一方面合成困難、合成成本高、吸水性強(qiáng)，且容易在較高溫度的情況下導(dǎo)致熱失控，導(dǎo)致電池的安全性下降。
鎳鈷錳電池的續(xù)航表現(xiàn)不如鎳鈷鋁電池，但好處是含錳三元體系熱穩(wěn)定性更佳更為安全，所以目前國內(nèi)主要研發(fā)鎳鈷錳電池。
說道這一定會有人問道，難道NCA就要消失了嗎？三元電池在中國只能走CNM路線嗎？就不能有一些突破嗎？別著急，下面我們就來看看三元電池在中國的未來在哪里。
中國三元電池的藍(lán)海
三元材料是一種綜合性能優(yōu)越的材料，只有以性能為導(dǎo)向的市場才能真正發(fā)揮其作為新型正極材料的優(yōu)勢。
從供應(yīng)側(cè)來看，電動汽車的三元電池動力路線尚未完全定型，還在不斷演進(jìn)當(dāng)中。此外，雖然中國在基于技術(shù)、成本和補貼的因素主要選擇了NCM路線，但這并不意味著NCA路線在沒有新的機(jī)會。
從需求側(cè)來看，隨著越來越多的不同技術(shù)背景、不同行業(yè)人才步入造車行業(yè)，主機(jī)廠對動力電池的需求各不相同，且對NCA電池的駕馭能力不同，未來NCA會成為市場上一個新的選擇。
從全球來看，采用NCA三元電芯的乘用車企主要為特斯拉，特斯拉不但較好地通過電池系統(tǒng)管理技術(shù)解決了由于能量密度提升帶來的熱失控問題，而且通過汽車設(shè)計成功地規(guī)避了NCA電池的循環(huán)壽命短的問題。
之前有業(yè)內(nèi)人士表示，相比NCM811，NCA更容易實現(xiàn)300wh/kg的攻關(guān)目標(biāo)。
在2018年，天津力神在氧化鎳鈷鋁鋰(NCA)正極材料前期研究基礎(chǔ)上，已經(jīng)開發(fā)高比能量、長循環(huán)壽命、良好安全性能的鋰離子動力電池用高鎳系正極材料。基于該體系，天津力神研發(fā)的NCA高比能量電池能量密度達(dá)到302wh/kg。
這一工作為開發(fā)出比能量300Wh/kg、循環(huán)壽命1500次的鋰離子電池單體奠定了基礎(chǔ)。未來中國企業(yè)也有希望造出更成熟的NCA電池，且主機(jī)廠的需求也確實存在，這將會是中國三元電池市場的一片新藍(lán)海。
三元材料的產(chǎn)能布局
在消費端改善支撐下疊加原材料價格上漲，三元正極材料價格出現(xiàn)顯著回升，行業(yè)呈現(xiàn)回暖態(tài)勢。有數(shù)據(jù)顯示，最新三元正極523、622材料分別收報13.9萬元/噸、15.6萬元/噸，九月近一個月累計漲幅已達(dá)到20%。
大環(huán)境利好，材料企業(yè)也加快了施展拳腳的節(jié)奏。近日，華金新能源材料（衢州）有限公司（以下簡稱“金華公司”）年產(chǎn)四萬噸高鎳型動力電池用三元前驅(qū)體項目啟動先行線單機(jī)試車。該項目是華友鈷業(yè)與LG化學(xué)合作的第一個項目。按照協(xié)議，華金公司的一期生產(chǎn)規(guī)模為4萬噸/年前驅(qū)體，其后雙方還將規(guī)模擴(kuò)大到10萬噸。
北京當(dāng)升科技：現(xiàn)有正極材料年總產(chǎn)能1.6萬噸，已啟動了江蘇當(dāng)升三期工程和江蘇常州鋰電新材料產(chǎn)業(yè)基地兩大生產(chǎn)基地的建設(shè)，其中江蘇當(dāng)升三期工程將年新增產(chǎn)能1.8萬噸。江蘇常州鋰電新材料產(chǎn)業(yè)基地遠(yuǎn)期規(guī)劃年產(chǎn)能10萬噸，首期規(guī)劃建成年產(chǎn)能5萬噸，預(yù)計到2023年之前陸續(xù)建成投產(chǎn)。新增產(chǎn)能將主要以高鎳三元材料為主，按照NCM811/NCA進(jìn)行設(shè)計，可以生產(chǎn)NCM811/NCA、NCM622、NCM523等全型號動力三元材料。
容百科技：今年在科創(chuàng)板實現(xiàn)上市。“容百科技”主要生產(chǎn)NCM523、NCM622、NCM811、NCA等系列三元正極材料及其前驅(qū)體。三元材料用于動力電池正極制備，與傳統(tǒng)材料相比，可以提高單位質(zhì)量電容量。經(jīng)過5年發(fā)展，容百科技年產(chǎn)三元材料已超過1.4萬噸。
格林美：發(fā)布公告稱，公司與廈門廈鎢新能源材料有限公司簽署3.3萬噸三元前驅(qū)體材料戰(zhàn)略采購協(xié)議。此外格林美還與湖南邦普循環(huán)科技有限公司、廣東邦普循環(huán)科技有限公司、佛山三水邦普資源循環(huán)有限公司簽署4.5萬噸三元前驅(qū)體材料戰(zhàn)略合作框架協(xié)議。而在早前，格林美曾與容百科技簽署《三元正極材料前驅(qū)體購銷戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》，規(guī)模為2.9萬噸。
湖南長遠(yuǎn)鋰科：公司三元正極材料主要以NCM523為主，其次為NCM622，目前公司正在加大NCA和NCM811的開發(fā)力度。
截至2018年底，長遠(yuǎn)鋰科共擁有三元正極材料產(chǎn)能15000噸，全部位于麓谷基地，同時公司在銅官基地擴(kuò)建新的2萬噸NCM/NCA產(chǎn)能，2019年將達(dá)到30000噸/年前驅(qū)體、45000噸/年的正極材料產(chǎn)能，預(yù)計2022年將達(dá)到115000噸/年的正極材料總產(chǎn)能。
貴州振華新材料股份有限公司：是中國電子信息產(chǎn)業(yè)集團(tuán)有限公司(CEC)旗下唯一一家專業(yè)從事鋰離子電池材料研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的企業(yè)。公司主要產(chǎn)品為鈷酸鋰、復(fù)合三元、動力三元及高錳多晶系列材料，其中單晶523、單晶622是振華的拳頭產(chǎn)品。
2019年主要配合孚能科技進(jìn)行Ni55的523在軟包電池上的應(yīng)用。截至2018年底，公司實現(xiàn)三元正極材料總產(chǎn)能3萬噸。
湖南杉杉能源科技股份有限公司：實際控制人是寧波杉杉股份有限公司。公司主營業(yè)務(wù)為研發(fā)、生產(chǎn)與銷售鋰電池正極材料，目前的主要產(chǎn)品為鋰電池正極材料鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料。公司三元材料以NCM523為主，少量NCM111，目前正在加強(qiáng)對NCM622和NCM811的開發(fā)和產(chǎn)能布局，其NCM811已于2018年一季度投產(chǎn)。公司目前NCM主要型號為T31D、T31A、T11A等。
公司現(xiàn)有正極材料產(chǎn)能5萬噸，其中三元材料NCM523/333產(chǎn)能1萬噸，NCM622產(chǎn)能1萬噸，高鎳三元材料NCM811產(chǎn)能7200噸，錳酸鋰0.1萬噸。
廈門廈鎢新能源材料有限公司：是世界鎢行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)——廈門鎢業(yè)股份有限公司的全資控股子公司。公司在動力電池材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面處于領(lǐng)先地位，是國內(nèi)出口動力電池三元材料的主要企業(yè)之一。
三元正極材料產(chǎn)品包括NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等多個系列，截至2018年底，公司三元材料總產(chǎn)能達(dá)19000噸。2019年底正極材料將形成5萬噸產(chǎn)能，2020年達(dá)7萬噸。2018年廈門鎢業(yè)三元材料和鈷酸鋰產(chǎn)銷兩旺。
桑頓新能源科技有限公司：是中國環(huán)保領(lǐng)軍企業(yè)桑德集團(tuán)投資興建的中南地區(qū)規(guī)模最大、產(chǎn)業(yè)鏈最齊全的現(xiàn)代化、高科技新能源產(chǎn)業(yè)基地。業(yè)務(wù)覆蓋鋰電池正極材料、前軀體、電芯生產(chǎn)等多領(lǐng)域。
2018年公司正極材料產(chǎn)品主要有三元和錳酸鋰兩大品類，其中三元正極材料主要為NCM523、NCM622和NCM811系列系列。截至2018年底，桑頓新能源共擁有正極材料產(chǎn)能3萬噸。
天津巴莫科技股份有限公司：是一家主要從事鋰離子電池材料研制、開發(fā)和規(guī)模化生產(chǎn)的國家級高新技術(shù)企業(yè)。截至2018年底，公司共擁有三元正極材料產(chǎn)能7000噸。
江門市科恒實業(yè)股份有限公司：于2012年登陸創(chuàng)業(yè)板，主要產(chǎn)品包括鋰離子電池正極材料、稀土發(fā)光材料，于2013年推出首款鋰離子電池正極材料產(chǎn)品LCO-1。
科恒股份鋰電產(chǎn)品主要是鋰電正極材料，包括三元材料和鈷酸鋰，鈷酸鋰主要應(yīng)用于消費類電子鋰電池。截至2018年底，科恒股份共擁有三元正極材料產(chǎn)能10800噸。
新鄉(xiāng)市天力鋰能公司：是一家專業(yè)從事鋰電三元正極材料研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的國家級高新技術(shù)企業(yè)，也是業(yè)內(nèi)同時擁有前驅(qū)體和成品三元材料少數(shù)供應(yīng)商之一。
新鄉(xiāng)天力三元正極材料產(chǎn)品目前以523和622為主，111相對較少，高鎳811產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)。截至2018年底，新鄉(xiāng)天力三元正極材料產(chǎn)能20000噸/年。
國軒高科：622三元電芯產(chǎn)品單體能量密度超210Wh/kg；公司4GWh三元產(chǎn)線已投產(chǎn)，并于2018年第四季度實現(xiàn)批量供貨；高鎳三元811軟包電池單體能量密度突破302Wh/kg，循環(huán)次數(shù)已超過1500周，基本達(dá)到產(chǎn)業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)要求；首條1GWh軟包示范線將于2018年年底建成。三元電池產(chǎn)能6GWh。
據(jù)了解，除了當(dāng)升科技等之外，杉杉能源、四川科能、江蘇翔鷹、中化河北、湖南邦普、宜賓鋰寶等企業(yè)也都在加快三元材料布局步伐。并且，包括當(dāng)升科技、杉杉能源、容百科技等企業(yè)已先后量產(chǎn)高鎳三元正極材料，高鎳NCM811/NCA材料在動力電池市場的應(yīng)用逐漸起量。據(jù)預(yù)測，2020年高鎳三元材料市場規(guī)模有望達(dá)到210億元。
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