客户端

新材料在线APP下载

材料通系统下载

公众平台

公众号

用户中心

热门媒体号

热门企业号

【深度】特斯拉“直奔”640公里 三元动力电池NCM激战NCA

来源:新材料在线|

发表时间:2018-08-13

点击:9626

在过去的两年里,一场围绕着“能量密度与续航里程”的争夺战正在中国乃至于全球新能源汽车市场上演。


而打响最新一炮的仍旧是新能源汽车领域的领头羊特斯拉。


据外媒报道,日前特斯拉CEO马斯克表示,特斯拉在电池技术方面获突破性进展,能量密度再提升30%,并且生产成本大幅下降,特斯拉车型的续航里程可达到640km以上。如果电池原材料价格稳定,在2018年年底特斯拉可将电池单体成本降至100美元/kWh。


在年初的投资者见面会上,特斯拉宣布与松下联合研发的新型21700电池开始量产,并强调这是目前可量产电池中能量密度最高且成本最低的电池,根据特斯拉披露的信息,在现有条件下,其生产的21700电池系统的能量密度在300Wh/kg左右。

特斯拉Model3

图片来源于特斯拉官网


提升30%的能量密度意味着特斯拉采用的动力电池能量密度已经在330Wh/kg。


而特斯拉所采用的的恰恰是国内动力电池企业几乎还无法量产的三元锂NCA正极材料。


对于国内动力电池企业亦或是新能源汽车企业来说,随着补贴新政在6月12号的到来,与续航里程直接相关的电池能量密度再次受到业界的瞩目,三元动力电池正成为主流,在三元锂内部,NCM622甚至是NCM811更多取代了原有的NCM523。

三元与磷酸铁锂之争


据中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会的数据显示,从不同电池材料类型来看,2017年1—12月三元锂电池装机量为16.04千兆瓦时,占比为44.01%;磷酸铁锂电池装机量为17.97千兆瓦时,占比为49.29%;锰酸锂电池装机量为1.48千兆瓦时,占比为4.06%。


从数据看来,似乎三元锂与磷酸铁锂目前平分天下,磷酸铁锂的份额还要更高一些。但从2018年前四个月的情况来看,三元锂已经开始超越磷酸铁锂,大有加速增长的态势。


据业内人士介绍,正极材料、负极材料、电解液和隔膜是动力电池的四大主要材料,其中正极材料占到总成本的40%,还直接决定着电芯的能量密度。


而根据正极材料技术路线,动力电池可主要分为磷酸铁锂、三元锂(NCA/NCM)和锰酸锂电池三类。


根据正极材料的构成,三元锂电池分为NCA和NCM两类。NCM是指正极材料由镍钴锰三种材料按一定比例组合而成,而NCA的正极材料是由镍钴铝构成。


目前国内市场主流的三元锂就是NCM,其中量产型号主要为NCM523和NCM622,NCM811国内有量产还不多,但新材料在线®调研发现目前还没有大规模的NCM811电池出货。


在三元材料中,镍主要的作用是提供容量,含量越高电池的能量密度越大,所以在三元锂中镍的比例越来越大,从523中的50%到622中的60%再到811中的80%。


“磷酸铁锂受到材料特性的制约,很难满足高能量密度的要求,尤其是在乘用车领域,三元锂优势愈发明显。”有熟悉的动力电池企业人士告诉新材料在线®,磷酸铁锂目前更多应用在电动客车和电动专用车领域,安全性更好。


合肥国轩高科动力能源有限公司工程研究院副院长杨续来在接受采访时也坦诚,现阶段三元锂电池的发展趋势,得益于国家政策导向对高比能量电池的要求,要求电池能量密度高、续航里程远。三元锂电池拥有更高的比能量和比功率,更符合乘用车的需求。


GGII发布的数据显示,2018年1-5月动力电池装机总电量约12.67GWh,同比增长224%。其中5月动力电池装机总电量约4.50GWh,同比增长213%。


而在这4.50GWh的装机总电量中,三元锂达到了2.36GWh,占比52.44%。

图表来源:GGII


三元NCM“内斗” 811后劲十足


在三元锂NCM动力电池开始占据优势之时,NCM内部不同型号体系之间正你争我赶,从目前的情况看,NCM523无疑占据优势,而NCM622和NCM811携其更高的镍含量也就是能量密度大杀器正快步追赶。


新材料在线®了解得知,动力锂电池能量密度提升的方式主要有两种:一是通过对锂电池材料体系机理性能的改进以提升电芯单体比能量,此种方式对材料研发及匹配性要求非常高。二是通过对型号及工艺的生产控制,做大电芯规格增加容量。国内三元电池企业普遍采用的向高镍系进军就属于第一种方式。


“镍含量越高,电池能量密度越大,这也就是目前国内三元NCM从最早的111开始,到目前的622,正在小批量的811不断进化的原因所在。”就职于一家动力电池企业研发部门的李峰告诉新材料在线®,目前国内企业的622已经大量量产,811产品部分企业有小量产能,还有些企业的811产品还在中试阶段。


市场信息可知,目前主流的NCM523能量密度可以达到160-200wh/kg,而NCM622和NCM811分别可以达到230wh/kg和280wh/kg。所以要实现对动力电池能量密度的高要求和续航里程的延长,高镍三元材料必须加快发展。


国轩高科董秘马桂富在近日接待机构调研时表示,公司新建的三元622升级版电池产线目前正在进行紧张的安装调试工作,目前进展顺利,计划七月份投产。“目前三元622升级版电池组系统能量密度已可达到140wh/kg以上。同时,三元811电池研发进展符合预期,预计2019年实现小批量生产。”


5月28日,当升科技公告称,公司与江苏省常州市金坛区金城科技产业园管理委员会签署合作协议,拟在金坛金城科技产业园合作建设锂电新材料产业基地,项目首期规划年产能5万吨,计划投资30亿元,分三个阶段建设。该项目总体规划用地约1600亩,计划建成年产10万吨锂电新材料产业基地。


当升科技董秘办工作人员表示,上述项目主要为NCM811为主的高镍三元正极材料。


LG化学CFO Chung Ho-Young在接受采访时表示,将批量生产NCM 811正极材料的电池用于电动公交车,软包电池仍是NCM622型应用于大多数新能源汽车。


SKI也计划于8月份开始量产用于电动汽车的NCM811电池,起亚的Niro电动车有可能成为第一款采用该电池的电动车。


特斯拉方面更是宣称其所采用的NCA电池能量密度全市场最高,且钴含量低于其他企业的NCM811电池。


NCA和NCM 谁将胜出


在电池能量密度和续航里程竞赛中,目前特斯拉已经遥遥领先于其它企业,除了高镍的比拼,更改电池尺寸来提升电池能量密度也是有特斯拉掀起的。其与松下联合开发的21700电池能量密度远高于18650型电池单体。单体电芯能量密度的提升要远高于成组后提升的20%幅度。这也引发了2017年国内动力电池企业由18650向21700的转换。(参考新材料在线®2017年8月深度报道深度|特斯拉Model 3的隐秘“侍卫” 亿纬锂能、天津力神、比克电池竞逐动力锂电池能量密度新赛局


近日,国家发改委向有关单位下发了《汽车产业投资管理规定(征求意见稿)》(以下简称《意见稿》)。其中,意见稿要求新建动力电池项目拟生产的产品,除满足国家和行业相关标准外,还应满足能量型车用动力电池单体比能量应不低于300瓦时/千克,系统比能量应不低于220瓦时/千克。


而这对于目前市场上动力电池单体能量密度平均在240左右的国内动力电池企业来说无疑是巨大挑战。


“300的能量密度国内也有不少企业宣称能达到,但实际上基本都是实验室数据,量产基本达不到。”一位此前就职于某锂电产业研究机构的人士告诉新材料在线®,目前主流的NCM523和NCM622基本不可能达到标准,NCM811和NCA就成为很多企业的希望。


“NCA材料的性能是最优的,如果应用到位的话,NCA的性能是超过NCM811。”林奈新能源CEO于英超在此前接受采访时表示,公司产能以NCA为主,同时也有少部分NCM811。


但被特斯拉宠爱的三元NCA 却不是谁都能爱的。


中国化学与物理电源行业协会动力电池应用分会研究部主任周波表示,NCA的生产工艺条件更为苛刻,制作工艺存在门槛。


据了解,NCA材料对环境湿度的敏感度高于NCM811,因此对电池生产过程的要求更为严格。国内企业的研发和生产能力面临着巨大的考验。


新材料在线®了解到的情况显示,包括杉杉、力神、澳洋顺昌等的三元NCA已经开始小量出货。


“公司率先顺利实现NCA高镍体系的量产化导入,并顺利通过国家强制检验。”澳洋顺昌董秘林文华告诉新材料在线®


桑顿新能源的NCA三元材料年产也达到了6000吨。


随着三星SDI、LG化学、SK等动力电池巨头的在华合资企业进入白名单,政策补贴退坡后国外巨头的加速进入,国内动力电池的淘汰赛将更加残酷。


2018中国锂电产业发展峰会 产业园实名通讯录 中国新材料产业研究咨询服务领导者 新材料行业定制会议

[声明]本文版权归本网站所有,转载请联系本网客服微信号:suxueer0823。本文仅代表作者个人观点,本站只提供参考并不构成任何投资及应用建议。本站拥有对此声明的最终解释权。

二维码
联系我们