鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:765次 | 2019年01月20日
為何說(shuō)中國(guó)動(dòng)力電池企業(yè)任重道遠(yuǎn)
放眼全球,目前動(dòng)力電池廠商都在爭(zhēng)奪三元電池這塊大蛋糕,但是熟不知道三元鋰電又分NCM/NCA兩種材料,為何我國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)和車企都愿意選擇前者?幾乎沒(méi)有企業(yè)選擇NCA,很巧的是這個(gè)材料正在松下電池特供的特斯拉上使用,那些宣揚(yáng)要做中國(guó)特斯拉的造車新勢(shì)力們,為何沒(méi)有選擇特斯拉上面使用的電池,有何隱情?相信看完本篇文章你會(huì)找到答案。
NCA和NCM區(qū)別在哪?
無(wú)論NCM全稱:(LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2)還是NCA全稱(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2),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(gè)字母對(duì)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(gè)不同,前者為錳,后者為鋁。
NCA和NCM優(yōu)劣之分?
從材料生產(chǎn)過(guò)程中NCA比NCM的生產(chǎn)工藝要求更為嚴(yán)格。CM中鎳:鈷:錳的摩爾比常見(jiàn)為5:2:3或1:1:1,而NCA中鎳:鈷:鋁常見(jiàn)的摩爾比為8:1.5:0.5,由于NCA中鋁的含量過(guò)少,因此也常稱為二元材料。而NCA中以Al(過(guò)渡金屬)代替錳,實(shí)際是將鎳鈷錳酸鋰通過(guò)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。但是實(shí)際制作過(guò)程中,由于Al為兩性金屬,不易沉淀,因此NCA材料制作工藝上存在門檻。
由于NCA的技術(shù)更高端,全球產(chǎn)能主要集中在日韓,我國(guó)幾乎屬于空白。
NCA主要供應(yīng)商有住友金屬(Sumitomo)、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社和戶田化學(xué)(Toda),韓國(guó)的Ecopro和GSEM也有少量產(chǎn)品銷售。其中,Toda主要供應(yīng)日本AESC和韓國(guó)LGC,Sumitomo主要供應(yīng)松下和PEVE,韓國(guó)的Ecopro對(duì)應(yīng)客戶為SDI。
其次,電池生產(chǎn)中NCA生產(chǎn)難度更大。全球能夠生產(chǎn)NCA電池的主要有松下、三星和AESC,而NCM的生產(chǎn)廠家眾多,包括LG和中國(guó)的主要?jiǎng)恿﹄姵貜S家。
NCA電池為何在中國(guó)難產(chǎn)?
一、高鎳材料荷電狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性能較差,直接導(dǎo)致電池安全性能下降,使得電池生產(chǎn)廠商和車企及用戶對(duì)NCA電池安全性質(zhì)疑,要花更大的成本從電芯設(shè)計(jì)、電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)、電源使用等環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)可靠的安全設(shè)計(jì)。
二、充電放電過(guò)程中存在嚴(yán)重產(chǎn)氣,容易電池膨脹變形,直接導(dǎo)致循環(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(wèn)題。
三、NCA要求電池生產(chǎn)過(guò)程要控制濕度在10%以下,相對(duì)其它材料目前自需要注液工序?qū)穸冗M(jìn)行嚴(yán)格控制。光憑這一點(diǎn)就對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)形成了很大挑戰(zhàn)。
特斯拉的電動(dòng)車之所以續(xù)航里程最長(zhǎng),最新技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)20分鐘充滿續(xù)航350公里,是當(dāng)之無(wú)愧的全球領(lǐng)跑者,這也是因?yàn)椴捎门c松下NCA電池的密不可分的。
特斯拉的專供電池商:松下
最開(kāi)始松下推出的是18650型NCA電池,后來(lái)與特斯拉聯(lián)合推出21700的NCA電池。21700電池單體的能量密度接近300Wh/kg左右,比原來(lái)18650電池的250Wh/kg,性能提高約10%以上,這幾乎是世界上能量密度最高的量產(chǎn)鋰離子電池了。21700電池的誕生,不僅遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出國(guó)內(nèi)使用率最高的NCM523電池單體200Wh/kg的能量密度水平,而且也明顯高出國(guó)內(nèi)剛剛出現(xiàn)且最為領(lǐng)先的NCM811電池的能量密度水平,單體最高達(dá)到250Wh/kg、系統(tǒng)最高200Wh/kg的水平。從這數(shù)據(jù)表面,對(duì)于研發(fā)NCA電池,還是非常有必要的,只是要看什么時(shí)候能夠突破技術(shù)壁壘,形成量產(chǎn)能力。
面對(duì)中國(guó)全球新能源汽車最大市場(chǎng),2017年中國(guó)動(dòng)力電池銷量占據(jù)世界第一
國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池行業(yè)目前大多數(shù)都只生產(chǎn)了NCM三元鋰電池,NCA與NCM相比起來(lái)最大的優(yōu)勢(shì)就是比能量高,能夠?yàn)檐囕v提高更加充足的電量。截止2018年6月我國(guó)NCA電池裝機(jī)率為0,而最近特斯拉國(guó)產(chǎn)落戶上海臨港,伴隨著松下電池國(guó)內(nèi)建廠,動(dòng)力電池這塊“雪糕”也隨即融化了起來(lái),一是動(dòng)力電池廠商盲目瘋狂擴(kuò)張,二是沒(méi)有技術(shù)鋪墊的風(fēng)投,三是動(dòng)力電池運(yùn)用產(chǎn)品混亂,這一系列都反映出動(dòng)力電池行業(yè)的企業(yè)正在新能源汽車這塊場(chǎng)地上“大汗淋漓”奔跑,或許現(xiàn)在是第一名,但是未來(lái)能跑多久,真不好說(shuō)!