鉅大LARGE | 點擊量：1420次 | 2020年04月04日
原材料、前驅(qū)體、安全性 高鎳三元產(chǎn)業(yè)化還有幾道坎？
前言：據(jù)了解，三元材料的技術(shù)含量有50%以上包含在前驅(qū)體中，高鎳三元材料的發(fā)展離不開高鎳三元前驅(qū)體的推動。布局NCM811電池成了最“時髦”的選擇。
按照工信部《汽車產(chǎn)業(yè)中期發(fā)展規(guī)劃》的要求，到2020年，新能源汽車動力鋰電池單體比能量達(dá)到300Wh/kg以上，力爭實現(xiàn)350Wh/kg，系統(tǒng)比能量達(dá)到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。
不僅如此，隨著動力鋰電池不斷成熟的發(fā)展，車企以及消費者對其能量密度及安全性都提出了更高的要求。
為了在盡量降低成本的同時提高能量密度，不少電池公司開始了高鎳低鈷的研發(fā)之路，布局NCM811電池成了最“時髦”的選擇，NCM811具有能量密度高、循環(huán)穩(wěn)定性好、成本適中等優(yōu)點。
然而，據(jù)起點鋰電大數(shù)據(jù)記者了解，NCM811熱度雖高，但在原材料、設(shè)備、安全性等方面依然存在許多亟待解決的問題。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
原材料的掣肘
眾所周知，鎳鈷在我國境內(nèi)都是稀缺資源，我國鈷資源儲量僅占全球總儲量1.14%。工信部部長辛國斌表示：“動力鋰電池市場空間巨大，可以說誰掌握了上游資源誰就掌握了未來競爭的主動權(quán)。”
寧德時代此前曾宣布，2019年將提高鎳的使用量，減少鈷金屬的需求量。今年一月份，格林美公布通告稱，旗下子公司荊門格林美與新展國際、廣東邦普、印度尼西亞IMIP園區(qū)、阪和興業(yè)等共同投資的印尼紅土鎳礦生產(chǎn)新能源材料項目正式奠基。
值得一提的是，廣東邦普是寧德時代的重要控股支公司，此舉可謂是為寧德時代鋪好前路。
好消息是，有業(yè)內(nèi)人士表示，隨著鎳金屬產(chǎn)量的新增，2019鎳金屬緊缺情況將得到一定程度緩解。
據(jù)日本最大的鎳冶煉商住友金屬預(yù)估，2019年由于全球供應(yīng)商原生金屬產(chǎn)量新增，而且印尼低級別的含鎳生鐵（NPI）的產(chǎn)量也有所新增，2019年全球鎳金屬緊缺情況將從2018年的9.3萬噸減少至4.9萬噸。
根據(jù)歐盟委員會科學(xué)咨詢聯(lián)合研究中心的說法，隨著新能源汽車發(fā)展不斷拉動動力鋰電池需求的上升，從2025年開始，鈷金屬或?qū)⑻幱诠┎粦?yīng)求的狀態(tài)。
于是，2018年三月，銀禧科技通過全資孫公司銀禧科技（剛果）鈷業(yè)股份有限公司在剛果金盧阿拉巴省克魯維奇市建設(shè)年產(chǎn)3000噸金屬粗制氫氧化鈷冶煉項目。
事實上，目前國內(nèi)不少公司已經(jīng)實現(xiàn)了高鎳三元材料的量產(chǎn)，如：容百科技、當(dāng)升科技、天津巴莫、湖南杉杉、貝特瑞、格林美、長遠(yuǎn)鋰科等。
據(jù)了解，三元材料的技術(shù)含量有50%以上包含在前驅(qū)體中，高鎳三元材料的發(fā)展離不開高鎳三元前驅(qū)體的推動。
前驅(qū)體的決定性影響
前驅(qū)體是動力鋰電池的能量源泉，北京當(dāng)升材料科技股份有限公司副總經(jīng)理陳彥彬曾透露：“對三元材料來講，很大的一個問題就是因團聚體顆粒的斷裂、粉化所出現(xiàn)的‘孤島’不能參與充放電過程，形成的裂縫新界面還會發(fā)生更多的副反應(yīng)，這些會導(dǎo)致鋰離子電池綜合性能的下降。要想有穩(wěn)定的顆粒結(jié)構(gòu)和優(yōu)秀的綜合性能，就要從前驅(qū)體開始進行全流程系統(tǒng)設(shè)計?！?/p>
前驅(qū)體對三元正極材料的影響重要表現(xiàn)在以下幾個方面：
首先，前驅(qū)體雜質(zhì)會帶入正極材料，影響正極雜質(zhì)含量；
其次，前驅(qū)體粒徑大小、粒徑分布直接決定三元正極粒徑大小、粒徑分布
再次，三元前驅(qū)體比表面積、形貌直接決定單元正極比表面積、形貌
最后，三元前驅(qū)體元素配比直接決定三元正極元素配比。
對三元前驅(qū)體的制備，不僅考驗著一家公司對原材料的掌控能力，也是對公司綜合生產(chǎn)量力的考察。
今年一月三日，華友鈷業(yè)與LG化學(xué)的合資子公司華金新能源材料（衢州）有限公司一期項目在衢州開工，一期項目計劃建設(shè)年產(chǎn)4萬噸高鎳型動力鋰電池用三元前驅(qū)體材料。
2018年，格林美率先攻克高鎳811前驅(qū)體與單晶前驅(qū)體制造技術(shù)，并大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。年報是最好的體現(xiàn)，2018年報告期內(nèi)，格林美營收138.78億元，同期上升29%；歸屬于上市公司股東凈利潤7.3億元，同比上升20%。
值得一提的是，其中，三元前驅(qū)體業(yè)務(wù)貢獻(xiàn)了79.64億元，占總營收近60%。
安全性問題如何攻克？
根據(jù)不同的化學(xué)性能，鎳鈷錳（Ni、Co、Mn）各有分工。Ni肩負(fù)著提高能量密度的重要任務(wù)，Co負(fù)責(zé)高倍率，Mn負(fù)責(zé)穩(wěn)定性。
因此，在提高能量密度的同時，NCM811也帶來了一些問題：循環(huán)過程衰減快，倍率性能差，這在很大程度上限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
作為業(yè)內(nèi)標(biāo)桿，寧德時代在NCM811的研發(fā)上同樣給出了好的示范。根據(jù)公開資料，起點鋰電大數(shù)據(jù)記者了解到，從電芯到模組、再到電池包，寧德時代采用了多重安全設(shè)計，以保證NCM811電池的萬無一失。
與寧德時代合作緊密的華晨寶馬也為前者的NCM811進行站臺，華晨寶馬高壓電池項目經(jīng)理劉苗在日前寶馬X1插電式混合動力試駕活動上表示，寧德時代一方面在其NCM811材料采用包覆技術(shù)，摻雜了其他一些材料，另一方面采取了新電解液配方，以防止出現(xiàn)電解液和正極材料發(fā)生反應(yīng)，提高倍率性能和循環(huán)性能。
小結(jié)
業(yè)內(nèi)人士表示，考慮到高鎳三元電池的各種優(yōu)勢，誰能夠率先大規(guī)模應(yīng)用811型電池，誰就能在未來占有更多市場。
國內(nèi)公司包括比克、力神、比亞迪、國軒高科、捷威、億緯鋰能等均已在NCM811電池的研發(fā)上取得了不同程度的進展。
國內(nèi)電池公司NCM811的進度：
原材料、前驅(qū)體、安全性 高鎳三元產(chǎn)業(yè)化還有幾道坎？
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