寧德時代將要推出的811電池，安全問題能解決嗎？

因為特斯拉使用的電池是Ni-Co-Al-NCA三元鋰電池，而中國新能源汽車使用的三元鋰離子電池主要是Ni-Co-Mn-NCM電池，所以在電池技術路線上曾經有這樣一個爭議：我們應該走NCA路線還是NCM路線？目前，方向越來越明確，行業基本達成了這樣的共識：在向固態電池進化之前，走鎳鈷錳NCM的路線，不斷提高鎳的比例。中國科學院院士高歐陽明明確指出，“鎳：鈷：錳的比例正在從3:3:3轉變為6:2:2，然后再轉變為8:1:1，這一點正在逐步實現。”“近年來，中國動力電池的技術水平快速增長，成本也降低了很多。就陰極材料而言，它正在逐漸向高鎳的三元材料發展。最近，每個人都在談論811電池。就負極而言，電解質和薄膜等材料已投入大規模生產。我們希望到2020年，能量密度能夠達到300WH/kg。“在最近的一次會議上，當代安培科技股份有限公司副董事長黃世林發表了這樣的講話。在之前的媒體報道中，當代安培技術股份有限公司預計將于明年推出811電池。同樣，比亞迪也有這樣的計劃。NCA技術壁壘很高，材料幾乎被日本企業壟斷。三元鋰電池使用鎳和鈷作為陰極材料以及錳鹽或鋁鹽以穩定化學結構的鋰電池。NCM是由鎳、鈷和錳按一定比例組成的陰極材料，而NCA的陰極材料由鎳、Co和鋁組成，每個字母對應相關元素的化學首字母。由于這兩種類型的鋰電池具有相對較高的能量密度，并且能夠平衡電池壽命和穩定性，因此成為電動汽車電池的首選。那么，這兩種電池的優點和缺點是什么呢？鎳鈷鋁電池對制造工藝要求高，成本高，但鋁可以提高電池循環的化學穩定性。當混合在三元體系中時，可以在一定程度上提高鎳含量，從而實現更高的電池能量密度。然而，Ni-Co-Al的晶體結構比Ni-Co-Mn的晶體結構更不穩定，在更高的溫度下容易坍塌，從而導致熱失控，并且當pH值過高時，單體容易脹氣，從而導致危險。鎳鈷錳電池中的錳很難穩定更多的鎳，這導致目前鎳鈷錳系統的能量密度較低，因此其續航性能不如鎳鈷鋁電池。但優點是含錳的三元體系具有更好的熱穩定性和更少的鎳含量，因此作為動力電池更安全。Ni-Co-Al-NCA電池材料的技術壁壘很高。目前產能主要集中在日本和韓國，中國的量產較少。主要供應商為住友、日本化學工業株式會社有限公司和東田化學有限公司有限公司，還有Ecopro和GSEM在韓國銷售的一些產品。

一位行業專家告訴第一電氣：“據我所知，國內主要電池巨頭仍以NCM為主，NCA尚未大規模進入市場。松下為特斯拉提供的NCA單體密度已經可以達到300，而NCM811基本可以達到250，因此NCA的密集能量密度仍然具有明顯優勢。中國NCA的主要障礙仍然來自技術瓶頸materials基本上被日本公司壟斷。電池設計的安全挑戰相對較大，生產工藝要求更高，例如濕度低于10%。“811電池已逐漸成為國內趨勢，但仍需解決安全問題。從能源需求來看，NCA電池確實更具優勢。但考慮到制造工藝、成本和當前技術條件，我國電池企業主要專注于NCM的生產。在NCM電池中，根據不同的內容在鎳、鈷和錳中，NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的數字代表鎳、鈷、錳的比例。根據行業趨勢，NCM523是主流的電源卡……

中國的頌歌材料。然而，由于電動汽車制造商對電池續航里程的要求越來越高，國內動力電池制造商也將目光投向了高鎳三元的方向。因為隨著鎳含量的增加，三元正極材料的比容量逐漸增加，電池的能量密度也會增加。另一方面，作為一種稀有金屬，鈷的價格正在上漲，具有高鎳體系的NCM811將成為未來的重要發展方向。目前，NCM811的材料技術越來越成熟，產能逐步釋放，形成了小批量試用。根據行業數據，2018年第一季度，國內三元材料產量為31670噸，同比增長64.26%。其中，常規NCM型號占比78%，NCM622型號占比14%，NCM 811/NCA型號占比8%。其中，NCM811的產量急劇增加。自今年一季度以來，由于車企和電池公司對引入高鎳三元材料的迫切需求以及速度的加快，NCM811材料一直處于需求旺盛的狀態。可以說，過去幾年，高鎳三元電池仍處于個別制造商和學術界的研發階段，但自2016年以來，高鎳三元電池的研發和生產一直處于“燎原”的態勢。然而，問題也隨之而來。三元材料中鎳含量越高，材料的穩定性和安全性就越差。如何解決這個問題？業內專家也就此對第一電氣表示：“鎳比越高，正極材料的熱穩定性就越差。在高溫和外部沖擊的情況下，高鎳電池會存在安全隱患。高鎳電池充電過程中產生的氣體會導致電池膨脹也是一個需要解決的問題在安全性方面，cts仍需要更大程度的改進。可以說，這是未來三年需要克服的問題。“業內普遍認為，三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性和優化、表面涂層、電解質和陽極材料的調整等方式逐步解決。另一方面，動力電池組中的其他設備也在改進，比如電池管理系統，比如各種傳感器，也可以彌補一些電池缺乏安全性能。然而，811電池的大規模生產肯定還有很長的路要走。因為特斯拉使用的電池是Ni-Co-Al-NCA三元鋰電池，而中國新能源汽車使用的三元鋰離子電池主要是Ni-Co-Mn-NCM電池，所以在電池技術路線上曾經有這樣一個爭議：我們應該走NCA路線還是NCM路線？目前，方向越來越明確，行業基本達成了這樣的共識：在向固態電池進化之前，走鎳鈷錳NCM的路線，不斷提高鎳的比例。中國科學院院士高歐陽明明確指出，“鎳：鈷：錳的比例正在從3:3:3轉變為6:2:2，然后再轉變為8:1:1，這一點正在逐步實現。”“近年來，中國動力電池的技術水平快速增長，成本也降低了很多。就陰極材料而言，它正在逐漸向高鎳的三元材料發展。最近，每個人都在談論811電池。就負極而言，電解質和薄膜等材料已投入大規模生產。我們希望到2020年，能量密度能夠達到300WH/kg。“在最近的一次會議上，當代安培科技股份有限公司副董事長黃世林發表了這樣的講話。在之前的媒體報道中，當代安培技術股份有限公司預計將于明年推出811電池。同樣，比亞迪也有這樣的計劃。NCA技術壁壘很高，材料幾乎被日本企業壟斷。三元鋰電池使用鎳和鈷作為陰極材料以及錳鹽或鋁鹽以穩定化學結構的鋰電池。NCM是由鎳、鈷和錳按一定比例組成的陰極材料，而NCA的陰極材料由鎳、Co和鋁組成，每個字母對應相關元素的化學首字母……

由于這兩種類型的鋰電池具有相對較高的能量密度，并且能夠平衡電池壽命和穩定性，因此成為電動汽車電池的首選。那么，這兩種電池的優點和缺點是什么呢？鎳鈷鋁電池對制造工藝要求高，成本高，但鋁可以提高電池循環的化學穩定性。當混合在三元體系中時，可以在一定程度上提高鎳含量，從而實現更高的電池能量密度。然而，Ni-Co-Al的晶體結構比Ni-Co-Mn的晶體結構更不穩定，在更高的溫度下容易坍塌，從而導致熱失控，并且當pH值過高時，單體容易脹氣，從而導致危險。鎳鈷錳電池中的錳很難穩定更多的鎳，這導致目前鎳鈷錳系統的能量密度較低，因此其續航性能不如鎳鈷鋁電池。但優點是含錳的三元體系具有更好的熱穩定性和更少的鎳含量，因此作為動力電池更安全。Ni-Co-Al-NCA電池材料的技術壁壘很高。目前產能主要集中在日本和韓國，中國的量產較少。主要供應商為住友、日本化學工業株式會社有限公司和東田化學有限公司有限公司，還有Ecopro和GSEM在韓國銷售的一些產品。

一位行業專家告訴第一電氣：“據我所知，國內主要電池巨頭仍以NCM為主，NCA尚未大規模進入市場。松下為特斯拉提供的NCA單體密度已經可以達到300，而NCM811基本可以達到250，因此NCA的密集能量密度仍然具有明顯優勢。中國NCA的主要障礙仍然來自技術瓶頸materials基本上被日本公司壟斷。電池設計的安全挑戰相對較大，生產工藝要求更高，例如濕度低于10%。“811電池已逐漸成為國內趨勢，但仍需解決安全問題。從能源需求來看，NCA電池確實更具優勢。但考慮到制造工藝、成本和當前技術條件，我國電池企業主要專注于NCM的生產。在NCM電池中，根據不同的內容在鎳、鈷和錳中，NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的數字代表鎳、鈷、錳的比例。根據行業趨勢，NCM523是中國主流的功率陰極材料。然而，由于電動汽車制造商對電池續航里程的要求越來越高，國內動力電池制造商也將目光投向了高鎳三元的方向。因為隨著鎳含量的增加，三元正極材料的比容量逐漸增加，電池的能量密度也會增加。另一方面，作為一種稀有金屬，鈷的價格正在上漲，具有高鎳體系的NCM811將成為未來的重要發展方向。目前，NCM811的材料技術越來越成熟，產能逐步釋放，形成了小批量試用。根據行業數據，2018年第一季度，國內三元材料產量為31670噸，同比增長64.26%。其中，常規NCM型號占比78%，NCM622型號占比14%，NCM 811/NCA型號占比8%。其中，NCM811的產量急劇增加。自今年一季度以來，由于車企和電池公司對引入高鎳三元材料的迫切需求以及速度的加快，NCM811材料一直處于需求旺盛的狀態。可以說，過去幾年，高鎳三元電池仍處于個別制造商和學術界的研發階段，但自2016年以來，高鎳三元電池的研發和生產一直處于“燎原”的態勢。然而，問題也隨之而來。三元材料中鎳含量越高，材料的穩定性和安全性就越差。如何解決這個問題？業內專家也就此對第一電氣表示：“鎳比越高，正極材料的熱穩定性就越差。在高溫和外部沖擊的情況下，……會存在安全隱患。”……

高鎳電池。高鎳電池充電過程中產生的氣體會導致電池膨脹，這也是一個需要解決的問題。作為汽車產品中使用的關鍵部件，高鎳產品在安全性方面仍有待更大程度的改進。可以說，這是未來三年需要克服的問題。“業內普遍認為，三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性和優化、表面涂層、電解質和陽極材料的調整等方式逐步解決。另一方面，動力電池組中的其他設備也在改進，比如電池管理系統，比如各種傳感器，也可以彌補一些電池缺乏安全性能。然而，811電池的大規模生產肯定還有很長的路要走。

標簽：特斯拉比亞迪

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