在电池技术路线上 到底该走NCA路线还是走NCM路线

由于特斯拉所使用的电池是镍钴铝NCA三元锂电池，而中国新能源汽车使用的三元锂电池主要是镍钴锰NCM电池，在电池技术路线上，业界曾一度有过这样的争议：到底该走NCA路线，还是走NCM路线？

目前，方向正在变得明晰，业界基本达成这样的共识：在进化到固态电池之前，走镍钴锰NCM路线，而且不断提高镍的比例。中科院院士欧阳明高就曾明确提出，“现在国内正在从镍：钴：锰比例3：3：3转向6：2：2，再转变到8：1：1，正在逐步实现。”

“这几年中国电力电池技术水平成长很快，成本降低也很多。从正极材料来讲，现在逐渐走向高镍的三元材料，最近大家都在谈811电池；从负极来讲，电解液、薄膜等材料都已走向量产。我们希望在2020年之前能量密度可以达到300WH／kg。”

在最近的一次会议上，宁德时代副董事长黄世霖做了这样一次发言。而在之前的媒体报道中，宁德时代有望在明年推出811电池。同样，比亚迪也有这样的计划。

三元锂电池是一种以镍钴元素作为正极材料，以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池。NCM是指正极材料由镍钴锰三种材料由一定比例组合而成，而NCA的正极材料是由镍钴铝构成，每个字母对应的都是相关元素的化学首字母。由于这两类锂电池能量密度相对更高，还能够平衡续航和稳定性，所以成为了电动汽车电池的首选。

镍钴铝电池，对制作工艺要求高且成本高，但铝可以起到提高电池循环化学稳定性的作用，搭配在三元体系中，镍含量可以得到一定提升，从而实现更高的电池能量密度。但是镍钴铝晶体结构较镍钴锰不稳定，容易在较高温度的情况下，发生崩塌导致热失控，且pH值过高易使单体胀气，进而引发危险。

镍钴锰电池内的锰元素较难稳定更多的镍，导致目前镍钴锰体系能量密度稍低，所以续航表现不如镍钴铝电池。但好处是，含锰三元体系热稳定性更佳，同时镍含量比例较少，因而作为动力电池更为安全。

镍钴铝NCA电池材料的技术壁垒高，目前产能主要集中在日韩，我国量产较少。主要供应商有住友金属（Sumitomo）、日本化学产业株式会社和户田化学（Toda），韩国的Ecopro和GSEM也有少量产品销售。

一位业内专家告诉第一电动：“从我了解的情况来看，国内主要的电池巨头都还是以NCM为主，NCA还没有规模投入市场。松下给特斯拉供的NCA单体密度已经可以做到300，而NCM811基本上也就做到250，这么来看NCA的密能量密度还是有比较明显优势。国内不搞NCA主要的壁垒还是来自技术瓶颈，NCA材料供应基本被日本企业垄断，电芯设计方面安全性的挑战比较大，生产工艺方面要求也更高比如湿度10％以下。”

从能量需求看，NCA电池的确更有优势。不过，综合考虑制造工艺、成本、还有目前的技术条件，中国的电池企业当下主要还是集中在生产NCM。

在NCM电池中，按照镍钴锰三者含量的不同，NCM材料可分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的数字代表的是镍钴锰的比例。从行业趋势看，目前国内主流动力类正极材料是NCM523。

但是，由于电动汽车厂家对电池续航里程要求越来越高，国内的动力电池厂商也纷纷把重点投向高镍三元方向。因为随着镍元素含量的升高，三元正极材料的比容量逐渐升高，电芯的能量密度也会随之提高。而另一方面，而且作为稀有金属的钴价格不断上涨，高镍体系的NCM811将成为未来重要的发展方向。目前，NCM811材料技术日渐成熟，并开始逐渐释放产能，形成小批量试用。

行业数据显示，2018年一季度，国内三元材料产量31670吨，同比增长64．26％。其中常规NCM型号占比78％，NCM622型号占比14％，NCM811／NCA占比8％。其中NCM811产量大幅激增。由于车企和电池企业对于高镍三元材料的导入需求迫切，推进速度不断加快，今年一季度以来，NCM811材料已呈现出严重供不应求的状态。

可以说，在前几年高镍三元材料电池还处于个别厂家和学界的研发阶段，但从2016年开始，高镍三元电池的研发和生产已呈“燎原”之势。但问题也随之而来，三元材料中的镍含量越高，材料的稳定性越差，安全性越差。这个问题如何解决？

业内专家也就这方面向第一电动表示：“镍比例越高，正极材料的热稳定性就越差。在遇到高温、外力冲击等情况时，高镍电池会存在安全隐患。且高镍电池充电时产气会导致电池鼓胀也是一个待解的问题。作为应用到汽车产品中的关键部件，高镍产品在安全方面仍然需要有更大程度的改进。可以说这是未来三年要努力克服的问题。”

业内普遍认为，三元高镍材料的安全性可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决。而另一方面，动力电池包内的其他设备也在进步，比如电池管理系统，比如各种传感器等等，它们也能弥补一部分电池在安全性能方面的不足。不过，811电池的量产，肯定还有不短的一段路要走。