钜大LARGE | 点击量：495次 | 2023年06月08日
动力锂离子电池高镍化风口已至？——稳定性及安全性成羁绊
电池能量密度的高低正成为决定新能源汽车补贴走向的紧要因素。补贴的低退高升，促使电池及其材料升级换代，能量密度高且价格相对稳定的三元高镍材料成为目前电池公司的首选。三元材料逐渐开始向高镍进化，神力电池、比克电池、亿纬锂能、远东福斯特等多家电池公司已经研发或量产高镍产品。高镍新材料体系虽有性能、效率、政策支持等优点，但核心材料的兼容及安全等问题妨碍了高镍电池的大规模使用。储能行业要怎么样推动动力锂离子电池高镍化转型？
811型地位凸显
据了解，按照镍、钴、锰用量比例的不同，三元电池详尽可细分为111型、333型、523型、622型、711型，以及811型。镍的含量越高，能量密度可上升的空间也就越大。2017年，我国动力锂离子电池市场紧要以111型、523型为主。
近年来，国内市场对电动汽车续航能力、行驶里程的要求不断提升，导致对动力锂离子电池能量密度的要求也越来越高，走高镍化三元路线已经逐渐成为主流车企的共同选择。宁波荣百新能源科技股份有限公司战略管理中心总经理赵军表示，同时，国家主推政策的变化也促使高镍三元电池在市场占有一席之地。
据今年六月起执行的《新能源汽锂离子电池车推广补贴方法及产品技术要求》，补贴系数与能量密度紧密挂钩，纯电动乘用车想要拿到最高的1.2倍补贴，其系统质量能量密度比需大于160Wh/kg。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
据工信部十二月三日最新公布的《新能源汽车推广使用推荐车型目录》（2018年第12批），大多数系统质量能量密度比在130-150Wh/kg之间，最高的达到161Wh/kg。这和《促使汽车动力锂离子电池产业发展行动方法》、《汽车产业中长期发展规划》等文件中，明确提出的到2020年，我国动力锂离子电池单体比能量要达到300锂离子电池厂家wh/kg以上，力争实现350wh/kg，系统比能量力争达到260wh/kg，成本降至1元/瓦时以下的目标，差距甚远。
业内人士认为，以现有的技术条件，磷酸铁锂和622型以下的正极材料很难达到上述要求。
目前看来，由523型过渡到622型的意义并不大，大多数电池公司选择笔直上手811型。北京磙石投资公司分解师杨延福说。
规模量产拐点已至
自2017年下半年以来，国内动力锂离子电池公司在811型电池上的布局分明提速。力神电池、鹏辉能源、远东福斯特等动力锂离子电池公司都表示，基本已经完成从产品技术冲破到小批量加工，再到客户送样认证探测的过程。
比克电池更是其中佼佼者目前，其811型产品大部分已经量产，在动力锂离子电池出货量中的比例超50%，使用于领途汽车、康迪汽车、小鹏汽车、江淮大众汽车和零跑汽车等多款纯电动汽车型上；今年五月最新公布的18650-3.0Ah高能芯产品，单体比能量为250Wh/kg，产量达5.5GWh。
而动力锂离子电池界的两大巨头比亚迪和宁德时代则计划明年推出811型电池产品。
高镍动力锂离子电池规模量产拐点已至。杨延福认为，通过提升镍的比重，不仅能实现电池能量密度提升，同时降低了钴的使用，在成本方面也缓解了三元材料价格上涨带来的压力。
虽然据申万宏源证券的最新预测，钴两年内价格将在25-40万元/吨区间震荡，相有关此前的60万元/吨，已有大幅下降，但从长期角度看，钴资源紧缺的情况不会改变。
此外，811型电池还可有效处理电池轻量化的问题，且在节省空间等方面也优于磷酸铁锂离子电池和一般三元电池。
业内人士表示，考虑到高镍三元电池的各种优点，谁能够率先大规模使用811型电池，谁就能在将来占有更多市场。不过，杨延福认为，333型和523型差别不大，523型到622钜大锂电型难度略有提升，而811型是个突变点，难度显著提升，可真正实现高镍正极批量出货的厂商数将显著减少。今年只是过渡、放量阶段，2019年811型市场比例将大幅提升，由于技术门槛变化，市场份额将向龙头公司聚集，产业格局或将重塑。
技术短板不容忽视
虽然随着镍含量的提高，811型电池的单体比能量以及系统能量密度比有了快速提升，但由于用于稳定结构的金属钴和锰的含量降低，811型稳定性也大打折扣。
稳定性和安全性锂离子电池笔直联系，高镍的普遍使用已经将电池安全问题提上日程。青岛蓝科途膜材料有限公司研究所副所长刘鹏说。
正极和负极间极小的触碰就会造成短路，形成火焰，周围温度迅速升高，最后导致整个电池的爆炸。苏州宇量电池有限公司董事长兼总经理毛焕宇告诉记者，最近频发的安全事故对行业发展有很大影响，但要真正杜绝此类事件并不容易。
毛焕宇表示，材料设计、结构设计和工艺设计三方面都可形成短路隐患，即使上述环节没问题，在大批量加工过程也不能完全戒备这种小概率事件发生，且隐患在事故发生前无法测试，一般在客户端形成灾害性爆发。
对此，毛焕宇称，这种短路总是发生在一个单体电池里，只要控制住这一个电池，就不会酿成整车燃烧。有关小型圆柱电池，可设置烟道移走高温气流。而有关大型方型电池，可降低热失控强度，设置热扩展屏障。
刘鹏表示，湿法+涂覆隔膜处理方法可改善高镍电池的高热收缩稳定性、低水分含量、高保液率、高耐氧化性等性能。
烟台创为新能源科技有限公司技术总工李明明则认为，应当从辨识系统隐患入手，利用安全管控方式将事故潜藏危险降到最低。
说究竟，安全永远是第一位的，其次才是能量密度值，才是国家补贴。刘鹏说。
东莞市钜大电子有限公司成立于2002年，总部位于我国广东省东莞市东城街道景怡路8号，是一家为全球用户在移动电源、储能电源、动力电源和备用电源的个性化需求，供应特种锂电系统定制化方法和产品的国家级高新技术公司。
