钜大LARGE | 点击量：890次 | 2018年07月29日
高镍三元电池迎来快速发展契机
随着各方对动力电池在安全性和能量密度等方面的要求越来越高，高镍三元材料电池以其能量密度高、循环寿命较长、安全性较好、成本相对较低等突出特点，越来越成为市场追逐的热点。目前国内包括力神、比克、波士顿、宁德时代等大型动力电池企业都将高镍三元材料电池作为下一代动力锂电池的研发目标。
三元电池材料，是指由三种电极材料共融而成的复合电极材料。镍钴锰酸锂（LiNixCoyMn1-x-yO2）是目前最主流的三元电池材料，以钴盐、锰盐、镍盐为原料，通过调配钴、锰、镍三者的比例，来获得不同的电极特性。
三元材料中，钴的作用在于稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能，但过高的钴含量会导致电池的实际容量降低；镍的作用在于提高材料的能量密度.但镍含量高(即高镍)的三元材料也会导致锂镍混排,从而造成锂的析出；锰的作用在于降低材料成本、提高材料安全性和结构稳定性，但过高的锰含量会破坏材料的层状结构，使材料的比容量降低。高镍三元电池，即镍含量在电池具有较高的占比。目前高镍电池型号包含了从333、532，到622、711到811（镍、钴、锰三者的比例）等系列。
从国外三元电池材料应用市场来看，日本主要使用NCM(镍、钴、锰三元素比例为1:1:1和5:3:2)及NCA体系，其技术处于领先水平。特斯拉所用的高镍NCA三元电池电芯均来自松下（镍、钴、铝元素比例为8:1.5:0.5）。韩国现在主要使用NCM体系（镍、钴、锰三元素的比例与日本相同），并正在尝试NCA（镍、钴、铝元素比例为8:1:1）体系。目前高镍三元正极材料的成熟制备技术和批量生产能力主要掌握在日本住友、户田工业、ECOPRO等几家日韩企业手中。
总体来说，在当前三元高镍电池材料领域，日本企业以其独特的专业技术积累把控着市场，而韩国企业近几年迅速崛起，无论在技术还是产品品质方面都极具竞争力。
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我国电池企业进入三元材料领域时间不长，在三元高镍电池材料的发展上落后于日本和韩国，高端高镍三元材料还主要依赖进口。但是，近期国内三元材料电池的研发和产业化正在提速。2016年，受工信部委托，中国汽车工程学会编制的《节能与新能源汽车技术路线图》中规划了我国2020年的纯电动乘用车动力电池能量密度目标为300wh/kg，2025年目标为400wh/kg，2030年目标为500wh/kg。在2016年底公布的新版补贴政策中，国家相关部门对高比能量的电池系统，也规定了较高的补贴系数。
一系列政策和规划的推出，既是对产业未来发展方向的指导，也为企业下一步的技术研发投入提供了基础性依据。国内企业已纷纷投产高镍三元材料电池，目前国内三元材料市场上较为主流的是NCM523和111型，更高一级的NCM622型也开始在动力电池领域批量应用。NCM811型和NCA高镍三元材料还处于研发测试阶段，尚未获得动力电池企业的认可，离大批量生产应用还存在一定的距离。据权威数据显示，高镍三元材料的占比持续上升，2016年国内NCM622、NCA型在三元材料总产量的占比超过5%，当前国内三元材料超过75%仍为NCM523。NCM811型虽然还处于测试阶段，但已有多家正极材料企业进行了布局。
目前国内从事高镍三元材料生产研发的有如下企业：
当升科技:业界少数能量产车用高镍多元材料产品的企业之一，凭借多年研发和生产高镍多元正极材料经验，目前公司NCM523/NCM622三元高镍材料已实现规模化量产，被应用到新能源汽车动力电池领域。
2016年7月，当升科技募资新建年产4000吨高镍三元电池材料项目。目前，该项目二期工程第一阶段已经建成投产,公司新增2000吨/年高镍三元电池材料产能，合计产能近4000吨/年。此外,公司还拥有NCA811和NCM811技术,并与韩国GSEnergy公司签订战略合作协议，合力打造三元高镍电池材料。
国轩高科：2016年11月，该公司发布公告称，拟募资不超过36亿元用于动力电池相关项目建设，其中，拟以5亿元投建年产10000吨高镍三元正极材料和5000吨硅基负极材料项目。在项目公告中，国轩高科称已掌握高镍三元正极材料晶面生长控制和快离子导体表面包覆改性技术，该技术提高了高镍三元正极材料的加工性能、克容量和循环寿命。
比亚迪：以磷酸铁锂为主要正极材料的比亚迪也已开始布局三元高镍正极材料。据比亚迪电池技术开发部门经理江文锋介绍，在技术路线方面，比亚迪希望在2018年将三元电池比能量密度达到240Wh/kg。为达到这个目标，比亚迪选用了高镍三元正极材料，目前正对高镍三元电池的热失控以及高镍体系的安全问题进行深入研究。
天津力神：针对高镍三元电池材料的特性，该公司开发了多元素包覆技术，在提升材料性能的同时，保持其容量倍率；在电解液方面，通过新型的抗氧化添加剂的使用，来提高电池的循环性能，减少高镍材料在使用过程中的膨胀；在电池工艺上，使用新型的黏合剂和梯度化纯工艺提高电池的循环寿命，减少硅材料在使用过程中的膨胀，确保电池的安全性。
众和股份：2016年上半年该公司位于江苏连云港动力电池正极材料镍钴锰酸锂产业化基地建设项目完成三元正极材料NCM（镍钴锰）一期建设（3500吨/年产能），于2016下半年正式投产。二期建设于2016年底完成，2017年初形成总计10000吨/年三元正极材料产能。
虽然国内企业纷纷投产高镍三元材料电池，但是应当看到，目前我国高镍三元材料电池产业化程度还不高，大部分企业仍处于开发或预产阶段，三元高镍材料电池在安全性以及生产工艺方面的较高要求仍是研发和产业化的难点。
根据国务院发布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》要求，到2020年，我国纯电动汽车和插电式混合动力汽车累计产销量要超过500万辆。市场对动力电池的需求量会越来越大，同时对电池安全性能和能量密度比的要求也将越来越高。随着产业政策支持力度的不断加大，以及越来越多企业加速布局这一领域，高镍三元电池将有望迎来快速发展契机。
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