钜大LARGE | 点击量：647次 | 2022年04月01日
CATL将要推出的811电池，安全问题能处理吗？
由于特斯拉所使用的电池是镍钴铝NCA三元锂离子电池，而我国新能源汽车使用的三元锂离子电池紧要是镍钴锰NCM电池，在电池技术路线上，业界曾一度有过这样的争议：究竟该走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，“今朝国内正在从镍：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。”
“这几年我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，今朝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。
NCA技术壁垒高，且材料几乎被日企垄断
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%
三元锂离子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离子电池。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。由于这两类锂离子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。
那么，两种电池都各自的优劣势都是如何的呢？
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用途，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，因而作为动力锂离子电池更为安全。
镍钴铝NCA电池材料的技术壁垒高，目前产量紧要聚集在日韩，我国量产较少。紧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，国内紧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分明优点。国内不搞NCA紧要的壁垒还是来自技术瓶颈，NCA材料供应基本被日本公司垄断，电芯设计方面安全性的挑战比较大，加工工艺方面要求也更高比如湿度10%以下。”
811电池渐成国内趋势，但还要处理安全性问题
从能量需求看，NCA电池的确更加有优点。不过，综合考虑制造工艺、成本、还有目前的技术条件，我国的电池公司当下紧要还是聚集在加工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，国内的动力锂离子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将成为将来紧要的发展方向。目前，NCM811材料技术日渐成熟，并开始逐渐释放产量，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，同比上升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。由于车企和电池公司有关高镍三元材料的导入需求急切，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加工已呈“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。这个问题要怎么样处理？
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。作为使用到汽车产品中的关键部件，高镍产品在安全方面依然要有更大程度的改进。可以说这是将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处理。而另一方面，动力锂离子电池组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。
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