钜大LARGE | 点击量：882次 | 2022年08月18日
高镍正极成动力锂电池发展趋势 811时代何时能够到来
随着三元电池技术市场的不断开拓，带来锂、钴等资源的紧缺。特别是由于钴本身供给弹性小，而如果主流厂商选择走NCM622路线，则将导致钴供给严重不足，因此会倒逼新能源车企朝着NCM811的路线发展。
去年以来，由于对续航里程需求的不断提升，对新能源车动力电池能量密度的要求也越来越高。特别是在国内，更是将补贴标准与能量密度直接挂钩，走三元路线逐渐成为主流电池企业共同的选择；与此同时，伴随着钴金属等原材料供应紧缺导致的价格上涨，高镍三元逐渐成为动力电池发展趋势。
按照镍、钴、锰三者用量比例，三元电池具体可细分为111型、523型、622型和811等型号。2017年动力电池主要是以三元111型、523型为主，业内预估今年及未来三元622型和811型将成为新的风向。“目前来看，由523型过渡到622型意义并不大，将直接过渡到811型。”研究机构提到。
高镍成三元电池重要趋势
“2017年，上游原材料价格上涨让电池生产商都感受到不小的压力，其中正极原材料钴价格上涨带来的成本压力最大。为了缓解成本压力，包括比克在内的动力电池企业选择通过三元正极材料创新来降低钴的使用比例，也就是使用811高镍正极材料。”比克电池副总裁李丹在接受记者采访时表示。
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据悉，除比克电池外，包括比亚迪、国轩高科、宁德时代、杉杉能源、宁波金和、天津巴莫、当升科技、厦门钨业等企业，均在高镍811电池领域展开了积极的布局。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，在成本方面也抵御了三元材料价格上涨带来的成本压力。
多重压力驱使811地位凸显
NCM811之所以受到关注，首先在于其较高的能量密度。今年年初，四部委发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。通知要求，2018年补贴系数与能量密度挂钩。乘用车想要拿到最高倍补贴系统能量密度需>140Wh/kg；非快充类纯电动客车要获最高倍补贴同样需要>140Wh/kg。
而从今年发布的前两批《目录》来看，无论是应用于新能源客车的磷酸铁锂电池，还是应用于新能源乘用车的三元电池，很大比例已经达到了140Wh/kg的标准。截止目前，进入目录的电池能量密度最高已达158Wh/kg。然而尽管如此，距离2020年系统能量密度需要做到260Wh/kg的目标，依然相差甚远。
据了解，NCM523能量密度最高为200Wh/Kg，而NCM622和NCM811却可以达到230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。如果需要依靠三元电池实现2020年260wh/kg的目标，只有811才能够胜任。相较NCM523材料和NCM622，NCM811能量密度优势更大。在大家看来，与其利用622进行缓慢的过渡，还不如一步到位。
达成能量密度目标仅811材料能胜任
与此同时，由于811电池容量的提升，对于成本控制更加有效。有研究数据显示，市场成熟的18650动力电池采用532正极材料，电芯容量为2.5AH，而采用811正极材料，容量可达2.75AH。采用811单位wh成本为0.39元，而采用532单位wh成本为0.414元，成本可下降6%，对电池企业来说诱惑力很大。
除此之外，采用811单个电芯正极材料重量下降9%，据此判断对应材料如隔膜、电解液及铜箔等成本也将有所下降。因此即使按保守估计，电芯采用811后，综合单位wh成本下降幅度在6%-8%，而考虑到使用811节约的9%的PACK成本，综合单位wh成本下降幅度保守估计都将在8%以上。
更关键的是，采用811减少了对钴的用量。3月29日，最新钴价为66.42万元/吨，相较今年3月1日的60.86万元/吨涨幅为9.12%。这也意味着，钴价在去年就已涨130%的基础上，今年仅用了3个月时间不到，身价又上涨了近30%。而且据相关机构预测，未来几年内钴供给仍处于吃紧状态，仍有上涨空间。
三元材料若以高镍NCM811计算，预计到2020年锂离子电池对钴的需求量将达到6.46万吨，其中新能源车需求量约为2.79万吨；若以低镍NCM111计量，2020年锂离子电池对钴的需求量将达到17.16万吨，且新能源车对钴需求量比重增大。因此，发展811可以减少对钴的依赖，推动钴价渐趋理性。
多家企业入局811已批量供货
虽然高镍三元811正极材料一时大热，但由于技术壁垒较高，在制备工艺、设备以及生产环境等方面的要求都远远高于普通三元材料，截至目前也仅有日本松下、住友化学等几家公司拥有高镍三元量产技术。不过业内发展高镍电池材料的“调子”已定，因此国内材料和电池企业早已明确目标，对811展开积极的布局。
早在去年3月，杉杉能源就宣布年产5000吨三元811交钥匙工程产线建设在宁夏石嘴山基地全面启动，预计年内正式投产。同年10月，杉杉能源宣布石嘴山基地三元622/811交钥匙工程年产7200吨共用产线建设顺利，已经进入到设备安装尾声阶段，并将于2017年12月底试投产，2018年3月达产。
当升科技斥资15亿布局811材料
而宁波容百锂电(前身宁波金和)的进度更加超前，作为国内率先量产高镍三元材料的企业，2016年下半年宁波金和的NCM811已经开始小规模量产，到2017年12月产量达500吨/月。按照宁波金和的最新规划，2018年三季度每月NCM811产能达1000吨/月；2019年将做到2000-3000吨/月。
当升科技2018年3月1日公告，拟定增15亿元加码锂电池项目。资金拟用于“江苏当升锂电正极材料生产基地三期工程”、“江苏当升锂电材料技术研究中心”等。其中江苏三期工程项目拟投建1.8万吨三元811/NCA产能，三期工程预计将于2019年上半年达产，衔接动力电池811及国际客户市场需求。
此外，格林美在接受投资机构调研时对外表示，已于去年成功推出811型、NCA等高镍产品；天力锂能发布公告称，公司研发的811三元材料和NCA产品已进入中试阶段，已在相关车企送样送检；天津巴莫称其高镍系(NCM811)材料，目前已向国际大客户批量供货；比克811体系的电池已经开始量产等。
比克集团副总裁廖振波提到，从技术角度来看，比克将主要走高镍少钴的技术路线，开发811体系的三元锂电。目前比克已完成811体系的前期布置，所有生产线都是高镍811和NCA生产线。云度汽车使用的就是比克高镍811电池，江淮汽车也计划用比克的高镍811电池，目前均已完成安全测试。
三元材料将直接过渡到811
业内人士预估，由于811体系的三元锂电能量密度提高，国家补贴额度比原来的622和532体系三元锂电材料要高，这样高镍电池的综合性价比也可以充分体现出来。预计到2018年年底，能够实现811量产的企业将增至5到6家。在能量密度高门槛下，不少新能源车型将开始使用高镍811电池。
技术要求高商业化进度缓慢
不过，尽管大家对811三元体系材料热情高涨，甚至将今年看成是811元年，但其技术短板导致的商业化之路受阻却不容忽视。廖振波公开提到，现在811体系的产品制作工艺特别难，对环境要求特别高，对材料生产厂家和电池生产厂家要求都很高。这也导致，当前涉及811的企业不少，而能量产者却不多。
宁波金和负责人也提到，目前高镍三元材料存在的主要技术问题：首先是颗粒表面的相转变，容易引起电池容量、循环性能的衰减；二是循环后颗粒碎裂，引起811电池电化学性能衰减，导致热稳定性、安全性能下降。由于安全性问题没有很好解决，认证难度高，新能源车企不敢轻易尝试使用。
因此，尽管材料企业对外宣称811材料已批量供货，然后却少有搭载811电池的新能源车型面世。直到近日，韩国现代发布了KonaEV纯电动SUV。值得注意的是KonaEV的动力电池由LG化学提供，采用NCM811高镍电芯，被认为是全球首款搭载NCM811电芯的新能源汽车，开启了811在新能源车领域应用的先河。
“其实除了技术门槛高、安全性较低以外，811电池还有包括热管理系统、供应体系重塑等问题需要解决。目前，国内有企业已经开发出NCM811材料，但距实际的商业化应用还有不少差距。在我看来，811电池如要进入到规模化推广，还需要很长时间。”针对811电池的商业化之路，某上市电池企业负责人表示。
不过鉴于811强大的市场潜力，国内企业也力求通过工艺及材料改进来解决811材料存在的问题。如在材料晶格中掺杂一些金属离子和非金属离子，解决电池发热问题；在材料表面包覆一些厚度合适的金属化合物，提高三元材料结构的稳定性；采取添加剂优化电解液形成保护膜，有效抑制电解液氧化分解等。
总的来看，随着三元电池市场的不断开拓，带来锂、钴等资源的紧缺，从而导致钴锂资源在未来几年内供不应求，给电池企业和新能源车企带来巨大的成本压力。特别是由于钴本身供给弹性小，而如果主流厂商选择走NCM622路线，则将导致钴供给严重不足，因此会倒逼新能源车企向NCM811的路径发展。
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