鉅大LARGE | 點擊量：1402次 | 2020年04月04日
原材料、前驅體、安全性 高鎳三元產業化還有幾道坎？
前言：據了解，三元材料的技術含量有50%以上包含在前驅體中，高鎳三元材料的發展離不開高鎳三元前驅體的推動。布局NCM811電池成了最“時髦”的選擇。
按照工信部《汽車產業中期發展規劃》的要求，到2020年，新能源汽車動力鋰電池單體比能量達到300Wh/kg以上，力爭實現350Wh/kg，系統比能量達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。
不僅如此，隨著動力鋰電池不斷成熟的發展，車企以及消費者對其能量密度及安全性都提出了更高的要求。
為了在盡量降低成本的同時提高能量密度，不少電池公司開始了高鎳低鈷的研發之路，布局NCM811電池成了最“時髦”的選擇，NCM811具有能量密度高、循環穩定性好、成本適中等優點。
然而，據起點鋰電大數據記者了解，NCM811熱度雖高，但在原材料、設備、安全性等方面依然存在許多亟待解決的問題。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
原材料的掣肘
眾所周知，鎳鈷在我國境內都是稀缺資源，我國鈷資源儲量僅占全球總儲量1.14%。工信部部長辛國斌表示：“動力鋰電池市場空間巨大，可以說誰掌握了上游資源誰就掌握了未來競爭的主動權?！?/p>
寧德時代此前曾宣布，2019年將提高鎳的使用量，減少鈷金屬的需求量。今年一月份，格林美公布通告稱，旗下子公司荊門格林美與新展國際、廣東邦普、印度尼西亞IMIP園區、阪和興業等共同投資的印尼紅土鎳礦生產新能源材料項目正式奠基。
值得一提的是，廣東邦普是寧德時代的重要控股支公司，此舉可謂是為寧德時代鋪好前路。
好消息是，有業內人士表示，隨著鎳金屬產量的新增，2019鎳金屬緊缺情況將得到一定程度緩解。
據日本最大的鎳冶煉商住友金屬預估，2019年由于全球供應商原生金屬產量新增，而且印尼低級別的含鎳生鐵（NPI）的產量也有所新增，2019年全球鎳金屬緊缺情況將從2018年的9.3萬噸減少至4.9萬噸。
根據歐盟委員會科學咨詢聯合研究中心的說法，隨著新能源汽車發展不斷拉動動力鋰電池需求的上升，從2025年開始，鈷金屬或將處于供不應求的狀態。
于是，2018年三月，銀禧科技通過全資孫公司銀禧科技（剛果）鈷業股份有限公司在剛果金盧阿拉巴省克魯維奇市建設年產3000噸金屬粗制氫氧化鈷冶煉項目。
事實上，目前國內不少公司已經實現了高鎳三元材料的量產，如：容百科技、當升科技、天津巴莫、湖南杉杉、貝特瑞、格林美、長遠鋰科等。
據了解，三元材料的技術含量有50%以上包含在前驅體中，高鎳三元材料的發展離不開高鎳三元前驅體的推動。
前驅體的決定性影響
前驅體是動力鋰電池的能量源泉，北京當升材料科技股份有限公司副總經理陳彥彬曾透露：“對三元材料來講，很大的一個問題就是因團聚體顆粒的斷裂、粉化所出現的‘孤島’不能參與充放電過程，形成的裂縫新界面還會發生更多的副反應，這些會導致鋰離子電池綜合性能的下降。要想有穩定的顆粒結構和優秀的綜合性能，就要從前驅體開始進行全流程系統設計?！?/p>
前驅體對三元正極材料的影響重要表現在以下幾個方面：
首先，前驅體雜質會帶入正極材料，影響正極雜質含量；
其次，前驅體粒徑大小、粒徑分布直接決定三元正極粒徑大小、粒徑分布
再次，三元前驅體比表面積、形貌直接決定單元正極比表面積、形貌
最后，三元前驅體元素配比直接決定三元正極元素配比。
對三元前驅體的制備，不僅考驗著一家公司對原材料的掌控能力，也是對公司綜合生產量力的考察。
今年一月三日，華友鈷業與LG化學的合資子公司華金新能源材料（衢州）有限公司一期項目在衢州開工，一期項目計劃建設年產4萬噸高鎳型動力鋰電池用三元前驅體材料。
2018年，格林美率先攻克高鎳811前驅體與單晶前驅體制造技術，并大規模產業化。年報是最好的體現，2018年報告期內，格林美營收138.78億元，同期上升29%；歸屬于上市公司股東凈利潤7.3億元，同比上升20%。
值得一提的是，其中，三元前驅體業務貢獻了79.64億元，占總營收近60%。
安全性問題如何攻克？
根據不同的化學性能，鎳鈷錳（Ni、Co、Mn）各有分工。Ni肩負著提高能量密度的重要任務，Co負責高倍率，Mn負責穩定性。
因此，在提高能量密度的同時，NCM811也帶來了一些問題：循環過程衰減快，倍率性能差，這在很大程度上限制了其大規模應用。
作為業內標桿，寧德時代在NCM811的研發上同樣給出了好的示范。根據公開資料，起點鋰電大數據記者了解到，從電芯到模組、再到電池包，寧德時代采用了多重安全設計，以保證NCM811電池的萬無一失。
與寧德時代合作緊密的華晨寶馬也為前者的NCM811進行站臺，華晨寶馬高壓電池項目經理劉苗在日前寶馬X1插電式混合動力試駕活動上表示，寧德時代一方面在其NCM811材料采用包覆技術，摻雜了其他一些材料，另一方面采取了新電解液配方，以防止出現電解液和正極材料發生反應，提高倍率性能和循環性能。
小結
業內人士表示，考慮到高鎳三元電池的各種優勢，誰能夠率先大規模應用811型電池，誰就能在未來占有更多市場。
國內公司包括比克、力神、比亞迪、國軒高科、捷威、億緯鋰能等均已在NCM811電池的研發上取得了不同程度的進展。
國內電池公司NCM811的進度：
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