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动力电池高镍化风口已至？——稳定性及安全性成羁绊

时间:2018-12-12 16:50来源:中国能源报 作者:董梓童
点击: 次
　　  电池能量密度的高低正成为决定新能源汽车补贴走向的重要因素。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企业的首选。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企业已经研发或量产高镍产品。高镍新材料体系虽有性能、效率、政策支持等优势，但核心材料的兼容及安全等问题阻碍了高镍电池的大规模应用。储能行业如何推动动力电池高镍化转型？
 
　　  811型地位凸显
 
　　   据了解，按照镍、钴、锰用量比例的不同，三元电池具体可细分为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，我国动力电池市场主要以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6月起执行的《新能源汽车推广补贴方案及产品技术要求》，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。
 
　　   据工信部12月3日最新发布的《新能源汽车推广应用推荐车型目录》（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《促进汽车动力电池产业发展行动方案》、《汽车产业中长期发展规划》等文件中，明确提出的“到2020年，我国动力电池单体比能量要达到300wh/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，大多数电池企业选择直接上手811型。”北京磙石投资公司分析师杨延福说。
 
　　  规模量产拐点已至
 
　　   自2017年下半年以来，国内动力电池企业在811型电池上的布局明显提速。力神电池、鹏辉能源、远东福斯特等动力电池企业都表示，基本已经完成从产品技术突破到小批量生产，再到客户送样认证测试的过程。
 
　　   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，在动力电池出货量中的比例超50%，应用于领途汽车、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车型上；今年5月最新发布的18650-3.0Ah高能芯产品，单体比能量为250Wh/kg，产能达5.5GWh。
 
　　   而动力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，相对于此前的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型电池还可有效解决电池轻量化的问题，且在节省空间等方面也优于磷酸铁锂电池和普通三元电池。
 
　　   业内人士表示，考虑到高镍三元电池的各种优势，谁能够率先大规模应用811型电池，谁就能在未来占有更多市场。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集中，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。
 
　　   “稳定性和安全性直接联系，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，在大批量生产过程也不能完全防止这种小概率事件发生，且隐患在事故发生前无法检测，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。“对于小型圆柱电池，可设置烟道移走高温气流。而对于大型方型电池，可降低热失控强度，设置热扩展屏障。”
 
　　   刘鹏表示，湿法+涂覆隔膜解决方案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，应该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。
 
　　   “说到底，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。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 动力电池 高镍化
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