自燃事故頻發下 為什么三元鋰電池市場依然火熱？
時間:2019-10-18 10:28來源:北極星儲能網 作者:綜合報道
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三元電池的材料路線
中國作為全球最大的新能源汽車市場，下半場主要會在乘用車方向，而乘用車使用的動力電池主要還是以三元電池為主。相對于磷酸鐵鋰電池它的能量密度更高，但是壽命、耐高溫性和成本都不如磷酸鐵鋰。
它們的主要區別就是正極材料的不同。磷酸鐵鋰鋰電池的正極材料是磷酸鐵鋰，三元鋰電池的正極材料主要是NCA和NCM。
無論NCM還是NCA，都是指電池正極材料，NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料由一定比例組合而成，而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構成，每個字母對應的都是相關元素的化學首字母�？梢钥吹�，兩種三元材料的前兩者是一樣的，都是鎳和鈷，只有最后一個不同，前者為錳，后者為鋁。
隨著鎳元素含量的升高，三元正極材料的比容量逐漸升高，電芯的能量密度也會隨之提高。因此，在NCM電池中，按照三者含量不同，NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，其中后面的數字代表的就是三者的比例。
而NCA中鎳鈷鋁常見的配比為8:1.5:0.5，鋁的含量非常少，因此可以理解它接近二元材料，以Al(過渡金屬)代替錳，是將鎳鈷錳酸鋰通過離子摻雜和表面包覆進行改性，離子摻雜可以增強材料的穩定性，提高材料的循環性能。但是在制作過程中，由于Al為兩性金屬，不易沉淀，因此NCA材料制作工藝上也存在門檻。
NCA和NCM的較量
在新能源汽車續航里程提高和鈷價不斷高漲的雙重刺激之下，高鎳體系的NCM811和NCA材料已經成為市場競逐的熱點。
目前，從國內動力電池制造廠家的選擇來看，選擇NCM811路線者較多，而選擇NCA路線的少。主要原因首先在于，高鎳材料荷電狀態下的熱穩定性較差，導致電池的安全性下降，使得電池生產企業和終端產品用戶對NCA電池的安全性心存顧慮，需要從電芯設計、電源系統設計、電源使用等環節進行系統可靠的安全設計。
其次是充放電過程存在嚴重的產氣，這會導致電池鼓脹變形，循環及擱置壽命下降，電池存在安全隱患，所以通常采用耐壓的圓柱電池殼制作NCA電池，降低了產氣量以控制電池鼓脹變形問題。
此外，NCA要求在電池生產全過程均要控制濕度在10%以下，而其他材料目前只需注液工序對濕度進行嚴格控制，這對國內企業形成了很大的挑戰。
所以NCA811和NCM811中顯然前者性能更優秀，那到底該走NCA路線，還是走NCM路線？
其實選擇不難，鎳鈷鋁電池對制作工藝要求高、成本高且技術掌握在日韓手中，另一方面合成困難、合成成本高、吸水性強，且容易在較高溫度的情況下導致熱失控，導致電池的安全性下降。
鎳鈷錳電池的續航表現不如鎳鈷鋁電池，但好處是含錳三元體系熱穩定性更佳更為安全，所以目前國內主要研發鎳鈷錳電池。
說道這一定會有人問道，難道NCA就要消失了嗎？三元電池在中國只能走CNM路線嗎？就不能有一些突破嗎？別著急，下面我們就來看看三元電池在中國的未來在哪里。
中國三元電池的藍海
三元材料是一種綜合性能優越的材料，只有以性能為導向的市場才能真正發揮其作為新型正極材料的優勢。
從供應側來看，電動汽車的三元電池動力路線尚未完全定型，還在不斷演進當中。此外，雖然中國在基于技術、成本和補貼的因素主要選擇了NCM路線，但這并不意味著NCA路線在沒有新的機會。
從需求側來看，隨著越來越多的不同技術背景、不同行業人才步入造車行業，主機廠對動力電池的需求各不相同，且對NCA電池的駕馭能力不同，未來NCA會成為市場上一個新的選擇。
從全球來看，采用NCA三元電芯的乘用車企主要為特斯拉，特斯拉不但較好地通過電池系統管理技術解決了由于能量密度提升帶來的熱失控問題，而且通過汽車設計成功地規避了NCA電池的循環壽命短的問題。
之前有業內人士表示，相比NCM811，NCA更容易實現300wh/kg的攻關目標。
在2018年，天津力神在氧化鎳鈷鋁鋰(NCA)正極材料前期研究基礎上，已經開發高比能量、長循環壽命、良好安全性能的鋰離子動力電池用高鎳系正極材料。基于該體系，天津力神研發的NCA高比能量電池能量密度達到302wh/kg。
這一工作為開發出比能量300Wh/kg、循環壽命1500次的鋰離子電池單體奠定了基礎。未來中國企業也有希望造出更成熟的NCA電池，且主機廠的需求也確實存在，這將會是中國三元電池市場的一片新藍海。
三元材料的產能布局
在消費端改善支撐下疊加原材料價格上漲，三元正極材料價格出現顯著回升，行業呈現回暖態勢。有數據顯示，最新三元正極523、622材料分別收報13.9萬元/噸、15.6萬元/噸，九月近一個月累計漲幅已達到20%。
大環境利好，材料企業也加快了施展拳腳的節奏。近日，華金新能源材料（衢州）有限公司（以下簡稱“金華公司”）年產四萬噸高鎳型動力電池用三元前驅體項目啟動先行線單機試車。該項目是華友鈷業與LG化學合作的第一個項目。按照協議，華金公司的一期生產規模為4萬噸/年前驅體，其后雙方還將規模擴大到10萬噸。
北京當升科技：現有正極材料年總產能1.6萬噸，已啟動了江蘇當升三期工程和江蘇常州鋰電新材料產業基地兩大生產基地的建設，其中江蘇當升三期工程將年新增產能1.8萬噸。江蘇常州鋰電新材料產業基地遠期規劃年產能10萬噸，首期規劃建成年產能5萬噸，預計到2023年之前陸續建成投產。新增產能將主要以高鎳三元材料為主，按照NCM811/NCA進行設計，可以生產NCM811/NCA、NCM622、NCM523等全型號動力三元材料。
容百科技：今年在科創板實現上市。“容百科技”主要生產NCM523、NCM622、NCM811、NCA等系列三元正極材料及其前驅體。三元材料用于動力電池正極制備，與傳統材料相比，可以提高單位質量電容量。經過5年發展，容百科技年產三元材料已超過1.4萬噸。
格林美：發布公告稱，公司與廈門廈鎢新能源材料有限公司簽署3.3萬噸三元前驅體材料戰略采購協議。此外格林美還與湖南邦普循環科技有限公司、廣東邦普循環科技有限公司、佛山三水邦普資源循環有限公司簽署4.5萬噸三元前驅體材料戰略合作框架協議。而在早前，格林美曾與容百科技簽署《三元正極材料前驅體購銷戰略合作框架協議》，規模為2.9萬噸。
湖南長遠鋰科：公司三元正極材料主要以NCM523為主，其次為NCM622，目前公司正在加大NCA和NCM811的開發力度。
截至2018年底，長遠鋰科共擁有三元正極材料產能15000噸，全部位于麓谷基地，同時公司在銅官基地擴建新的2萬噸NCM/NCA產能，2019年將達到30000噸/年前驅體、45000噸/年的正極材料產能，預計2022年將達到115000噸/年的正極材料總產能。
貴州振華新材料股份有限公司：是中國電子信息產業集團有限公司(CEC)旗下唯一一家專業從事鋰離子電池材料研發、生產及銷售的企業。公司主要產品為鈷酸鋰、復合三元、動力三元及高錳多晶系列材料，其中單晶523、單晶622是振華的拳頭產品。
2019年主要配合孚能科技進行Ni55的523在軟包電池上的應用。截至2018年底，公司實現三元正極材料總產能3萬噸。
湖南杉杉能源科技股份有限公司：實際控制人是寧波杉杉股份有限公司。公司主營業務為研發、生產與銷售鋰電池正極材料，目前的主要產品為鋰電池正極材料鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳三元材料。公司三元材料以NCM523為主，少量NCM111，目前正在加強對NCM622和NCM811的開發和產能布局，其NCM811已于2018年一季度投產。公司目前NCM主要型號為T31D、T31A、T11A等。
公司現有正極材料產能5萬噸，其中三元材料NCM523/333產能1萬噸，NCM622產能1萬噸，高鎳三元材料NCM811產能7200噸，錳酸鋰0.1萬噸。
廈門廈鎢新能源材料有限公司：是世界鎢行業領軍企業——廈門鎢業股份有限公司的全資控股子公司。公司在動力電池材料的研發和產業化方面處于領先地位，是國內出口動力電池三元材料的主要企業之一。
三元正極材料產品包括NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等多個系列，截至2018年底，公司三元材料總產能達19000噸。2019年底正極材料將形成5萬噸產能，2020年達7萬噸。2018年廈門鎢業三元材料和鈷酸鋰產銷兩旺。
桑頓新能源科技有限公司：是中國環保領軍企業桑德集團投資興建的中南地區規模最大、產業鏈最齊全的現代化、高科技新能源產業基地。業務覆蓋鋰電池正極材料、前軀體、電芯生產等多領域。
2018年公司正極材料產品主要有三元和錳酸鋰兩大品類，其中三元正極材料主要為NCM523、NCM622和NCM811系列系列。截至2018年底，桑頓新能源共擁有正極材料產能3萬噸。
天津巴莫科技股份有限公司：是一家主要從事鋰離子電池材料研制、開發和規�；a的國家級高新技術企業。截至2018年底，公司共擁有三元正極材料產能7000噸。
江門市科恒實業股份有限公司：于2012年登陸創業板，主要產品包括鋰離子電池正極材料、稀土發光材料，于2013年推出首款鋰離子電池正極材料產品LCO-1。
科恒股份鋰電產品主要是鋰電正極材料，包括三元材料和鈷酸鋰，鈷酸鋰主要應用于消費類電子鋰電池。截至2018年底，科恒股份共擁有三元正極材料產能10800噸。
新鄉市天力鋰能公司：是一家專業從事鋰電三元正極材料研發、生產和銷售的國家級高新技術企業，也是業內同時擁有前驅體和成品三元材料少數供應商之一。
新鄉天力三元正極材料產品目前以523和622為主，111相對較少，高鎳811產品已經量產。截至2018年底，新鄉天力三元正極材料產能20000噸/年。
國軒高科：622三元電芯產品單體能量密度超210Wh/kg；公司4GWh三元產線已投產，并于2018年第四季度實現批量供貨；高鎳三元811軟包電池單體能量密度突破302Wh/kg，循環次數已超過1500周，基本達到產業化標準要求；首條1GWh軟包示范線將于2018年年底建成。三元電池產能6GWh。
據了解，除了當升科技等之外，杉杉能源、四川科能、江蘇翔鷹、中化河北、湖南邦普、宜賓鋰寶等企業也都在加快三元材料布局步伐。并且，包括當升科技、杉杉能源、容百科技等企業已先后量產高鎳三元正極材料，高鎳NCM811/NCA材料在動力電池市場的應用逐漸起量。據預測，2020年高鎳三元材料市場規模有望達到210億元。
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