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动力电池核心技术缺失,中国动力电池企业任重道远

时间:2018-07-21 00:00  来源:  阅读次数: 复制分享 我要评论

深度关注动力电池行业震荡系列报道之三

放眼全球,目前动力电池厂商都在争夺三元电池这块大蛋糕,但是熟不知道三元锂电又分NCM/NCA两种材料,为何我国动力电池行业和车企都愿意选择前者?几乎没有企业选择NCA,很巧的是这个材料正在松下电池特供的特斯拉上使用,那些宣扬要做中国特斯拉的造车新势力们,为何没有选择特斯拉上面使用的电池,有何隐情?相信看完本篇文章你会找到答案。

NCA和NCM区别在哪?

动力电池核心技术缺失,中国动力电池企业任重道远

无论NCM全称:(LiNi0.7Co0.15Mn0.15O2)还是NCA全称(LiNi0.8Co0.15Al0.05O2),都是指电池正极材料,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。可以看到,两种三元材料的前两者是一样的,都是镍和钴,只有最后一个不同,前者为锰,后者为铝。

NCA和NCM优劣之分?

从材料生产过程中NCA比NCM的生产工艺要求更为严格。CM中镍:钴:锰的摩尔比常见为5:2:3或1:1:1,而NCA中镍:钴:铝常见的摩尔比为8:1.5:0.5,由于NCA中铝的含量过少,因此也常称为二元材料。而NCA中以Al(过渡金属)代替锰,实际是将镍钴锰酸锂通过离子掺杂和表面包覆进行改性,离子掺杂可以增强材料的稳定性,提高材料的循环性能。但是实际制作过程中,由于Al为两性金属,不易沉淀,因此NCA材料制作工艺上存在门槛。

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由于NCA的技术更高端,全球产能主要集中在日韩,我国几乎属于空白。

NCA主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。其中,Toda主要供应日本AESC和韩国LGC,Sumitomo主要供应松下和PEVE,韩国的Ecopro对应客户为SDI。

其次,电池生产中NCA生产难度更大。全球能够生产NCA电池的主要有松下、三星和AESC,而NCM的生产厂家众多,包括LG和中国的主要动力电池厂家。

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NCA电池为何在中国难产?

一、高镍材料荷电状态下的热稳定性能较差,直接导致电池安全性能下降,使得电池生产厂商和车企及用户对NCA电池安全性质疑,要花更大的成本从电芯设计、电源系统设计、电源使用等环节进行系统可靠的安全设计。

二、充电放电过程中存在严重产气,容易电池膨胀变形,直接导致循环及搁置寿命下降,电池存在安全隐患,所以通常采用耐压的圆柱电池壳制作NCA电池,降低了产气量以控制电池鼓胀变形问题。

三、NCA要求电池生产过程要控制湿度在10%以下,相对其它材料目前自需要注液工序对湿度进行严格控制。光凭这一点就对国内企业形成了很大挑战。

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特斯拉的电动车之所以续航里程最长,最新技术可以实现20分钟充满续航350公里,是当之无愧的全球领跑者,这也是因为采用与松下NCA电池的密不可分的。

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特斯拉的专供电池商:松下

最开始松下推出的是18650型NCA电池,后来与特斯拉联合推出21700的NCA电池。21700电池单体的能量密度接近300Wh/kg左右,比原来18650电池的250Wh/kg,性能提高约10%以上,这几乎是世界上能量密度最高的量产锂离子电池了。21700电池的诞生,不仅远远高出国内使用率最高的NCM523电池单体200Wh/kg的能量密度水平,而且也明显高出国内刚刚出现且最为领先的NCM811电池的能量密度水平,单体最高达到250Wh/kg、系统最高200Wh/kg的水平。从这数据表面,对于研发NCA电池,还是非常有必要的,只是要看什么时候能够突破技术壁垒,形成量产能力。

面对中国全球新能源汽车最大市场,2017年中国动力电池销量占据世界第一

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国内动力电池行业目前大多数都只生产了NCM三元锂电池,NCA与NCM相比起来最大的优势就是比能量高,能够为车辆提高更加充足的电量。截止2018年6月我国NCA电池装机率为0,而最近特斯拉国产落户上海临港,伴随着松下电池国内建厂,动力电池这块“雪糕”也随即融化了起来,一是动力电池厂商盲目疯狂扩张,二是没有技术铺垫的风投,三是动力电池运用产品混乱,这一系列都反映出动力电池行业的企业正在新能源汽车这块场地上“大汗淋漓”奔跑,或许现在是第一名,但是未来能跑多久,真不好说!

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