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5/6系三元材料今年或将再起势

2021-01-14 15:40:41 【东智精密】   来源: 电池中国网     阅读

2020年,在成本、宁静、续航的多方博弈下,磷酸铁锂、高镍手艺门路都在响应市场和领域受到关注,且一再成为业界竞相讨论的焦点。貌似中镍三元有点不受待见了,实则非然。中镍三元质料正在以另一种“形貌”泛起,并大有抨击之势。那就是单晶中镍三元系统。

从电池生产企业来看,2020年宁德时代、欣旺达、瑞浦能源、领湃新能源都推出了基于中镍的单晶三元电池;质料端,单晶5系、6系已成为当升科技、格林美、中伟股份、久远锂科、贵州振华、容百科技、厦门钨业等众多正极质料企业的拳头产物。值得一提的是,在2020年4月也申报了一项单晶镍钴铝电极专利获批,可使电池循环寿命凌驾4000次,电池生命周期内续航可凌驾160万公里。

而电池头部企业及造车新势力接连推出中镍三元产物,则有望动员中镍三元电池的反困绕。

宁静、成本、寿命皆优 单晶中镍悄然起势

提升动力电池能量密度一直是电池手艺演化的主要偏向。已往几年,在补助政策导向下,动力电池能量密度逐年提升,质料系统也从最初的磷酸铁锂,到三元电池。三元电池质料也从NCM111到NCM523、622,再到现在的811,甚至超高镍。镍的含量逐步提高,电池能量密度也随之提升,这也一直是三元正极质料主流的生长偏向。

但问题来了,镍越高,电芯能量密度越大,但钴被迫淘汰,电池的宁静风险也随之陡增。只管NCM811电池近两年已经最先批量化妆车,但业界普遍以为,NCM811产物在宁静性能和成本上还需要继续迭代和改善,尚不具备手艺积淀的企业在这一手艺产物应用上还需兢兢业业。

在现有质料和手艺门路下,提高镍含量也并非提升电芯能量密度的唯一秘诀。提高正极质料电压,也是可选项之一。相对多晶质料,单晶质料更适合做高电压。同时,单晶质料内部没有晶界,可提升三元质料的循环稳固性,对延伸电池的循环寿命也算分外的惊喜。

此外,中镍三元质料因镍含量相对高镍较低,且钴含量也较高,自己宁静性就足够有保证。再加上单晶质料产热较少,稳固性高,其宁静性性能要远高于高镍质料。

在制备成本上,现在单晶中镍质料生产工艺相对于多晶质料更为庞大,质料价钱也相对较高。但若是与高镍质料的制备成底细比,仍然占有优势。

事实上,在镍钴锰比例相同的情形下,单晶三元质料克容量稍低于多晶三元质料,但由于其电压更高,因此质料整体能量密度已经和现在高镍三元质料差不多。

能量密度靠近,宁静性、循环性能更优,同时成本也更低。这些因素也促使单晶中镍三元质料市场占比最先上升。行业数据显示,2019年中国市场三元正极质料出货量中,单晶三元正极质料出货量已凌驾50%。

现在来看,市场上主要的单晶三元正极质料主要以镍5系、6系为主,3系以及高镍三元占比可忽略不计。

多家企业悄悄推出单晶中镍三元产物 市场热度起升

2020年11月,海内造车新势力蔚来上线了100kWh电池包。据悉,该电池包可实现“无热伸张”,也就是宁德时代此前宣布的“只冒烟不起火”电池。值得注重的是,该款电池电芯接纳的是宁德时代“镍55三元电芯”。

固然,这并非宁德时代首次亮相其单晶镍5系电池产物。联合宁德时代在2020年7月为上汽荣威ER 6配套的NCM523电池,其电芯能量密度243Wh/kg;8月为吉祥几何C配套的高电压NCM523电芯。可以推测宁德时代2020年已最先大批量为车企供应单晶镍5系电池。

2020年11月,欣旺达对外公布了“不起火”三元电池包。据悉,该电池包内电芯的正极质料接纳的也是5系的单晶高电压三元质料――镍5X正极质料。据欣旺达相关卖力人透露,欣旺达接纳单晶高电压镍5X系统质料,产热比其它系统要低至少18%;热稳固性(热失控温度)也比其它系统高30%以上;能量密度方面,由于单晶质料电压更高,通过提升单晶质料电压,镍5X能量密度已经靠近现在的高镍质料系统。

同在去年11月,动力电池新势力领湃新能源公布的首款新品也是基于高电压中镍质料打造的镍6系产物。据领湃新能源先容,之以是选择高电压中镍产物,主要是基于两个方面的思量:首先是能量密度高,通过高电压和中镍联合,能够到达高镍系统的水平;第二是宁静性好,中镍的宁静性会比高镍系统更有优势。

同在去年,瑞浦能源也推出了高电压4.35V Ni55+石墨系统产物,相关产物电芯能量密度已做到245Wh/kg,且最先批量装车应用。据瑞浦能源先容,单晶镍5系产物在能量密度上已与现在的NCM811靠近,可是在循环寿命、宁静性能和成本上却较现在的NCM811有显着优势。

去年4月,特斯拉申请了一项单晶镍钴铝(NCA)电极专利。专利显示,使用该手艺,电池在其生命周期内可以循环充电4000余次,全生命周期续航将凌驾160万公里。

除了在单晶三元质料方面,2020年,蜂巢能源推出的“无钴电池”,星恒电源推出的星恒超锂S7也同样接纳了单晶手艺,单晶在多种质料系统中均已经获得拓展。

单晶中镍在宁静、能量密度、成本、循环寿命上的综合优势突出,也早已引得上游质料企业的关注和研发起劲。克日,格林美在接受机构调研时表现,公司主要生产高镍与单晶高端产物,现在已建成高镍与单晶高端产物13万吨/年产能;据当升科技透露,公司开发的单晶高电压多元6系产物已获得众多海内外客户的高度认可;容百科技也表现,公司一直以来以高镍和单晶三元正极质料为主要研发偏向,在单晶正极质料方面,已往几年公司依次实现了单晶NCM523、单晶NCM622的工业化,后续单晶型NCM811和高能量型NCA等产物工业化正在推进中。

单晶中镍质料的悄然走热,也让我们看到一种征象,在2020年,多家车企“重回”NCM523系统。固然,这只是电池企业在综合车企、消耗者的现实诉求后,举行的手艺创新所致。

高宁静性、高能量密度、长循环寿命以及低成本是车企对于电池的需求,也是电池手艺生长的趋势。现在主流的磷酸铁锂、中镍三元、高镍三元等电池手艺门路,都可以破解一到几个方面的诉求,但很难同时破解所有诉求。这也是现在多种电池手艺在差别场景体现完全差别的主要缘故原由。

单晶中镍三元现在在经济性、宁静性、能量密度、循环寿命等多个维度实现了较好的平衡,现在以宁德时代、欣旺达、瑞浦能源等为代表的多家电池制造企业已经最先大量导入和生产,预计接下来镍5系、6系等中镍系统的高电压单晶质料将是多家电池企业结构的重点手艺门路之一,这将动员中镍三元市场份额重新回升。

固然,并非巨头们最先推出单晶中镍,就放缓了高镍的推进速率。动力电池能量密度的提升仍然是大偏向,2020年宁德时代、LG化学、松下电池、SKI、三星SDI、特斯拉等国际巨头或已经量产了高镍(以NCM811为主)电池,或对外界释放了高镍、超高镍质料电池的量产时间表。在三元电池赛道上,高镍化现在仍然是主要偏向,在追求续航里程的大条件下,动力电池高镍化偏向未来一段时期内应该不会摇动,要害是怎样做到既宁静可靠又具经济性。信赖,这也是众多电池企业未来手艺竞争角逐的主要领地。

                      泉源:电池中国网

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