鉅大LARGE | 點擊量:1927次 | 2019年12月24日
811電池有哪些優勢?它真的能解決電池的安全問題嗎?
中國儲能網訊:由于特斯拉所使用的電池是鎳鈷鋁NCA三元鋰電池,而中國新能源汽車使用的三元鋰電池主要是鎳鈷錳NCM電池,在電池技術路線上,業界曾一度有過這樣的爭議:到底該走NCA路線,還是走NCM路線?
目前,方向正在變得明晰,業界基本達成這樣的共識:在進化到固態電池之前,走鎳鈷錳NCM路線,而且不斷提高鎳的比例。中科院院士歐陽明高就曾明確提出,現在國內正在從鎳:鈷:錳比例3:3:3轉向6:2:2,再轉變到8:1:1,正在逐步實現。
NCA技術壁壘高,且材料幾乎被日企壟斷
三元鋰電池是一種以鎳鈷元素作為正極材料,以錳鹽或鋁鹽來穩定化學架構的鋰電池。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。由于這兩類鋰電池能量密度相對更高,還能夠平衡續航和穩定性,所以成為了電動汽車電池的首選。
那么,兩種電池都各自的優劣勢都是怎樣的呢?
鎳鈷鋁電池,對制作工藝要求高且成本高,但鋁可以起到提高電池循環化學穩定性的作用,搭配在三元體系中,鎳含量可以得到一定提升,從而實現更高的電池能量密度。但是鎳鈷鋁晶體結構較鎳鈷錳不穩定,容易在較高溫度的情況下,發生崩塌導致熱失控,且pH值過高易使單體脹氣,進而引發危險。
鎳鈷錳電池內的錳元素較難穩定更多的鎳,導致目前鎳鈷錳體系能量密度稍低,所以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,同時鎳含量比例較少,因而作為動力電池更為安全。
811電池漸成國內趨勢,但還需要解決安全性問題
從能量需求看,NCA電池的確更有優勢。不過,綜合考慮制造工藝、成本、還有目前的技術條件,中國的電池企業當下主要還是集中在生產NCM。
在NCM電池中,按照鎳鈷錳三者含量的不同,NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等,其中后面的數字代表的是鎳鈷錳的比例。從行業趨勢看,目前國內主流動力類正極材料是NCM523。
行業數據顯示,2018年一季度,國內三元材料產量31670噸,同比增長64.26%。其中常規NCM型號占比78%,NCM622型號占比14%,NCM811/NCA占比8%。其中NCM811產量大幅激增。由于車企和電池企業對于高鎳三元材料的導入需求迫切,推進速度不斷加快,今年一季度以來,NCM811材料已呈現出嚴重供不應求的狀態。
可以說,在前幾年高鎳三元材料電池還處于個別廠家和學界的研發階段,但從2016年開始,高鎳三元電池的研發和生產已呈燎原之勢。但問題也隨之而來,三元材料中的鎳含量越高,材料的穩定性越差,安全性越差。這個問題如何解決?
業內普遍認為,三元高鎳材料的安全性可以通過材料改性優化、表面包覆、調整電解液和負極材料等方式來逐步解決。而另一方面,動力電池包內的其他設備也在進步,比如電池管理系統,比如各種傳感器等等,它們也能彌補一部分電池在安全性能方面的不足。不過,811電池的量產,肯定還有不短的一段路要走。
上一篇:電動汽車自燃的主要原因是什么?