鉅大LARGE | 點擊量：870次 | 2018年11月06日
寧德時代的811電池能解決安全問題嗎
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?！?/p>
“這幾年中國電力電池技術水平成長很快，成本降低也很多。從正極材料來講，現在逐漸走向高鎳的三元材料，最近大家都在談811電池；從負極來講，電解液、薄膜等材料都已走向量產。我們希望在2020年之前能量密度可以達到300WH/kg?！?/p>
在最近的一次會議上，寧德時代副董事長黃世霖做了這樣一次發言。而在之前的媒體報道中，寧德時代有望在明年推出811電池。同樣，比亞迪也有這樣的計劃。
NCA技術壁壘高，且材料幾乎被日企壟斷
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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。
鎳鈷鋁NCA電池材料的技術壁壘高，目前產能主要集中在日韓，我國量產較少。主要供應商有住友金屬(Sumitomo)、日本化學產業株式會社和戶田化學(Toda)，韓國的Ecopro和GSEM也有少量產品銷售。
一位業內專家告訴第一電動：“從我了解的情況來看，國內主要的電池巨頭都還是以NCM為主，NCA還沒有規模投入市場。松下給特斯拉供的NCA單體密度已經可以做到300，而NCM811基本上也就做到250，這么來看NCA的密能量密度還是有比較明顯優勢。國內不搞NCA主要的壁壘還是來自技術瓶頸，NCA材料供應基本被日本企業壟斷，電芯設計方面安全性的挑戰比較大，生產工藝方面要求也更高比如濕度10%以下?！?/p>
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。
但是，由于電動汽車廠家對電池續航里程要求越來越高，國內的動力電池廠商也紛紛把重點投向高鎳三元方向。因為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。而另一方面，而且作為稀有金屬的鈷價格不斷上漲，高鎳體系的NCM811將成為未來重要的發展方向。目前，NCM811材料技術日漸成熟，并開始逐漸釋放產能，形成小批量試用。
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？
業內專家也就這方面向第一電動表示：“鎳比例越高，正極材料的熱穩定性就越差。在遇到高溫、外力沖擊等情況時，高鎳電池會存在安全隱患。且高鎳電池充電時產氣會導致電池鼓脹也是一個待解的問題。作為應用到汽車產品中的關鍵部件，高鎳產品在安全方面仍然需要有更大程度的改進?？梢哉f這是未來三年要努力克服的問題?！?/p>
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。
