作為世界第一動力電池大國，中國為何造不出特斯拉用的電池？

02-28

受益於中國這一全球最大的新能源汽車市場，2017年中國的動力電池出貨量再次雄踞世界第一。

根據第三方鋰電研究機構真鋰研究的最新統計，2017年中國電動汽車市場實現鋰離子電池裝車總量33.55GWh，同比增長21%。

從鋰電池類型來看，2017年磷酸鐵鋰電池裝車16.33GWh，佔比48.68%； NCM三元電池實現裝車15GWh，佔比44.71%；錳酸鋰電池裝車1.4GWh，佔比4.16%；NCA三元電池裝車286.5MWh，成績基本上都是在下半年取得的；鈦酸鋰電池實現裝車533.4MWh，絕大多數是由珠海銀隆供應。

其中，一個未被業界充分重視的現象是，中國已經連續兩年實現NCA三元電池裝車的零突破。在2016年實現零的突破之後，2017年286.5MWh的裝車量是2016年87MWh的三倍多，再上一個新台階。這是否預示著中國NCA電池市場即將爆發呢？

新能源汽車市場的下半場主要是乘用車，而乘用車使用包括NCM和NCA在內的三元電池方向已經確定無疑。

但唯一有疑問的是，為何大家說NCM／NCA是三元電池的方向，但中國電池廠家和車企卻幾乎無一例外地選擇了NCM路線，很少有企業選擇NCA路線？新能源汽車的領跑者特斯拉恰恰選用的是松下提供的NCA電池，但那些號稱要做中國特斯拉的造車新勢力們在電池選擇上卻並沒有學習特斯拉，而是選擇了NCM電池？

作為動力電池製造世界第一大國，中國為何至今沒有量產NCA電池？這背後是技術原因還是政策原因？如果是技術因素，那麼是技術路線偏好還是技術研發和工程能力的問題？如果是技術能力的問題，那麼中國電池製造企業與日韓企業差距在哪裡？中國有希望在NCA電池上趕超日韓嗎？

1. 中國三元電池走什麼路線？

得動力電池者，得新能源汽車天下。

這句話毫不誇張。因為電池佔到新能源汽車整車成本的近一半。

在電池的四大主材（正極材料、負極材料、電解液和隔膜）中，正極材料不但佔到成本的40%，而且直接決定著電芯的能量密度。正因為如此，大多數動力電池都以正極材料來命名。

根據正極材料技術路線，動力電池可主要分為磷酸鐵鋰、三元(NCA/NCM)和錳酸鋰電池這三類（你可能會問，為什麼董小姐的珠海銀隆的鈦酸鋰電池無法歸類？這是因為鈦酸鋰是唯一的以負極材料命名的動力電池）。

這三類電池各有優缺點：磷酸鐵鋰電池充放電循環壽命長，但其缺點是能量密度低、低溫性能差，主要應用在商用車上；三元材料的優點是能量密度高，缺點是循環壽命比較短、安全性差和高溫性能差，主要應用在乘用車上；錳酸鋰電池能量密度低，高溫下的循環穩定性和存儲性能較差，目前國內生產和使用都很少。

所謂三元材料主要以NCM和NCA為主，其中NCM 材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等。目前國內主要採取NCM 材料，以NCM523為主，2016年其在三元材料分型號產量中佔比為76%，NCM111 和NCM622 佔比分別為13%和10%。

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。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。

但從目前國內動力電池製造廠家的選擇來看，選擇NCM811路線者眾，而選擇NCA路線者寡。那麼NCM和NCA差別大嗎？是否存在優劣之分？

2. NCA和NCM存在優劣之分？

首先，從材料生產過程來看，NCA比NCM的生產工藝條件更為苛刻。

根據海通證券的研究，從摩爾配比看，NCM中鎳：鈷：錳的摩爾比常見為5:2:3或1:1:1，而NCA中鎳：鈷：鋁常見的摩爾比為8:1.5:0.5，由於NCA中鋁的含量過少，因此也常稱為二元材料。而NCA中以Al（過渡金屬）代替錳，實際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。但是在製作過程中，由於Al為兩性金屬，不易沉澱，因此NCA材料製作工藝上存在門檻。

《大出行下半場》發現，由於NCA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。2014年全球NCA產量為1.45萬噸，占所有正極材料8.9%左右，2015年NCA產量為2.3萬噸，佔比為10.3%。2016年日、韓兩國的NCA產量為2.68萬噸。

NCA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。其中，Toda主要供應日本AESC和韓國LGC，Sumitomo主要供應松下和PEVE，韓國的Ecopro對應客戶為SDI。

其次，從電池生產過程來看，NCA電池的生產難度更大。全球可以生產NCA電池的主要有松下、三星和AESC，而NCM的生產廠家眾多，包括LG和中國的主要動力電池廠家。

特斯拉的電動汽車續航歷程最長，最新的技術可以實現20分鐘充滿續航350公里，是當之無愧的全球領跑者，這與它採用松下NCA電池是密不可分的。

起初，松下推出的是18650型NCA電池，最近和特斯拉聯合推出21700的NCA電池。21700電池單體的能量密度接近300Wh/kg左右，比原來18650電池的250Wh/kg提高約10%以上，這幾乎是世界上能量密度最高的量產鋰離子電池了。

這一水平，不但遠遠高出國內使用率最高的NCM523電池單體200Wh/kg的能量密度水平，而且也明顯高出國內剛剛出現且最為領先的NCM811電池的能量密度水平，即單體最高250Wh/kg、系統最高200 Wh/kg的水平。

這能否說明NCA電池比NCM更勝一籌呢？相比NCA電池已經大規模、成熟量產，且得到商業上的驗證，而高能量密度的以622、811為代表的NCM電池還未大規模開始，暫時落後一步。

其中，技術最為領先的NCM811的電池製造國內剛剛起步，主要產自圓柱形動力電池生產廠家，而方形和軟包電池廠家還在企業內部做有關的安全測試。

目前已經對外宣稱實現量產NCM811的廠家包括比克電池和鵬輝能源，其能量密度還有提升空間，且受制於NCM811正極材料的質量和安全性問題，進一步提升的難度還不小。

目前還沒有公開的數據，可以詳細比較NCA和NCM811的能量密度、安全性以及性價比，很難說孰優孰劣。不過，中國工程院陳立泉院士對《大出行下半場》表示，NCA和NCM811性能上比較接近，不分伯仲，在價格上NCM811略微便宜一些。

而且，NCA體系電池也並非盡善盡美，如果要進一步提升能量密度，需要在21700基礎上不斷地做大體積，而這會對電池安全管理提出更大的挑戰。

所以，全球最大NCA電池生產商松下雖然以NCA產品聞名於世，但實際上它是兩條腿走路，在提供NCA供給特斯拉的同時，也生產NCM供給大眾、福特等其他車企。

3. 中國能造出成熟的NCA電芯嗎

一個不爭的事實是，在中國本土三元電池的供應體系裡面，目前幾乎只有NCM這一個路線的產品。那麼，中國本土電池企業能生產出成熟的NCA電池嗎？

放眼國內電池企業，無論是一線的寧德時代、比亞迪、力神、國軒高科等廠家，還是專業做圓柱型電池的比克、沃特瑪、天鵬能源和鵬輝能源等廠家，目前都沒有批量生產NCA電池。

其中，大多數做方形或軟包的電池企業並沒有涉足NCA電池，做圓柱型電池的企業，例如比克只是在實驗室研發，老牌的力神和新起的天鵬能源計劃生產，但其量產產品並未見於世，有待市場的檢驗。

2017年11月，力神董事長秦興才發布的「力神電池化學體系路線規劃」，包涵了NCM811/NCA體系、NCM532/622體系、磷酸鐵鋰體系、固態電池、鈉離子電池和燃料電池。

實際上，力神此前曾經小規模生產過NCA電池，但此次正式列入長期計劃，表明想大幹一場，但前景可能並不特別值得期待。

不過，讓人感到意外的是，上海德朗能這家在動力電池市場上並不十分活躍的公司，卻在去年公開宣稱量產了NCA，2017年行業裡面超過286MWh的裝車量可能主要是由它貢獻的，主要供給了東風的乘用車。

這家公司的產品是否成熟，業界評價不一。2016年成為德朗能大股東的美都能源（600175），在2017年收購了浙江新時代海創鋰電科技公司，而這家公司是由原寧波金和鋰電部分團隊出走創辦的公司，其在三元材料研發上具有一定優勢，但也並沒有量產NCA材料。德朗能的NCA電池能否持續高量產有待進一步確認。

《大出行下半場》分析，這並不是說中國的動力電池市場上，近期不會出現其他高能量密度的成熟NCA三元電池供應商，只不過供應商並非中國本土企業，而是日韓背景的三家企業

第一，松下公司投資的蘇州工廠，可能會在中國生產NCA電池，並將為中國車企供應，

第二，金沙江資本收購的AESC已經在中國投資設廠，其主打方向已經從錳酸鋰轉向三元里電池，而它本身具備NAC電池的生產能力。

第三，三星2016年曾經在中國市場上供應過NCA電池，但因為政策原因被叫停。隨著政策環境的變化，三星可能重新獲准在中國市場出售NCA電芯。

不過，我們需要追問的是，為何中國本土的電池廠家為何至今沒有量產NCA三元電芯，是因為電池廠造不出來還是沒有車企用？

4.中日韓動力電池差距在哪裡？

在熱火朝天、蓬勃發展的中國動力電池市場上，為什麼幾乎看不到中國公司生產的成熟NCA三元電芯呢？

《大出行下半場》分析，我們國內暫時生產不出一致性、穩定性高的NCA材料，就算進口日韓的NCA材料，也暫時生產不出一致性、穩定性高的NCA電池。

目前，國外NCA材料市場主要被住友金屬、日本化學產業株式會社和戶田三家壟斷，國內NCA材料及其電池的產業化開發起步較晚，但目前已有多家企業開始中試和小批量試產，尚有一些技術問題需要解決，沒有形成批量生產及銷售。

資料顯示，貝特瑞、杉杉能源和容百鋰電都對外宣稱，具備規模化生產NCA材料的能力。其中，貝特瑞NCA的產能約為3000噸/年，已實現向松下等客戶銷售。

但是多家國內電池廠家反饋，從市場上很難選到成熟的NCA材料國內供應商，這與國內廠家的產品技術穩定度和成熟度不高有關。

如果說國內買不到成熟的材料，那麼為何不從日本採購呢？顯然，材料供應並非根本原因，根本原因還在於我們的生產製造能力有待提高，NCA電芯的設計和生產難度較大。

從設計來看，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。

從生產來看，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，所以通常採用耐壓的圓柱電池殼製作NCA電池，降低了產氣量以控制電池鼓脹變形問題。Tesla Model S採用與Panasonic共同研發的3.1Ah高容量NCA鋰電池，電池系統由7000多顆18650圓柱電池組成。

《大出行下半場》發現，更讓中國電池廠頭疼的是，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。

那麼，NCA電池生產製造有多難？甚至有中國的動力電池企業負責人對《大出行下半場》說，中國可能很長時間都不具備這種生產能力，「乾脆就別想了」。

如果要說中國與日韓動力電池企業的差距，NCA無疑是一個很好的例證。

5.中國車企能駕馭NCA電池嗎？

中國目前造不出來，是否也有國內需求刺激不足的因素？這是一個雞和蛋的問題嗎？

目前，從全球來看，採用NCA三元電芯的乘用車企主要是特斯拉，特斯拉不但較好地通過電池系統管理技術解決了由於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。

因此，儘管中國互聯網造車的諸多新勢力，幾乎每一家都號稱要做中國的特斯拉，但卻沒有一家要學習特斯拉採用NCA電芯。

這背後的原因固然有高比能量電池安全管理難的因素，但一個重要的原因可能在於想用但沒貨，因為松下的NCA電芯專供特斯拉且供不應求，能夠替代松下的其他同等規模的廠家暫時並沒有出現。

陳立泉院士對《大出行下半場》分析，一個更為關鍵的原因在於可能中國車企想用，但未必駕馭得了。特斯拉的整車設計和電池系統控制能力並非大多數中國車企短期內可以短期模仿和超越。換句話說，不但主機廠挑動力電池，NCA電池也挑主機廠，NCA不是你想用就可以用、就能用好。

不過，《大出行下半場》認為，未來中國企業也有希望造出成熟的NCA電池，且主機廠的需求也確實存在，這可能是中國動力電池市場的一片新藍海。

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。雖然中國在前一個階段基於技術、成本和補貼的因素主要選擇了NCM路線，但這並不意味著NCA路線在沒有新機會。雖然NCA電池生產確實有著很高的技術門檻，但中國企業也並非完全沒有希望實現突破。

從需求側來看，隨著越來越多的不同技術背景、不同行業的人殺入造車行業，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也會成為市場上的一個新選擇。

而當下的問題是，在NCA電芯國內外市場都存在供應缺口的背景下，中國動力電池企業如何強身健體，從中分一杯羹。