綠色觀察｜高鎳三元鋰電池在新能源汽車動力電池領域規模化應用的主要瓶頸

據人民日報4月17日報道，我國已連續三年位居全球新能源汽車產銷第一大國。預計未來幾年仍將保持高速增長。

作為異於傳統汽車的最大特徵，在新能源汽車體系中電池成本佔比達到20-50%，同時也是決定電動汽車續航里程的核心因素。

新能源汽車市場的持續增長，帶動了動力電池行業的增長。2017年國內新能源汽車鋰電池總裝機量達到了33.55Gwh。動力電池產品的更新迭代也影響著新能源汽車的整體發展。

目前，動力鋰電池發展路線正經歷一場變革。

三元電池超車在即

2017年以前，市場選擇了磷酸鐵鋰電池作為技術主流，而新能源汽車對電池能量密度的要求是一個持續提高的過程，產業也將隨之進行不斷的變化選擇。

磷酸鐵鋰電池能量密度上限約在160Wh/kg左右，業內預計到2020年動力電池能量密度標準將達到300Wh/kg以上,這是磷酸鐵鋰電池較難達到的。

另一方面，目前技術水平下三元電池實際平均能量密度能夠達到180-190Wh/kg之間，且在後續也擁有較大的提升空間。

政策方面也在加碼。今年二月，財政部、工信部、科技部、發改委等四部委發文調整了新能源汽車財政補貼政策，提高了純電動乘用車、非快充類純電動客車、專用車動力電池系統能量密度門檻要求。

政策導向釋放了鼓勵高性能動力電池應用的信號，新能源汽車動力電池技術也在應聲轉向。

預計今年開始三元電池將趕超磷酸鐵鋰市場容量成為主流，並在未來市場實現持續的增量替代，佔據主導地位。

高鎳三元產能布局和量產進度

具體到三元電池正極材料領域，高鎳材料具有能量密度較高的優勢。其次，據測算，採用高鎳材料後，電池綜合單位成本下降幅度最高約在8%以上，成本優勢明顯。

供需矛盾帶來的鈷價波動也正在助推廠商向低鈷高鎳產品的轉向。鈷原料在三元正極材料中的成本佔比較高，其價格在2018年持續走高，相比第一季度初期的52萬元/噸，4月份上漲幅度超過20%，截至4月13日，鈷價已經達到67.40萬元/噸。

在降本增效的需求下，最有優勢支撐前述300Wh/kg目標的高鎳三元NCM811產品帶著光環閃亮登場。

雖然仍有廠商宣稱堅持磷酸鐵鋰電池路線不動搖，但市場上對更高能量密度的電池技術布局正在積極推進。從2017年開始，國內正極材料廠商陸續布局高鎳產品，這些產能有望在2018年開始向市場供應，特別是NCM811產品的產能和產量受到高度矚目。

國內動力電池企業方面，CATL、BYD、江西孚能、比克電池、國軒高科、天津力神、鵬輝能源等企業都已開展NCM811電池研發和生產。其中比克電池宣布已量產NCM811圓柱動力電池，能量密度可以達到232Wh/kg，並稱300Wh/kg的產品也即將面世。鵬輝能源也透露，公司使用NCM811材料的圓柱電池已經量產並供貨給相關整車廠。

風口轉向引領行業洗牌

根絕真鋰研究預計，在現有政策趨勢維持不變的背景下，2018年及以後，磷酸鐵鋰路線將會逐步退出電動汽車市場，市佔率萎縮帶來的是此前以該技術為主打的企業面臨淘汰風險，必須謀求轉型。

相對應的，提前布局和掌握了高鎳研發製造優勢的企業將享受一段時間的先發紅利。但長久的決勝需要持續的技術投入、工藝升級、市場開拓等等方面的「長跑耐力」。可以預見的是，高鎳市場將集中掌握在擁有長期積累、實力雄厚的少數幾家領軍企業手中。而排名靠後的企業或中小企業在市場競爭中的籌碼微乎其微，直至「被洗牌」。

加速放量的幾大制約因素

雖然被普遍看好，但高鎳NCM811產品在汽車動力電池領域實現規模化應用還任重而道遠，目前NCM811產品在新能源汽車上的應用只有少數個案。

去年10月，參加全國量產車性能大賽的江淮iEV7S搭載了比克電池18650 - 2.75Ah電芯產品，成為國內NCM811產品在新能源汽車上應用的首個案例。

國際方面，韓國現代近期發布的Kona EV純電動SUV，搭載了由LG化學提供的NCM811電芯電池，但該車型目前還沒有大規模生產發售。

現階段高鎳產品加速應用放量仍存在以下瓶頸：

原材料稀缺。我國鋰、鈷、鎳資源相對稀缺，國內高鎳原材料現階段主要依賴進口，容易受外部因素牽制。隨著動力電池產業的增長，有關專家預計鋰、鈷、鎳分別將在2021年、2022年和2019年出現短缺。

製造能力制約。高鎳三元材料的生產工藝較為複雜，對生產設備和環境要求較高，現有的生產線無法直接作為NCM811或NCA產線應用，需要重新設計和建造，增加大量資金投入。可以說目前國內尚不具備成熟的製備技術和大規模批量生產能力，甚至未來三年將出現一定數量的產能缺口。

安全問題待解。據上海捷新動力工程部副總工程師朱玉龍介紹，鎳比例越高，正極材料的熱穩定性就越差。在遇到高溫、外力衝擊等情況時，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。

設備選型周期長。整車企業對新技術和新產品應用在車型時非常審慎，各大車企對電池供應商都有嚴格而複雜的認證程序，電池企業和產品都需要接受高難度的測試和驗證，所需時間較長。

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