動力電池能量密度的高低正成為決定新能源汽車補貼走向的重要因素。補貼的“低退高升”，促使電池及其材料升級換代，能量密度高且價格相對穩(wěn)定的三元高鎳材料成為目前電池企業(yè)的首選。三元材料逐漸開始向高鎳進(jìn)化，力神電池、比克電池、億緯鋰能、遠(yuǎn)東福斯特等多家電池企業(yè)已經(jīng)研發(fā)或量產(chǎn)高鎳產(chǎn)品。高鎳新材料體系雖有性能、效率、政策支持等優(yōu)勢，但核心材料的兼容及安全等問題阻礙了高鎳電池的大規(guī)模應(yīng)用。儲能行業(yè)如何推動動力電池高鎳化轉(zhuǎn)型？

811型地位凸顯

據(jù)了解，按照鎳、鈷、錳用量比例的不同，三元電池具體可細(xì)分為111型、333型、523型、622型、711型，以及811型。鎳的含量越高，能量密度可上升的空間也就越大。2017年，我國動力電池市場主要以111型、523型為主。

“近年來，國內(nèi)市場對電動汽車?yán)m(xù)航能力、行駛里程的要求不斷提升，導(dǎo)致對動力電池能量密度的要求也越來越高，走高鎳化三元路線已經(jīng)逐漸成為主流車企的共同選擇。”寧波榮百新能源科技股份有限公司戰(zhàn)略管理中心總經(jīng)理趙軍表示，“同時，國家主推政策的變化也促使高鎳三元電池在市場占有一席之地。”

據(jù)今年6月起執(zhí)行的《新能源汽車推廣補貼方案及產(chǎn)品技術(shù)要求》，補貼系數(shù)與能量密度緊密掛鉤，純電動乘用車想要拿到最高的1.2倍補貼，其系統(tǒng)質(zhì)量能量密度比需大于160Wh/kg。

據(jù)工信部12月3日最新發(fā)布的《新能源汽車推廣應(yīng)用推薦車型目錄》（2018年第12批），大多數(shù)系統(tǒng)質(zhì)量能量密度比在130-150Wh/kg之間，最高的達(dá)到161Wh/kg。這和《促進(jìn)汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》、《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》等文件中，明確提出的“到2020年，我國動力電池單體比能量要達(dá)到300wh/kg以上，力爭實現(xiàn)350wh/kg，系統(tǒng)比能量力爭達(dá)到260wh/kg，成本降至1元/瓦時以下”的目標(biāo)，差距甚遠(yuǎn)。

業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，以現(xiàn)有的技術(shù)條件，磷酸鐵鋰和622型以下的正極材料很難達(dá)到上述要求。

“目前看來，由523型過渡到622型的意義并不大，大多數(shù)電池企業(yè)選擇直接上手811型。”北京磙石投資公司分析師楊延福說。

規(guī)模量產(chǎn)拐點已至

自2017年下半年以來，國內(nèi)動力電池企業(yè)在811型電池上的布局明顯提速。力神電池、鵬輝能源、遠(yuǎn)東福斯特等動力電池企業(yè)都表示，基本已經(jīng)完成從產(chǎn)品技術(shù)突破到小批量生產(chǎn)，再到客戶送樣認(rèn)證測試的過程。

比克電池更是其中佼佼者——目前，其811型產(chǎn)品大部分已經(jīng)量產(chǎn)，在動力電池出貨量中的比例超50%，應(yīng)用于領(lǐng)途汽車、康迪汽車、小鵬汽車、江淮大眾汽車和零跑汽車等多款純電動車型上；今年5月最新發(fā)布的18650-3.0Ah高能芯產(chǎn)品，單體比能量為250Wh/kg，產(chǎn)能達(dá)5.5GWh。

而動力電池界的兩大巨頭比亞迪和寧德時代則計劃明年推出811型電池產(chǎn)品。

“高鎳動力電池規(guī)模量產(chǎn)拐點已至。”楊延福認(rèn)為，“通過提升鎳的比重，不僅能實現(xiàn)電池能量密度提升，同時降低了鈷的使用，在成本方面也緩解了三元材料價格上漲帶來的壓力。

雖然據(jù)申萬宏源證券的最新預(yù)測，鈷兩年內(nèi)價格將在25-40萬元/噸區(qū)間震蕩，相對于此前的60萬元/噸，已有大幅下降，但從長期角度看，鈷資源緊缺的情況不會改變。

此外，811型電池還可有效解決電池輕量化的問題，且在節(jié)省空間等方面也優(yōu)于磷酸鐵鋰電池和普通三元電池。

業(yè)內(nèi)人士表示，考慮到高鎳三元電池的各種優(yōu)勢，誰能夠率先大規(guī)模應(yīng)用811型電池，誰就能在未來占有更多市場。不過，楊延福認(rèn)為，333型和523型差別不大，523型到622型難度略有提升，而811型是個突變點，難度顯著提升，可真正實現(xiàn)高鎳正極批量出貨的廠商數(shù)將顯著減少。“今年只是過渡、放量階段，2019年811型市場比例將大幅提升，由于技術(shù)門檻變化，市場份額將向龍頭公司集中，產(chǎn)業(yè)格局或?qū)⒅厮堋！?/p>

技術(shù)短板不容忽視

雖然隨著鎳含量的提高，811型電池的單體比能量以及系統(tǒng)能量密度比有了快速提升，但由于用于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的金屬鈷和錳的含量降低，811型穩(wěn)定性也大打折扣。

“穩(wěn)定性和安全性直接聯(lián)系，高鎳的普遍使用已經(jīng)將電池安全問題提上日程。”青島藍(lán)科途膜材料有限公司研究所副所長劉鵬說。

“正極和負(fù)極間極小的觸碰就會造成短路，形成火焰，周圍溫度迅速升高，最后導(dǎo)致整個電池的爆炸。”蘇州宇量電池有限公司董事長兼總經(jīng)理毛煥宇告訴記者，“最近頻發(fā)的安全事故對行業(yè)發(fā)展有很大影響，但要真正杜絕此類事件并不容易。”

毛煥宇表示，材料設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝設(shè)計三方面都可形成短路隱患，即使上述環(huán)節(jié)沒問題，在大批量生產(chǎn)過程也不能完全防止這種小概率事件發(fā)生，且隱患在事故發(fā)生前無法檢測，一般在客戶端形成災(zāi)害性爆發(fā)。

對此，毛煥宇稱，這種短路總是發(fā)生在一個單體電池里，只要控制住這一個電池，就不會釀成整車燃燒。“對于小型圓柱電池，可設(shè)置煙道移走高溫氣流。而對于大型方型電池，可降低熱失控強度，設(shè)置熱擴展屏障。”

劉鵬表示，濕法+涂覆隔膜解決方案可改善高鎳電池的高熱收縮穩(wěn)定性、低水分含量、高保液率、高耐氧化性等性能。

煙臺創(chuàng)為新能源科技有限公司技術(shù)總工李明明則認(rèn)為，應(yīng)該從辨識系統(tǒng)隱患入手，利用安全管控方式將事故潛藏危險降到最低。

“說到底，安全永遠(yuǎn)是第一位的，其次才是能量密度值，才是國家補貼。”劉鵬說。