產量翻五倍，中國高鎳材料電池來了

記者|韓沁珂

編輯|張慧

在動力電池行業的賽道上，中國“選手”NCM523和NCM333在穩步奔跑，NCM622正奮力追趕，更具潛力的NCM811剛從起跑線起步，但勢頭很猛。

NCM333、NCM523、NCM622、NCM811是三元動力電池的幾種細分類型。三元動力電池指的是正極材料為按一定比例調配的鎳鹽、鈷鹽、鋁/錳鹽的鋰電池，即鎳鈷鋁（NCA）或鎳鈷錳（NCM）。

由於鎳鈷鋁電池的研製難度較大，其核心技術仍掌握在日本企業手中。鎳鈷鋁材料的主要供應商業也以住友金屬、日本化學產業株式會社和戶田化學等日企為主。目前國內研製鎳鈷鋁電池的企業相對較少。

更多企業使用的是鎳鈷錳材料。鎳的作用在於提升材料的體積能量密度，鈷用於提高材料的循環和倍率性能，錳主要用於提高安全性和結構穩定性。

按照鎳鈷錳的混合比例，鎳鈷錳材料按照鎳含量由低到高，又可分為333、523、622、811等。目前，國內使用NCM523材料的電池比能量可達到160-200Wh/Kg，NCM622可達約230Wh/Kg，而NCM811/NCA則可以達到280Wh/Kg。

在11月初召開的第三屆2018動力電池應用國際峰會上，中國汽車技術研究中心動力電池領域首席專家王芳提及，從產業化角度考慮，中國的動力電池行業正值NCM523和NCM333時代，NCM622處於中試階段，NCM811處於研發階段，但實際的發展狀況比想象的更快。

中國汽車動力電池產業創新聯盟的數據顯示，截至今年9月，中國動力電池累計銷量為45.6GWh，三元電池佔到一半以上。其中，NCM523材料電池仍是主流，但NCM811材料電池的成長速度已不可小覷。

"811"元年

按照工信部《汽車產業中長期發展規劃》的要求，到2020年，新能源汽動力電池單體比能量達到300Wh/kg以上，力爭實現350Wh/kg，系統比能量力爭達到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。到2025年，新能源汽車佔汽車產銷20%以上，動力電池系統比能量達到350Wh/kg。

考慮到動力電池能量密度提升需求和全球鈷價上漲的影響，少鈷高鎳的NCM811材料電池成為企業研發的重點。

5月，深圳市比克動力電池有限公司（下稱比克電池）開始大規模量產使用高鎳811材料的18650-3.0Ah動力電池電芯。四個月後，比克電池宣布，其811產品在動力電池出貨量中的佔比已超過五成，目前已用於多款車型。

在10月舉行的中國國際節能與新能源汽車展覽會上，比克電池又展示了一款已經實現量產的高鎳811材料電芯。據比克電池介紹，該款21700-4.8Ah的圓柱電芯已達到全球最高容量水準。

比克電池成立於2001年，主要從事鋰離子電芯研發、生產、銷售，是國內圓柱電池的代表企業之一。真理研究的數據顯示，今年前三季度，比克電池裝機量佔全國市場份額的2.8%，排名第六。

除比克電池外，國內還有眾多電池企業相繼宣布它們的高鎳電池量產計劃。

目前，天津力神電池股份有限公司（下稱天津力神）已實現量產高鎳811材料電池，相關車型已進入推薦目錄。且該公司研發的NCA高比能量動力電池，電池比能量已超過300Wh/kg。

據PushEvs報導，動力電池巨頭寧德時代（300750.SZ）計劃於2019年推出NCM811動力電池。寧德時代總裁黃世霖曾表態，公司計劃到2020年實現電池能量密度達到300Wh/Kg。比亞迪（002594.SZ）和國軒高科（002074.SZ）也提出了類似的計劃。

上述三家企業今年前三季度動力電池裝機量分列全國第一、二、四位。

寧德時代成立於2011年，由全球鋰電巨頭ATL的動力電池業務獨立而成。2017年起，寧德時代趕超日本松下，成為全球動力電池出貨量最大的企業，並與2018年成功上市。到今年年底，產能預計超過31.5Gwh。比亞迪的產能為28GWh。國軒高科成立於2006年，2014年登陸深交所，產能約為16GWh。

鵬輝能源（300438.SZ）、億緯鋰能（300014.SZ）等公司也表示，已經完成高鎳811電池從產品技術突破，到小批量生產，再到客戶送樣認證測試的過程。

正極材料企業當升科技（300073.SZ）在今年初接受投資者調研時稱，已經實現高鎳811正極材料批量生產，今年全年產銷量將保持大幅增長。

目前NCM811的報價在24萬元/噸左右，高於NCM523的報價，但前者因鈷用量的減少，成本較後者低約1.4萬/噸，因此，NCM81噸毛利將增加3.9-4.4萬元。

根據真鋰研究預計，受需求推動，2018年NCM811電池的生產總量將達到去年的10-15倍。

今年一季度，國內三元材料產量約3.17萬噸，同比增長64.26%。 其中常規NCM型號（包括NCM523和NCM333等）佔比78%；NCM622型號佔比14%；NCM811/NCA佔比8%，增長明顯。兩年前，NCM811/NCA的市場份額還不到1%。

因此，2018年被業內稱為高鎳811量產元年。

另據瑞士銀行（UBS）近期發布的報告顯示，2020年之後NCM811的市場份額將迅速擴大，到2025年三元材料的NCM622、NCM811和NCA將形成三足鼎立的格局。

艱難邁進

由於鎳鈷錳使用比例的調整，NCM811等高鎳材料在提高鎳比例、大幅提升電池能量密度的同時，也會造成電池熱穩定性的持續下降，進而影響到電池的安全性。

鎳在反應過程中還會影響電池可逆比容量和循環性能，帶來電池循環應性能減弱、充電效率降低的問題，給大規模應用形成阻礙。

業內共識，儘管國內NCM523和NCM622電池製備技術已較為成熟，但生產NCM811電池仍非易事。

由於鎳自身的化學特性，容易造成鋰的析出，從而影響混料、塗布等後續加工過程，這是生產NCM811需要解決的一大難題。

單體電池生產主要包括混料、塗布、烘烤、輥壓、分條等環節。混料即將正、負極固態電池材料混合均勻後加入溶劑，通過真空攪拌機攪拌成漿狀。塗布環節則是正負極漿料塗覆在集流體（銅箔，鋁箔）表面，以製作極板。

比克電池圓柱電池總工李豔斌在接受界面記者採訪時表示， 比克在生產NCM811電池的過程中，需要對正極材料、漿料、電解液的選擇和配比，以及工藝和製造環境等多種因素進行改進。她舉例稱，“考慮到高鎳材料的氧化性強，對生產所用的水也進行了調整。”

真鋰研究首席分析師墨柯指出，目前正極材料上純粹使用NCM811材料的電池仍然較少，總體上屬於小規模試驗階段，但是將NCM811材料與NCM333或者錳酸鋰等材料進行摻雜，並以此作為正極材料的情況已經較為常見。“嚴格地說，使用811正極材料和NCM811電池有一定區別。”他說。

墨柯表示，使用混合材料可在大幅提高安全性的同時，提升能量密度。企業通過逐步提高NCM811材料的比重來驗證技術可靠性，這也算作發展高鎳電池技術的方法之一。

“國內現階段只有NCM811圓柱18650電池在技術上已具有大規模量產的可能，其他封裝形式的高鎳電池還有待進一步研究。”墨柯向界面新聞記者稱，國內18650圓柱電池的生產工藝更加成熟穩定，為NCM811材料的應用奠定了良好的基礎。

18650是一種標準鋰離子電池型號，即直徑為18mm，長度為65mm的圓柱電池。

圓柱形、軟包和方形是動力電池不同封裝形式。目前，圓柱形動力電池生產工藝最為成熟，電池組裝成本較低，良品率和一致性較高，但單體比能量略遜於另外兩種電池。

軟包動力電池安全性能高，循環性能好，但一致性較差，成本較高。方形電池在安全性優於圓柱形電池，相對能量密度高，但生產工藝難以統一。

規模的擴大和技術的進步是降低電池成本，提高競爭力的主要途徑。近年來，國內電池企業持續增加研發投入，2018年上半年，寧德時代研發投入為7.18億元，約佔營業收入93.6億元的7.6%，研發人員佔到員工數量的五分之一。同期，國軒高科的研發投入約為1.32億元，佔營收的5.1%。此外，宣布每年將投入銷售額的5％作為研發經費的還有力神電池和比克電池，後者在過去三年累積研發投入超過3億元。

正視差距

與中國電池企業相比，日韓企業在高鎳電池上已先行一步。

其中，日本松下可謂一路領先。從2008年開始向特斯拉配套供應圓柱電池開始，松下不斷改進正極材料，並先後推出了NCM18650電池和比能量鋼彈340Wh/kg的NCA21700電池。

韓國企業也較早布局NCM811電池。其中，LG化學計劃在將推出第三代軟包動力電池，單體電芯能量密度目標為270-280wh/kg，比目前量產的能量密度高出50%。已方形電池為主要產品的三星SDI則在研發其第4代電池，單體能量密度可達270-280 Wh/kg，預計2021-2022年間實現量產，第5代電池將於2023年以後量產，電池單體能量密度將達到300Wh/kg。

高工產業研究院的數據顯示，上述三家韓國電池企業2017年的研發投入鋼彈35億元、28億元和10億元。

然而，韓國企業的高鎳電池研發進程並不如想象的順利。此前，LG化學、SK創新相繼宣布推遲其NCM811電池量產計劃。多位電池業內人士猜測，推遲量產的主要原因在於NCM811軟包及方形電池的安全性還存在缺陷。

王芳表示，品質控制是企業在競爭中勝出的關鍵，產品性能、安全、壽命和成本是否能夠與對手去競爭，才是企業需要重點關注的。

“擁有高一致性、高安全性的電池才更有市場競爭力。” 墨柯在採訪中提到，近年來，中國電池行業在技術和規模上發展迅速，電池技術與日韓企業的差距已不大，但中國電池企業在一致性上仍落後一大截，中國領先的電池企業，距離日韓企業有近兩到三年的差距。

一致性，是指電池包內全部電芯全生命周期內全部特性參數的一致性，單個電芯容量衰減、內阻增長以及老化速度的不一致，將直接影響電池包的壽命，甚至是電動汽車的安全。

“日韓企業生產過程中的不良產品已達到萬裡挑一，中國企業還做不到。” 墨柯說。

安全命門

中科院院士歐陽明高曾在公開演講中多次強調，“對於高比能量動力電池來說，安全性是第一位。”

多位電池業內人士在接受界面新聞記者採訪時表示，近來頻繁發生的電動汽車自燃，與目前市場上過度強調提高電池能量密度而忽視安全問題密切相關。

隨著6月12日新能源汽車補貼新政的正式實施，對動力電池比能量的要求明顯提高，由去年的80Wh/kg提升至120Wh/kg。未來，該指標還將進一步提升。

中國汽車技術研究中心的數據顯示，2017年，中國動力電池的平均比能量為115Wh/kg左右，這一數字在2018年已快速增長至139Wh/kg。過半車型都能拿到1.1倍補貼。

按照2018年純電動乘用車國家補貼表述和技術要求，電池比能量達到140Wh/kg的可獲得1.1倍的補貼，高於160Wh/kg的按1.2倍補貼。

猛獅科技研究院院長鄧中一認為，單純追求高能量密度是件高風險的事情，必然會犧牲動力電池的安全性和循環壽命。“只有在保證安全，以及成本和壽命都可接受的情況下，高能量密度才有意義。”他指出。

“目前車企對高鎳811材料電池的需求非常旺盛，但出於安全考慮，暫時還不敢大量使用該種電池。”一位不願具名的電池行業分析師告訴界面新聞記者。

他指出，企業為了達到政策對於能量密度的要求、拿到補貼，在快速壓低售價、有限的研發成本和時間投入的壓力下，往往會選擇在安全性上有所退讓。

但高鎳811材料並不是導致安全性下降的主導因素。李豔斌向界面新聞記者表示，電池的安全性並不是某一種材料決定的，而是由系統決定，這其中既包括隔膜、電解液、工藝和生產管控，也包括電池管理系統和PACK。

“提高電池能量密度，不只需要進行材料改進，不能把安全壓力過於集中在電池上，應對全過程進行改進。”她說。