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高镍三元电池渐成主流电池企业积极布局为何集体“难产”?
发布时间:2016-09-22

随着三元材料在动力领域安全性逐步成熟,以及消费市场对于续航里程的需求提升,在能量密度上具有显著优势的高镍三元电池被市场普遍看好,成为众多动力电池企业的研究热点。

高工锂电网了解到,目前包括力神、比克、波士顿、宁德时代等大型动力电池企业都将高镍三元电池作为下一代动力锂电池的研发目标,但目前基本仍处于研发测试阶段还未批量生产,要实现大规模产业化还存在一定的距离。

业内人士指出,高镍三元材料电池的安全性受正极材料制备、制造环境、生产设备、电芯制造工艺等多重因素影响。其中,高镍三元正极材料的不成熟和高镍三元电池制造工艺技术尚未突破是阻碍其产业化的主要原因。

高镍三元材料产品性能有待提升

高能量密度动力电池的市场需求带动了众多正极材料企业对高镍三元材料的研发布局。然而由于高镍三元材料的研发制备存在较高的行业技术壁垒,国产高镍三元材料仍无法满足高镍三元电池实现产业化的需求。

"公司已经在高镍三元电池领域进行了多年研发,但产品还处于测试阶段尚未量产。"天津力神电池股份有限公司副总工程师苏金然对高工锂电网表示,高镍三元电池的研发依赖于高镍三元正极材料的研发生产,目前国产高镍三元正极材料的安全性和稳定性都有待提升,因此高镍三元电池的大规模产业化应用还需要一定的时间。

目前国内三元材料市场上较为主流的是NCM523和111型,更高一级的NCM622型也开始在动力电池领域批量应用。但是真正意义上的NCM811型和NCA高镍三元材料却还处于研发测试阶段,尚未获得动力电池企业的认可,离大批量生产应用还存在一定的距离。

高工产业锂电研究所(GGII)调研数据显示,高镍三元材料的占比持续上升,2016年国内NCM622、NCA型在三元材料总产量的占比超过5%,当前国内三元材料仍超过75%为NCM523。(含容量型和倍率型)

"国内也有多家正极材料企业在布局NCM811型,但主要还处于测试阶段,进入电池供应链需要一段时间。"北京当升材料科技股份有限公司副总经理王晓明对高工锂电网表示,高镍三元材料拥有很高的技术壁垒,从研发生产到大批量应用需要经历漫长的测试周期。

目前当升科技的三元正极材料供不应求正在扩产,NCM622已经开始陆续投产,正在加速推进NCM811型的研发生产。

据了解,目前高镍三元正极材料的成熟制备技术和批量生产能力主要掌握在日本住友、户田工业、ECOPRO等几家日韩企业手中,国内高端高镍三元材料主要依赖进口。

业内人士指出,三元正极材料的高镍低钴化在提升电池能量密度、降低材料成本等方面具有明显优势,但安全性和稳定性问题却较为突出。

由于高镍三元正极材料的技术壁垒较高,在制备工艺和设备以及生产环境等方面的要求都远远高于普通三元材料,国产高镍三元材料走向成熟还需克服多项技术难题。

一方面,高镍三元材料在前驱体烧结和材料生产环境方面的要求都较为苛刻,产品在存储使用过程中容易吸潮成果冻状,不易调浆和极片涂布。因此正极材料企业对窑炉设备等生产设备的各项性能要求都比较高,但目前国内的生产设备还无法完全满足高镍三元材料的制备要求。

另一方面,高镍三元材料的研发制备和批量生产也对正极材料企业在技术创新、工艺升级、资金投入和市场开拓等方面也产生了巨大压力,这也意味只有少数实力雄厚的正极材料企业有能力在该领域展开竞争。

制造工艺短板突破困难

需要注意的是,尽管高镍三元正极材料瓶颈可以通过进口暂时解决,但高镍三元电池制造工艺技术尚未突破依然是阻碍高镍三元电池大规模产业化的关键。

"高镍三元电池的产业化并不仅仅取决于正极材料的突破,其它材料的合理搭配、电池制造工艺和包覆工艺升级、电池的安全性和一致性问题解决等都有很大的影响。"北京波士顿电池技术有限公司高级总监马俊峰指出,高镍三元材料电池的制备工艺难度较大,这对动力电池企业的技术创新和产线改造提出了很高的要求。

马俊峰表示,北京波士顿在三元锂电池领域拥有核心竞争优势,在高镍三元电池方面也进行了多年研发布局,目前正处于中试阶段还未量产。

"高镍三元电池的制造对水分比较敏感,目前还没有完全成熟可靠的解决方法。"深圳市比克电池有限公司副总裁林建表示,尽管目前高镍三元材料电池尚无法大规模产业化应用,但在未来将会成为电池技术路线的主流而拥有广阔的市场。目前比克的高镍三元材料电池已经接近量产。

业内人士表示,尽管目前高镍三元材料电池还无法大规模量产应用,但随着电池企业制造工艺和高镍三元材料的瓶颈突破,未来2-3年业内将会实现高镍三元材料电池产业化应用。

届时,在高镍三元电池领域率先进行研发积累的动力电池企业将占据先机,获得更多竞争优势。 


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