中國(guó)NCA體系鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
- 分類:行業(yè)資訊
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- 來(lái)源:高工鋰電網(wǎng)
- 發(fā)布時(shí)間:2019-10-16
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【概要描述】NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成,三種材料通常的配比為8:1.5:0.5,相對(duì)更高能量密度的NCA規(guī)模化應(yīng)用也在日韓普遍展開(kāi)。
中國(guó)NCA體系鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
【概要描述】NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成,三種材料通常的配比為8:1.5:0.5,相對(duì)更高能量密度的NCA規(guī)模化應(yīng)用也在日韓普遍展開(kāi)。
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鋰離子電池按照使用正極材料的不同,主要可以分為鈷酸鋰電池、三元電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池,從發(fā)展前景來(lái)看,不管是國(guó)家政策,還是市場(chǎng)需求,三元電池似乎都占據(jù)先天性的優(yōu)勢(shì),也就是高能量密度,再?gòu)母鞔箅姵仄髽I(yè)的研發(fā)投入來(lái)看,三元電池的占比也是要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其它類型的鋰電池。
三元電池又可以細(xì)分成NCM路線和NCA路線,NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成,產(chǎn)品類型從NCM111(N:C:M=1:1:1)到,532,622,811,隨著鎳含量的增加,電池能量密度也相應(yīng)得到了提升,而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構(gòu)成,三種材料通常的配比為8:1.5:0.5,相對(duì)更高能量密度的NCA規(guī)?;瘧?yīng)用也在日韓普遍展開(kāi)。
由于目前鋰電池產(chǎn)業(yè)主要集中在中日韓三國(guó),從路線的選擇上,日本主要以NCA路線為主,韓國(guó)則是NCM和NCA齊頭并進(jìn),中國(guó)目前來(lái)看是以NCM路線為主,NCA的產(chǎn)量相對(duì)較小。
表1 NCM和NCA電池基本信息對(duì)比
圖1 NCA電池與NCM811電池在過(guò)充濫用測(cè)試情況下對(duì)比
來(lái)源:公開(kāi)資料整理
目前,中國(guó)還沒(méi)有大規(guī)模生產(chǎn)NCA電池的原因主要有以下幾點(diǎn):
1、中國(guó)電池企業(yè)對(duì)于NCA的研發(fā)起步相比于日韓要晚,在制造工藝、專利、材料使用上還是與日韓企業(yè)有一定差距。
2、NCA的生產(chǎn)工藝相較于NCM811更加嚴(yán)格,比如NCA在制造過(guò)程中要求濕度要控制在10%以下,而NCM以及其它類型電池目前只需要在注液工序?qū)穸冗M(jìn)行嚴(yán)格控制。這種高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)形成了很大的挑戰(zhàn)。
3、誤認(rèn)為NCA電池安全性能較差,需要很好的BMS、模組、電池包的設(shè)計(jì)方案,這也是為什么目前只有特斯拉能夠大規(guī)模應(yīng)用NCA的原因。其實(shí)從上圖可以看到,在過(guò)充濫用測(cè)試的情況下,NCM811的安全性是比不上NCA的。
圖2 2016-2020E 中國(guó)電動(dòng)汽車NCA電池裝機(jī)量預(yù)測(cè)
來(lái)源:業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)
從NCA的主要應(yīng)用來(lái)看,首先來(lái)看電動(dòng)汽車領(lǐng)域,從數(shù)據(jù)上可以看到,2017年NCA裝機(jī)量同比增長(zhǎng)326%,2018年雖同比有所下滑,但到2019年,前七個(gè)月的裝機(jī)量已經(jīng)超過(guò)了2017年、2018年全年的裝機(jī)量,增速較快,目前中國(guó)電動(dòng)汽車市場(chǎng)NCA電池主要的供應(yīng)商有松下、三星、江蘇天鵬、德朗能、力神。
圖3 2016-2020E 中國(guó)電動(dòng)工具NCA電池裝機(jī)量預(yù)測(cè)
來(lái)源:業(yè)內(nèi)數(shù)據(jù)
從電動(dòng)工具市場(chǎng)的NCA用量來(lái)看,裝機(jī)量由2016年的0.95GWh,增長(zhǎng)到2018年1.71GWh,由于電動(dòng)工具市場(chǎng)使用的全部都是圓柱形鋰電池,更加適合NCA體系,預(yù)計(jì)到2020年電動(dòng)工具NCA電池裝機(jī)量能夠達(dá)到2.44GWh,占整個(gè)電動(dòng)工具總裝機(jī)量的40%以上。目前,電動(dòng)工具NCA電池主要供應(yīng)商有三星SDI、LG、松下、江蘇天鵬。
目前NCA電池做的最好的無(wú)疑是松下,早期推出的18650NCA電池能量密度就已經(jīng)達(dá)到250Wh/kg,2018年初,由松下和特斯拉聯(lián)合推出的21700NCA鋰電池,單體能量密度已經(jīng)達(dá)到340Wh/kg,超過(guò)目前NCM811的280Wh/kg的能量密度。
三星SDI是除松下外最主要的NCA動(dòng)力電池生產(chǎn)廠家,他們的21700主力產(chǎn)品48G 4800mAh能量密度也已經(jīng)達(dá)到260Wh/kg。
LG化學(xué)為了進(jìn)入特斯拉供應(yīng)鏈,也在積極研發(fā)NCA體系的21700電池,2018年已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)了量產(chǎn),最新產(chǎn)品M50 5000mAh能量密度達(dá)到270Wh/kg。
中國(guó)國(guó)內(nèi)在NCA電池方面做的最好的企業(yè)應(yīng)該是江蘇天鵬,江蘇天鵬在NCA電池方面,與特斯拉同類型的高比能NCA/硅體系產(chǎn)品早在2017年底就已實(shí)現(xiàn)批量并大規(guī)模穩(wěn)定出貨,尤其在電動(dòng)工具市場(chǎng)鋰電池供應(yīng)上占據(jù)國(guó)內(nèi)龍頭地位。其它做的比較好的企業(yè)還有天津力神、德朗能等。
除了上述已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的企業(yè),目前中國(guó)鋰電池龍頭企業(yè)CATL和BYD都有NCA電池的研發(fā)布局,而在NCA材料方面,國(guó)外市場(chǎng)NCA材料主要被住友金屬、日本化學(xué)產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社和戶田化學(xué)三家所壟斷,中國(guó)市場(chǎng)目前貝特瑞的產(chǎn)能最大(3000噸NCA材料產(chǎn)能),其它比如杉杉能源、容百鋰電、巴莫、長(zhǎng)遠(yuǎn)鋰科等都有少量的NCA材料的產(chǎn)能布局。
總的來(lái)說(shuō),由于技術(shù)、成本等原因,目前中國(guó)三元鋰電池市場(chǎng)還是以NCM為主,NCA規(guī)模并不大,但是隨著國(guó)內(nèi)電池企業(yè)和車企對(duì)NCA電池的認(rèn)知提升,國(guó)產(chǎn)化正極材料的綜合性能和穩(wěn)定性的提高,NCA材料成本的下降,國(guó)產(chǎn)NCA一定能夠突破日韓企業(yè)的技術(shù)、工藝壁壘,大規(guī)模的量產(chǎn)NCA鋰電池,未來(lái)我們相信三元鋰電池的市場(chǎng)將會(huì)是NCM和NCA并存前進(jìn)。
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