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“倚天剑”VS“屠龙刀” 高镍811搅动电池江湖风云

“武林至尊,宝刀屠龙,号令天下,莫敢不从!倚天不出,谁与争锋?”——《倚天屠龙记》

在金庸的《倚天屠龙记》中,倚天剑中藏有绝世武功秘籍《九阴真经》和降龙十八掌掌法精要;而屠龙刀中藏有绝世兵法《武穆遗书》。江湖传闻,如果能够得到倚天剑和屠龙刀,就能号令天下,称霸武林,由此引发江湖群雄竞逐。

最近,动力电池江湖风起云涌,高镍811电池实在是太火了!

扑天盖地的,朋友圈各种刷屏,微博各种转发,新闻APP各种推荐……自从韩国的LG化学和SKI表示要推迟量产NCM811,宁德时代、比亚迪两大巨头被爆都要在明年推出NCM811以来,关于高镍NCM811的话题文章就满天飞了。

高镍811电池为啥这么火?

可以说,高镍811就是动力电池里的“倚天剑”。

高镍811电池,除了能够有效减少价格高涨的钴的应用,最重要的是能量密度非常高。如果各种工艺都到位的话,单体电芯能量密度能够突破300Wh/kg,而这个数字一直牵动着国内电池企业的神经,因为国家政策规定到2020年,必须要攻破这个目标。

为攀登300Wh/kg能量密度高峰,国内电池企业纷纷抢铸“倚天剑”高镍811,比克动力、力神电池、鹏辉能源、亿纬锂能、远东福斯特、当升科技等都表示,基本已经完成高镍811从产品技术突破,到小批量生产,再到客户送样认证测试的过程。其中,比克动力的高镍811电池已成功应用于江淮等品牌车型,并已入围新能源推荐目录。

而对于电动汽车来说,高能量密度的电池,就意味着可能更远的续航里程,更强劲的驱动动力,更优异的机动性能。因此汽车企业对高镍811电池也是非常期待,而前不久LG化学推迟量产高镍811,估计被放了鸽子的现代汽车还在耿耿于怀。

特斯拉Model 3为什么能在全球市场独领风骚?抛去整体的优异性能不说,光是其搭载松下生产的21700型高镍NCA三元电池,能量密度高达330 Wh/kg,就以一骑绝尘之势遥遥领先。“钢铁侠”马斯克还表示,特斯拉车型的续航里程可达到640km以上,这更让竞争对手羡慕嫉妒恨。

当然了,特斯拉的高镍NCA是另一种“倚天剑”,和811电池是不同的技术路线,松下采用的正极材料NCA,镍钴铝三种材料配比为8:1.5:0.5,而811镍钴锰三种材料的比例是8:1:1,但是在本质上是同源的,都是通过增镍降钴的方式,以提升电池的能量密度并降低成本。

资料显示,目前国内主流的NCM523能量密度可以达到160-200wh/kg,NCM622可以达到230wh/kg,而NCM811/NCA可以达到280wh/kg。高镍811/NCA电池由于在正极材料中增加了镍的含量,因而能量密度较传统的622、523高出许多,但是仍然低于300Wh/kg。

爱好武侠剧的都知道,只是拥有倚天剑,是不能得到藏在里面的武功秘籍的,必须还要同时拥有屠龙刀,双器互斫才能取出。

同样,如果仅从正极材料方面改进,而负极材料仍然采用石墨等传统材料,那么高镍811/NCA电池要想突破300Wh/kg的目标也是极为困难的。

电池中国网了解到,松下在负极材料中使用了硅碳。硅具有目前已知负极材料中最高的理论容量4200mAh/g,远超石墨负极的372mAh/g,掺入了硅的硅碳负极材料克容量能够达到400-650mAh/g的水平,进一步推高了电池的能量密度。

正因为同时拥有“倚天剑”高镍NCA和“屠龙刀”硅碳负极材料,特斯拉搭载的电池才能实现超高的能量密度。

关于这把“屠龙刀”,需要指出的是,硅碳材料不仅能够提升正极材料的能量密度,同时还具有较高的安全性能,因具有良好的电子通道和促使SEI膜稳定生长的环境,有望成为新一代高能量密度锂离子电池负极材料的主要选择。

据电池中国网了解,除了特斯拉推出的Model3 成功应用硅碳负极材料外,国外有多家企业已经实现硅碳负极材料量产并应用。日本GS汤浅公司推出硅碳负极材料锂电池,并成功应用在三菱汽车上;日立麦克赛尔则宣布已开发出可实现高电流容量硅碳负极锂电池;另外日本信越、吴宇化学和美国安普瑞斯也已经有较为成熟的硅碳负极出货。

而我国硅碳材料发展较晚,未能广泛使用硅碳负极的一个重要原因在于技术工艺不够精熟。从理论上讲,在负极材料领域,做出硅碳复合负极材料并不难,但批量生产出电化学性能优良的复合材料则非常难。而电极膨胀率较高、循环性和库仑效率相对较低、成本较高,是目前制约硅碳负极大规模应用的主要因素。

不过,目前国内已经有多家材料企业涉足硅碳负极领域,贝特瑞、江西紫宸和杉杉股份等企业已经实现量产,可批量出货。另外,正拓能源、斯诺、星城石墨、湖州创亚等主流负极材料企业也都在积极响应,纷纷扩大硅碳负极材料产能。

除了材料企业,目前国内也有部分动力电池生产企业采用硅碳负极材料,据公开资料显示,国轩高科、比亚迪、宁德时代、力神电池、万向A123、微宏动力等都在进行硅碳负极体系的研发和试生产,并且这种电池企业正在逐步增多。

如今,国内电池企业纷纷向高镍811/NCA电池一路高歌猛进,而2018年也广泛被认为是高镍811电池量产元年。同时,国内材料企业在硅碳负极方面的技术也正在逐步走向成熟。

“倚天剑”高镍811和“屠龙刀”硅碳负极巅峰际会,动力电池江湖或将风云巨变!

作者:金东

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