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解密三元NCA锂电池的“瓶颈”

来源:电池联盟 | 作者:admin | 分类:分析 | 时间:2019-10-09 | 浏览:2373
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锂电网讯:中国作为全球最大的新能源汽车市场,下半场主要会在乘用车方向,而乘用车使用的动力电池主要还是以三元电池为主。

在动力电池四大主材(正极材料、负极材料、电解液和隔膜)中,正极材料占到了成本的40%,且直接决定着电芯的能量密度

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根据正极材料技术路线,动力电池主要分为三元(NCA/NCM)锂电池、磷酸铁锂电池和锰酸锂电池三类。

三元材料能量密度高,但循环寿命比较短、安全性差、高温性能差,主要应用在乘用车上;磷酸铁锂电池充放电循环寿命长,但能量密度低、低温性能差,主要应用在商用车上;锰酸锂电池能量密度低,高温下的循环稳定性和存储性能较差,目前国内生产和使用都很少。

三元材料主要以NCM和NCA为主,随着镍元素含量的升高,三元正极材料的比容量逐渐升高,电芯的能量密度也随之提高。

在新能源汽车续航里程提高和钴价不断高涨的双重刺激之下,高镍体系的NCM811和NCA三元材料已经成为市场竞逐的热点。

目前,从国内动力电池制造厂家的选择来看,选择NCM811路线者较多,而选择NCA路线的少,主要原因首先在于,高镍材料荷电状态下的热稳定性较差,导致电池的安全性下降,使得电池生产企业和终端产品用户对NCA电池的安全性心存顾虑,需要从电芯设计、电源系统设计、电源使用等环节进行系统可靠的安全设计。

其次是充放电过程存在严重的产气,这会导致电池鼓胀变形,循环及搁置寿命下降,电池存在安全隐患,所以通常采用耐压的圆柱电池壳制作NCA电池,降低了产气量以控制电池鼓胀变形问题。

此外,NCA要求在电池生产全过程均要控制湿度在10%以下,而其他材料目前只需注液工序对湿度进行严格控制,这对国内企业形成了很大的挑战。

从电池生产过程来看,NCA电池的生产难度较大,全球可以生产NCA电池的企业主要有松下、三星和AESC,而NCM的生产厂家众多,包括LG和宁德时代等主要动力电池厂家。

从全球来看,采用NCA三元电芯的乘用车企主要为特斯拉,特斯拉不但较好地通过电池系统管理技术解决了由于能量密度提升带来的热失控问题,而且通过汽车设计成功地规避了NCA电池的循环寿命短的问题。

我国诸多造车新势力都号称要做中国的特斯拉,但却没有一家要学习特斯拉采用NCA电芯,这背后的原因固然有高比能量电池安全管理难的因素,但也可能想用但没货,因为松下的NCA电芯专供特斯拉且供不应求,能够替代松下的其他同等规模的厂家暂时并没有出现。

特斯拉的整车设计和电池系统控制能力并非大多数中国车企短期内可以短期模仿和超越。

未来中国企业也有希望造出成熟的NCA电池,且主机厂的需求也确实存在,这将会是中国动力电池市场的一片新蓝海。

从供应侧来看,电动汽车的三元电池动力路线尚未完全定型,还在不断演进当中。此外,虽然中国在基于技术、成本和补贴的因素主要选择了NCM路线,但这并不意味着NCA路线在没有新的机会。

从需求侧来看,随着越来越多的不同技术背景、不同行业人才步入造车行业,主机厂对动力电池的需求各不相同,且对NCA电池的驾驭能力不同,未来NCA会成为市场上一个新的选择。

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