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四元锂电池取代三元锂电池,谁在推动这件事?

来源:腾讯网 | 作者:wxf | 分类:分析 | 时间:2020-12-24 | 浏览:2344
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锂电网讯:相比三元锂电池,四元锂电池最大的两个优势是:1、安全性更高;2、成本更为低廉。性能优异的四元电池一旦正式投入市场,必将使新能源车型在未来有更强的竞争力。

2016年,韩国汉阳大学和韩国本土动力电池企业LG化学(已改名为LG新能源)共同提出一个新型电池概念:NCMA四元电池。NCMA四元电池是指正极采用镍、钴、锰、铝四种金属材料的电池。公开资料显示,LG新能源的四元锂电池是在三元锂电池基础之上,用铝元素(AI)部份取代钴元素,从而降低钴在锂电池中的使用量。钴是一种稀有又有毒的元素,决定电池的充放电速度与效率,也起到延长电池的寿命作用,其重要性不言而喻。然而,由于全世界近三分之二的钴来自非洲的刚果民主共和国,且一般作为镍或铜的副产品,导致其开采成本高企,譬如现阶段钴的价格超过26万/吨,而铝的价格不过1.6万/吨,两者价格差异,一目了然。通用汽车电池工程和电气化战略总监Tim Grewe很早就对四元锂电池表示了极大认可:“在保证了性能和续航能力的同时,又将电池中的钴含量降低了70%,这是向低成本电池进一步迈进。”

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另外一个优势是安全性更高。在动力电池材料中,镍含量越高,在高倍率充放电时枝晶产生的概率就越大,那么稳定性、安全性就越差,这个问题一直困扰着高镍三元锂。镍决定电池的能量密度,为续航里程的提升关键所在,一味追求高能量密度,安全性又难以保证。而四元锂电池与增加硅碳层的石墨负极搭配,一定程度上或可解决这个棘手的难题。几天前,LG新能源宣布,已研发出采用镍、钴、锰、铝四种金属作为正极材料的NCMA四元锂电池,其中镍的含量提升至90%,钴含量已降低至5%以下,一次充电可以提供至少600公里的续航里程。按照计划,LG新能源将在明年第二季度开始大规模生产NCMA四元电池,并在下半年开始向特斯拉供货,主要交付给特斯拉在中国的工厂,预计将用于中国产Model Y以及下一代电动汽车车型。

这也意味着,LG新能源在四元锂电池大规模商业化上拔得头筹。

今年8月,有外媒消息称,通用汽车与LG化学的NCMA电池研发量产计划也有望提前至明年,前者正计划为预计明年上市的两款电动车配备NCMA电池,后者也在为量产NCMA电池做必要准备。SKI此前也表示,已商业化了其研制的全球首款镍含量为90%的NCM9电池,美国福特汽车计划于2023年发布的F-150电动皮卡有望搭载该电池登陆市场。据了解,SKI研发的NCM9电池,在将镍含量提高至90%的同时,还将钴含量降低到了5%,将电动车续航里程增加到700公里,而且减少了充电时间,重要的是成本大大降低。

国内动力电池企业也在不断研究四元电池的可行性。2019年,蜂巢能源就发布了包括无钴材料电池和NCMA四元材料电池在内的“叠时代”产品。在今年12月2日举办“蜂巢电池日”上,蜂巢能源表示,公司的四元NCMA正极材料在提高安全性的同时,可以做到与811电池相当的能量密度。此外,由于四元材料中镍的使用比例下降,成本进一步下降。格林美在此前回答投资者提问时也表示,公司已完成了NCMA四元前驱体量产技术储备,做好了量产准备,公司研发的NCMA四元前驱体材料已在进行客户吨级认证。12月8日,华友钴业子公司华友新能源科技(衢州)有限公司年产5万吨高镍型动力电池三元前驱体项目举行开工仪式。

从降低钴含量,提升电池性能的角度看,高镍低钴的NCMA四元锂电池被很多人认为是未来的发展趋势之一。但就现在技术进展来看,暂时还没有企业能够在NCMA四元电池方面实现大规模量产。要知道,四元锂电池量产工艺比三元锂电池更为复杂,NCMA不仅对生产环境的要求较高,对于设备的耐腐蚀度及精准度也是个极大的考验。至于耗时多久才能达到降本提效的实际效果,仍有待观察。

不过,LG新能源已经率先突破与量产,自然可先一步抢占技术高地,争夺更大的市场份额。


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