中國儲能網(wǎng)訊：隨著三元材料在動力領(lǐng)域安全性逐步成熟，以及消費市場對于續(xù)航里程的需求提升，在能量密度上具有顯著優(yōu)勢的高鎳三元材料電池被市場普遍看好，成為眾多動力電池企業(yè)的研究熱點。
了解到，目前包括力神、比克、波士頓、寧德時代等大型動力電池企業(yè)都將高鎳三元材料電池作為下一代動力鋰電池的研發(fā)目標，但目前基本仍處于研發(fā)測試階段還未批量生產(chǎn)，要實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還存在一定的距離。
業(yè)內(nèi)人士指出，高鎳三元材料電池的安全性受正極材料制備、制造環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、電芯制造工藝等多重因素影響。其中，高鎳三元正極材料的不成熟和高鎳三元電池制造工藝技術(shù)尚未突破是阻礙其產(chǎn)業(yè)化的主要原因。
高鎳三元材料產(chǎn)品性能有待提升
高能量密度動力電池的市場需求帶動了眾多正極材料企業(yè)對高鎳三元材料的研發(fā)布局。然而由于高鎳三元材料的研發(fā)制備存在較高的行業(yè)技術(shù)壁壘，國產(chǎn)高鎳三元材料仍無法滿足高鎳三元電池實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的需求。
“公司已經(jīng)在高鎳三元電池領(lǐng)域進行了多年研發(fā)，但產(chǎn)品還處于測試階段尚未量產(chǎn)。”天津力神電池股份有限公司副總工程師蘇金然對表示，高鎳三元電池的研發(fā)依賴于高鎳三元正極材料的研發(fā)生產(chǎn)，目前國產(chǎn)高鎳三元正極材料的安全性和穩(wěn)定性都有待提升，因此高鎳三元電池的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用還需要一定的時間。
目前國內(nèi)三元材料市場上較為主流的是NCM523和111型，更高一級的NCM622型也開始在動力電池領(lǐng)域批量應(yīng)用。但是真正意義上的NCM811型和NCA高鎳三元材料卻還處于研發(fā)測試階段，尚未獲得動力電池企業(yè)的認可，離大批量生產(chǎn)應(yīng)用還存在一定的距離。
高工產(chǎn)業(yè)鋰電研究所(GGII)調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，高鎳三元材料的占比持續(xù)上升，2016年國內(nèi)NCM622、NCA型在三元材料總產(chǎn)量的占比超過5%，當(dāng)前國內(nèi)三元材料仍超過75%為NCM523。(含容量型和倍率型)
“國內(nèi)也有多家正極材料企業(yè)在布局NCM811型，但主要還處于測試階段，進入電池供應(yīng)鏈需要一段時間。”北京當(dāng)升材料科技股份有限公司副總經(jīng)理王曉明對表示，高鎳三元材料擁有很高的技術(shù)壁壘，從研發(fā)生產(chǎn)到大批量應(yīng)用需要經(jīng)歷漫長的測試周期。
目前當(dāng)升科技（300073）的三元正極材料供不應(yīng)求正在擴產(chǎn)，NCM622已經(jīng)開始陸續(xù)投產(chǎn)，正在加速推進NCM811型的研發(fā)生產(chǎn)。
據(jù)了解，目前高鎳三元正極材料的成熟制備技術(shù)和批量生產(chǎn)能力主要掌握在日本住友、戶田工業(yè)、ECOPRO等幾家日韓企業(yè)手中，國內(nèi)高端高鎳三元材料主要依賴進口。
業(yè)內(nèi)人士指出，三元正極材料的高鎳低鈷化在提升電池能量密度、降低材料成本等方面具有明顯優(yōu)勢，但安全性和穩(wěn)定性問題卻較為突出。
由于高鎳三元正極材料的技術(shù)壁壘較高，在制備工藝和設(shè)備以及生產(chǎn)環(huán)境等方面的要求都遠遠高于普通三元材料，國產(chǎn)高鎳三元材料走向成熟還需克服多項技術(shù)難題。
一方面，高鎳三元材料在前驅(qū)體燒結(jié)和材料生產(chǎn)環(huán)境方面的要求都較為苛刻，產(chǎn)品在存儲使用過程中容易吸潮成果凍狀，不易調(diào)漿和極片涂布。因此正極材料企業(yè)對窯爐設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備的各項性能要求都比較高，但目前國內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備還無法完全滿足高鎳三元材料的制備要求。
另一方面，高鎳三元材料的研發(fā)制備和批量生產(chǎn)也對正極材料企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新、工藝升級、資金投入和市場開拓等方面也產(chǎn)生了巨大壓力，這也意味只有少數(shù)實力雄厚的正極材料企業(yè)有能力在該領(lǐng)域展開競爭。
制造工藝短板突破困難
需要注意的是，盡管高鎳三元正極材料瓶頸可以通過進口暫時解決，但高鎳三元電池制造工藝技術(shù)尚未突破依然是阻礙高鎳三元電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。
“高鎳三元電池的產(chǎn)業(yè)化并不僅僅取決于正極材料的突破，其它材料的合理搭配、電池制造工藝和包覆工藝升級、電池的安全性和一致性問題解決等都有很大的影響?！北本┎ㄊ款D電池技術(shù)有限公司高級總監(jiān)馬俊峰指出，高鎳三元材料電池的制備工藝難度較大，這對動力電池企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)線改造提出了很高的要求。
馬俊峰表示，北京波士頓在三元鋰電池領(lǐng)域擁有核心競爭優(yōu)勢，在高鎳三元電池方面也進行了多年研發(fā)布局，目前正處于中試階段還未量產(chǎn)。
“高鎳三元電池的制造對水分比較敏感，目前還沒有完全成熟可靠的解決方法?！鄙钲谑斜瓤穗姵赜邢薰靖笨偛昧纸ū硎?，盡管目前高鎳三元材料電池尚無法大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，但在未來將會成為電池技術(shù)路線的主流而擁有廣闊的市場。目前比克的高鎳三元材料電池已經(jīng)接近量產(chǎn)。
業(yè)內(nèi)人士表示，盡管目前高鎳三元材料電池還無法大規(guī)模量產(chǎn)應(yīng)用，但隨著電池企業(yè)制造工藝和高鎳三元材料的瓶頸突破，未來2-3年業(yè)內(nèi)將會實現(xiàn)高鎳三元材料電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
屆時，在高鎳三元電池領(lǐng)域率先進行研發(fā)積累的動力電池企業(yè)將占據(jù)先機，獲得更多競爭優(yōu)勢。
