“高镍”势不可挡？全球首款90%含镍量电池商业化启动 续航将达700公里

1. “高镍”势不可挡？全球首款90%含镍量电池商业化启动 续航将达700公里

  《科创板日报》（上海，研究员 何律衡）讯， 据韩媒报道，韩国锂电池巨头之一SK Innovation近日表示，已商业化了其研制的全球首个镍含量为90%的NCM9½½电池，福特计划于2023年发布的F-150电动皮卡有望搭载该电池登陆市场。
   据SK Innovation官方透露，NCM9½½电池是指正极材料为镍、钴、锰的锂电池，三种元素含量分别为90%，5%，5%。研究资料显示，一般来说，电池中镍含量越高，电池的能量密度越大，但镍含量过高会导致电池稳定度下降，钴在三元结构中就主要起稳定结构的作用。
   也正因如此，即使钴价已成为制约电池降本的重要原因，目前为止，三元电池仍然主要采取NCA以及NCM811方案。
   而此次SK Innovation研发的NCM9½½电池，在对隔膜技术进行改进、进而增强电池稳定性的基础上，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，减少充电时间，更重要的是，大大降低了成本。
   目前，SK Innovation的第二家美国工厂已于上月破土动工，该工厂将专门用于生产高镍NCM电池。其第一家美国工厂则用于生产NCM811电池，为大众的20万辆电动 汽车 供货。两家工厂均将于2023年前建成，届时，SK Innovation仅在美国的年产能就将达到21.5GWh，全球范围内则将达到71GWh。
   值得一提的是，刚刚荣登上半年锂电池装机量全球第一的LG化学上周宣布，其与高通联合研发的NCMA高镍电池量产计划有望提前至明年；此外，马斯克近日在第二季度财报电话会议上称：“如果您以环保的方式高效地开采镍，特斯拉将在很长一段时间内为您提供一份巨额合同，”再次强调了镍对于动力电池的重要性。
   数据显示，从2018年开始，高镍渗透率不断提升，高工锂电预计2020年国内高镍NCM811及NCA市场应用占比有望达到26.29%，对应正极材料需求量约7万吨，2025年占比有望超过60%，对应正极材料需求量近40万吨。
   财通证券分析师李帅华7月23日研报指出，特斯拉和国内主流电池厂都在推动高镍电池材料的发展和应用，高镍正极材料将是未来动力电池发展的大趋势，并预测，镍在动力电池需求量将从目前的4万吨增长到2030年的80万吨，年均复合增长率达到35%。

2. 「热点分析」高镍电池：开启了电动汽车动力的新纪元

根据韩国电池业界分析，明年电动 汽车 的电池将会朝着含镍90%以上的高镍电池的方向发展。明年使用新材料大幅提高能源密度的电池将进入市场，因为这种新型电池能够很大程度地提高电动 汽车 的行程，所以电动 汽车 厂商也将加速让搭载这种电池的新车种面世。
  
 
  
     
 
  
  
 首先，在新年里将第一个开始发生变化的是LG能源技术与E&F合作生产的镍、钴、锰、铝（NCMA）电池。LG能源技术将在世界上首次把NCMA电池投入市场。该电池把镍的比重提高到了90%，并添加铝成分用以加强稳定性。这款电池计划将装载在特斯拉的电动 汽车 上。
  
 可以说，LG能源技术的NCMA开启了先河，把电池的镍含量提高到90%。电动 汽车 电池中的镍材料是最核心的素材，能量密度决定于镍含量的高低。随着镍含量的升高，锂离子就开始更多地发生移动，从而生成了电。也就是说，电动 汽车 所搭载的电池中的镍的比重越高， 汽车 的行驶距离就会越远。
  
 但是，要想增加镍的比重则需要具备高超的技术能力。电池里的镍含量越高，就会造成大量的锂离子向阴极移动，电池就会出现结构性不稳定的问题。特别是原料合成、水分控制等技术的难度是非常高的。
  在很长一段时间内，电动 汽车 的电池的发展都没有做基本结构的改变，仅仅是提高了某些原料的含量，即使是这样也被限制在了一定的水平之内。例如，NCM 622（镍60%，钴20%，锰20%）电池中，含镍80%的NCM电池虽然成功地进行了批量生产，但仍然没有突破提高镍含量的壁垒。因此，LG能源技术的含镍90%的NCMA电池进入市场的真正意义，就是它超出了现有电池的技术界限。
  
  同时，引人注目的是，它开启了四元系的电池时代。而当前的大部分电动 汽车 的电池都是以镍、钴、锰为中心的三元锂电池。LG能源技术在提高镍含量的同时，将高价的钴的含量降低到了5%以下的最低水平。通过提高铝含量，降低了电池制造价格，还加大了功率输出。每吨铝的价格为1500美元，比钴便宜2 0倍。所以，产品定型后的NCMA体现了一个成功案例的典范。
     
 业界认为，装上90%的高镍电池的电动 汽车 的行程将超过600公里，比现在增加100公里以上。从首尔到釜山的直线距离约300公里，充一次电就可以跑一个来回；只要充满电，就可以走到韩国的国任何一个地方。
  
 因为有了这样一个好处，所以在电池业内，大家都会把精力都投入到提高电池的镍含量上面。随着NCMA迈出了第一步，NCMA电池也将被大量采用，而在高镍技术上面的竞争也将会更加激烈。
  
 实际上继特斯拉电动 汽车 之后，美国通用 汽车 公司在明年下半年也计划使用NCMA电池。通用 汽车 公司正在和LG能源技术在美国组建电池合作公司，计划在当地生产出NCMA电池使用到自己的电动 汽车 上。预计装载的车型包括中大型电动敞篷货车等。所以通用 汽车 公司在推出自己的新车型之前，就已经在忙着NCMA高镍电池的事了。
  
 由于能大幅提高行程的电池开始进入市场，所以，其它电动 汽车 和电池企业也将加快技术开发速度，提高电池的镍含量。
  
 据业界透露，三星SDI计划明年把其成为‘后半代’的NCA（镍、钴、铝）的含镍80%的电池投入量产；SK Innovation也将于2023年将含镍90%的NCM电池投入批量生产。三星SDI和SK Innovation开发和使用80%-90%镍含量的NCA和NCM电池尚属首次。通过增加镍含量，从而提高电动 汽车 的电池性能，才能拉升电动 汽车 的销量。
  
 三星SDI的NCA电池的阳极材料是高纯度的。他们的目标是在NCA电池系列里，把镍含量提高到88%的业界最高水平，从而延长电动 汽车 的行程。他们用铝代替锰，把镍含量提高上来，同时解决了安全问题。三星SDI战略是使用NCA电池拿下电动 汽车 的电池市场。
  
 SK Innovation的计划是利用含镍90%的NCM圆盘电池攻占电动 汽车 的电池市场。他们正在推进的NCM圆盘电池是NCM 811电池的后续型号，它成为镍含量最高的高镍电池。

3. 高镍电池之路一步慢步步慢绝不能慢

世界上第一辆现代电动汽车——通用EV1在1996年亮相时采用了32块铅酸电池作为主能源，一次充电可以行驶144公里。在其后的24年时间里，动力电池走上了从铅酸电池到镍氢电池、锰酸锂电池、镍钴铝酸锂电池、磷酸铁锂电池直至高镍电池的发展道路，如今的量产纯电车型在先进的动力电池技术加持之下续航里程已经突破了700公里。
从终端消费者的实际需求及国际国内车企的产品开发规划来看，700公里及以上续航的车型将会成为主流。基于此，高镍体系动力电池正在成为产业发展的一致共识和突围方向。这个市场也成为中外动力电池厂商的必争之地，容不得入局者有一丝懈怠。
高镍电池有多高？
动力电池量产应用中技术最高那么高
所谓高镍电池，顾名思义即电池的电极材料中镍的比例较高。其发展背景在于此前市场上主流的电芯技术路线多半围绕磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料几种展开，由于其中钴的价格过高使得电芯成本居高不下，电池厂商们不得不以各种形式尝试降低钴的比例。而钴的价格过高这个问题则由于其主要产地刚果政局不稳，且当地限制钴矿石出口，而成为一个无解的问题。于是，NCM811电池应运而生，简单地说，也就是正极材料中镍、钴与锰的比例变成了80%、10%与10%，不但降低了钴的比例使得成本可控，更在一定程度上保证了电池的能量密度，极大地提升了电池的续航里程及电池的使用循环寿命和安全性。

高镍电池对于传统电芯技术的挑战有多大？事实上，有你想象力的上限那么大。高镍锂电从原料到电芯的制作过程远比其他形式的电芯更加困难，其难度不仅仅在于高镍材料的碱度更高，如何克服材料的氧化性也是一个挑战，许多致力于研发高镍三元材料的动力电池厂商都在这两个问题面前无法再进一步。
在宁德时代之前，高镍三元电池只能用于圆柱电池，由于高镍电池的负极采用硅合金，将硅合金装进方形电池中的难度远远高于高镍化本身，这一难题直至宁德时代成为全球首家在方形电芯上量产高镍811的公司才得到解决，宁德时代成功地借此将电池系统能量密度提升至170Wh/kg的新高度。
与传统的523相比，尽管811的单吨成本高于前者，但是811的高容量使其可以有效降低单位Wh电池内部正极材料的用量，得益于电池体力能量密度高的811还能摊薄单位Wh结构件用量与生产制造的费用，可以确定的是，未来几年，高镍811是动力电池产业内的降本利器。

在宁德时代之后，高镍电池811技术吸引了全球一线动力电池厂商入局。但几乎每一家的探索都在证明一个事实——在当下电池材料没能真正突破诺贝尔奖范围时，高镍811电池依然是当下动力电池量产技术中最为务实解决电动汽车市场瓶颈的技术解决方案。
高镍电池配套整车品牌有多少？
你能想到的差不多都在了
2018年底，蔚来汽车创始人李斌在新品发布会上表示新车型ES6将搭载NCM811电池，拉开了高镍811电池配套整车品牌的大幕。几个月后，先是广汽新能源宣布采用宁德时代提供的NCM811电池，紧随其后的便是华晨宝马X1混动里程升级版成为全球首个应用NCM811电池的插电混动车型。然后我们便看到华晨宝马5系混动、蔚来ES8、威马EX5、小鹏G3、合创007以及北汽、江淮、上汽、东风、合众、爱驰等一众车型与品牌纷纷加入了NCM811的行列。你看看，国内的新能源车企还漏下了谁？
自从2019年新能源汽车厂商们开始将自家车型的续航里程纷纷提升至500公里甚至600公里以上开始，较磷酸铁锂电池续航能力更强的NCM811电池便成为不二之选。
传统外资品牌也将高镍811作为接下来动力电池选择的共识。宝马在X1与5系混动车型之后再次将宁德时代的NCM811电芯搭载于全球车型中型电动SUV iX3之上，特斯拉、奔驰、大众、现代、日产与通用等外资巨头也先后宣布将导入高镍电池体系，毕竟在他们眼中，能够兼顾降低成本与提升续航里程，再没有比高镍电池体系更加合适的选择了。

从2019年的高镍电池装机量数据来看，全年的装机量约在3GWh左右，宁德时代便占据了半壁江山。据预测，疫情过后，全球新能源汽车市场对于高镍电池的需求仍将进一步增长，必须注意的一点是，此前在高镍电池领域垄断国际市场的日韩动力电池企业必然会加快对中国市场的渗透，届时中国的动力电池企业凭什么保证在竞争中不落下风乃至战而胜之？
高镍电池的竞争有多惨烈？
一步慢步步慢绝不能慢
正如刚刚提出的那个问题，日韩动力电池企业正在对中国市场虎视眈眈，刚在全球动力电池领域占据一席之地的中国，如何才能保证在此轮技术升级中不再失守阵地？
事实上，日韩动力电池企业已经通过欧洲市场的份额增长开始对中国动力电池企业的围堵，雷诺ZOE和奥迪e-tron等在欧洲畅销的车型都带动了LG电池装机量的增长。宁德时代董事长曾毓群甚至做好了最坏的打算——欧洲2020年的电动汽车销量超过中国。而在国内市场，松下与LG凭借配套国产特斯拉Model 3也使自家的高镍电池装机量大幅提升。

中国动力电池企业不仅仅面对着市场的激烈竞争，在决定未来的技术领域也有着更接惨烈的竞争，这同样来自于日韩两国动力电池企业的技术压力。以NCA为技术主导方向的日本企业，与以NCM加上NCA为技术路线的韩国企业一道，拿下了近乎全部配套NCA产品的乘用车国际品牌。而且日韩动力电池企业中的代表LG化学和SKI都已经完成了NCM811电池的量产，并宣称正在研发镍含量更高的电池，以进一步摆脱对于钴的依赖。
其中SKI已经准备于2020年内开始生产NCM比例为90%：5%：5%的新一代高镍电池，并计划于2021年将其进行商业化。LG化学、三星SDI和松下等日韩动力电池企业同样没有放松在无钴电池领域的研发，LG化学将于明年开始为通用汽车提供镍含量为90%的NCMA电池，松下也将为特斯拉提供的高镍电池中钴的含量降至了5%以下，三星SDI则宣布将扩建匈牙利工厂以在明年生产镍含量超过80%的方形NCA-Gen5电池。
所有的技术竞争在当下都瞄准了高镍电池这个目前量产电池中技术最为领先的方向，谁能率先将钴的含量进一步降低，便能率先完成成本的进一步降低与能量密度的进一步提升，谁便能成为动力电池市场的全球领头羊。对于以宁德时代为代表的中国动力电池企业来讲，必须在坚持高镍电池的技术路线前提下专注于技术的研发，才能在激烈的竞争中立于不败之地，否则便会一步慢步步慢，所以绝不能慢。
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