
雖然把電池能量密度弄得太高,可能就容易出現起火等安全問題。但是高能量的“珠穆朗瑪峰”還是必須要爬的。通常來講,NCM電池要實現更高能量密度,目前主要有兩種實現路徑,一種是簡單粗暴式的增加鎳含量的NCM811,另一種是走高電壓中鎳的NCM5系或6系路線。
就如今看來, LG新能源、寧德時代等曾經急不可耐要推出的NCM811似乎并不順利,甚至有些“欲速則不達”。而高電壓中鎳似乎有借機上位之勢,成為攀登能量密度高峰的主力之一。
今年上海車展上,幾何汽車全新改款車型幾何A Pro正式上市。首次搭載了鎳55新型NCM523電池,擁有183Wh/kg高能量密度、70kW/h高容量電池包,NEDC基準續航提升到600km。此前,吉利已經基于高電壓鎳55電池技術推出了幾何C,其動力電池能量密度包為183.23Wh/kg,NEDC續航里程550公里。
除此之外,吉利今年重點推出的極氪001搭載最大100kWh的電池包,也是采用NCM523高電壓技術,其NEDC續航達到712km。由于使用了4.35V高電壓單晶電池方案,較普通三元鋰電池的4.2V高出0.15V,獲得更高的電芯能量密度,可達250Wh/kg。
值得一提的是,去年11月,蔚來汽車上線了100kWh電池包,電芯采用了寧德時代鎳55三元電芯。而寧德時代此前為榮威ER 6配套的高電壓NCM523電池,系統能量密度已經提升到180Wh/kg以上。而上述提到的幾何C,電池供應商也是寧德時代。
今年3月,動力電池新勢力領湃新能源也發布了一款高電壓中鎳VDA355電池產品,能量密度達240Wh/kg以上。模組結構件采用輕量化設計、采集線集成化設計等技術,使其能量密度超過222Wh/kg,可滿足目前主流的500-600公里長續航車型要求。據悉,目前該產品已經完成了階段性試制和驗證,并將于今年量產。
此外,去年欣旺達對外發布“不起火”電池包,其電芯也是5系的高電壓三元材料鎳5X。同時,瑞浦能源也推出了高電壓4.35V Ni55+石墨體系產品,相關產品電芯能量密度已做到245Wh/kg,且開始批量裝車應用。
01、NCM811“欲速則不達”
實際上,在中鎳5系受追捧之前,高鎳NCM811才是當仁不讓的“高能量”香餑餑。早在去年7月,寶馬旗下首款純電SUV--iX3全球首發,搭載了寧德時代提供的NCM811電池。此前,寧德時代曾于2019年年初公開宣稱,公司811產品已量產。除了寶馬iX3外,蔚來ES6、小鵬P7、合眾U、金康SF5等不少電動車型,也都搭載寧德時代811電池。
除此之外,遠景AESC早在2017年就開始布局NCM811電池;蜂巢能源在2019年就亮相了其研發的86Ah 2C 快充電芯,正極材料采用NCM811體系;國軒高科此前曾表示,預計到2020年實現三元811軟包電池量產;而力神電池研發的NCM811電池技術也不斷取得突破并裝機。
此外,孚能科技、億緯鋰能、比亞迪、塔菲爾、桑頓新能源、鵬輝能源、卡耐新能源等電池生產企業在NCM811研發上的進程也都在加速。不過,雖然眾多企業紛紛發力811,但是目前實現裝機的并不多,而且由于安全問題頻發,裝機情況遠不及預期。
根據相關報道,自去年5月起,廣汽新能源AionS發生了多起自燃事故,其搭載的動力電池即為NCM811電池,盡管當時官方并未指出具體成因,但是坊間分析或與811電池有關,這愈發加重行業和消費者對于811電池安全性的擔憂和疑慮。
而從國際上來看,電池企業對NCM811持謹慎態度。SKI早在2017年就曾對外宣布將量產NCM811電池,不過后來又宣布推遲量產;2019年現代發布Kona 純電動SUV,將采用LG生產的NCM 811軟包電池,但LG后來也表示將推遲量產;而三星SDI表示,目前給車企供應的電池只是NCM622,而NCM811則要到2021年以后。
值得注意的是,此前有傳言稱,寧德時代將放棄研發多年的NCM811電池。但寧德時代相關人士表示,不會放棄NCM811電池的研發,NCM811電池是占領高端市場的必由之路,且NCM811還遠沒有達到技術天花板,將來續航里程達到800公里、1000公里也有可能。
此后,寧德時代董事長曾毓群宣布,“我們設計開發的811三元電池系統,可輕松通過熱擴散測試,時間不是5分鐘,而是永遠不起火。”雖然如此,但是行業內811高鎳電池裝車延緩,卻是不爭的事實。
02、高電壓中鎳5系“后來居上”
NCM811“欲速則不達”,而中鎳5系卻后來者居上。對此,業內分析指出,單晶材料相對于傳統的多晶材料更適合做高電壓,高電壓的單晶材料,解決了鎳5系三元材料能量密度低的痛點,能夠在接近811能量密度的前提下,同時也兼顧了安全性和成本低的優點。
“正是單晶材料內部沒有晶界的存在,在多次循環后幾乎無粉碎現象出現,對于三元材料的循環穩定性提升明顯,也因此,即便鎳55電芯在持續充放電過程中,被針刺穿也僅僅是發煙、發熱而不會起火燃燒。”業內人士分析道。
據欣旺達相關負責人透露,欣旺達采用單晶高電壓鎳5X體系材料,產熱比其它體系要低至少18%;熱穩定性(熱失控溫度)也比其它體系高30%以上;能量密度方面,由于單晶材料電壓更高,通過提升單晶材料電壓,鎳5X能量密度已經接近目前的高鎳材料體系。
領湃新能源董事長徐煥新也表示,公司之所以選擇高電壓中鎳作為第一款主打產品,主要是基于兩個方面的考慮:首先是能量密度高,通過高電壓和中鎳結合,能夠達到高鎳體系的水平。第二是安全好,安全是整個汽車行業面臨的最大挑戰,而中鎳的安全性會比高鎳體系更有優勢。
而在成本方面,目前鎳55三元單晶高電壓材料成本要比NCM811低15%左右。蔚來汽車總裁秦力洪曾透露,目前采用NCM811電芯的蔚來84kWh電池包,單位成本要比采用鎳55電芯的100kWh電池包和采用傳統NCM523電芯的70kWh電池包都要高。
雖說如此,但業內人士認為,NCM811電池在能量密度、成本等方面的潛力尚未完全釋放出來。因此,從長遠來看,所謂的中鎳電池取代811電池只是一段插曲,動力電池向高鎳低鈷發展的中長期趨勢并未改變。