宁德时代三元锂电池原材料的简单介绍

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宁德时代能否通过麒麟电池保住动力电池“一哥”地位?

6月23日,宁德时代发布了 CTP3.0麒麟电池,系统集成度达到了世界最高水平,电池体积利用率突破72%,电池密度达到255 Wh/kg,电池续航能力达到1000公里,预计在2023年量产。宁德时代称,麒麟电池采用全球领先的电芯大面积冷却技术,可支持5分钟快速热启动和10分钟快速充电。与特斯拉4680系统相比,相同化学体系、相同电池包尺寸的麒麟电池包提高13%。

受上述消息影响,锂电池产业链大幅拉升。银轮股份涨停,科创能源、铭利达、富临精工、瑞泰新材等个股随之大涨。前段时间市场一直热议比亚迪、LG等锂电池制造商是否会逆袭,究竟宁德时代能否通过麒麟电池保住动力电池“一哥”地位,本文将进行解析。

原材料价格开始下降,三元行业景气度修复

三元行业的景气度开始回升。根据中国 汽车 动力电池产业创新联盟的数据,到2022年5月,国内三元电池和铁锂电池的产量分别为16.3 GWh和19.2 GWh,同比增长58.2%,同比增长3.3%;三元电池同比增长8.3%,铁锂电池同比增长10.2%,同比增长15.1%。5月,三元电池产量占45.8%,装机量占44.7%,比上月提高了10%以上。

三元电池的快速修复预计主要是由于以下原因:

1)主要金属镍、钴价格下降,以及中镍高电压技术大规模应用,使得三元电池和磷酸铁锂电池的成本差距不断缩小;

2)一季度以来镍、钴价格快速上涨,电池厂下游以去库存为主,四五月份价格回落,有一定的补库存需求。

铁锂电池和三元的价差开始缩小。到2022年5月,方型三元和铁锂动力电芯的价差已收缩至0.08元/小时,前期高点为0.18元/小时,主要原因可能是原材料价格的波动。5月,三元正极主要原材料 Ni、 Co、 Mn分别下降了6%、9%和6%,而作为主要原料的磷矿价格持续上涨。经测算,硫酸镍、钴的价格每吨下降5000元、10000元,对应的NCM523成本将分别下降10元、17元/吨。从中长期看,随着新增产能项目逐步投产,镍、钴价格处于下行区间,未来三元成本还会进一步下降。

三元材料的升级,降低成本的路径更加清晰。目前三元材料升级的主要途径有高镍化和高压化。两种方法分别提高了材料的镍含量,提高了电压平台的材料比容量。此次宁德时代发布的麒麟电池便是有这个优点,磷酸铁锂系统能量密度160wh/kg,三元高镍可达250wh/kg,较4680电池多装13%的电量。

总结来看,受益于原材料价格的下行趋势,宁德时代的劣势影响逐渐减弱,而且三元锂电池相比磷酸铁锂具有更多的优势使宁德时代的新产品竞争力大幅提高。

此次麒麟电池的指标整体超预期。大于1000km续航、255wh/kg系统能量密度(超5wh/kg)、72%体积利用率超5%,来自电芯倒放+多模块共用底部空间(6%);水冷板效果超预期,水冷面积扩大四倍,水冷板用量扩大两倍,原预计两排电芯间插入一排水冷板,发布时为一排电芯插入一排水冷板,每个电芯两侧均有水冷板,水冷板数目/效果超预期(电芯间取消隔热层,源于对水冷效果的信心)。

该电池有三大技术革新:

1)多功能弹性夹层三效合一:取消横纵梁、水冷板、隔热垫原本各自独立的设计,集成为多功能弹性夹层,内置微米桥连接装置,配合电芯呼吸进行自由伸缩,提升电芯全生命周期可靠性;

2)重构水冷系统:首创电芯大面积冷却技术,四倍换热面积打造极致液冷工艺,电芯控温时间缩短一半,导热效率提高50%,实现5分钟快速热启动和10分钟快充工艺,有效阻隔电芯异常热量传导,实现预警控温;

3)空间共享:电芯排列采取倒立排列,开创性地让多个模块共用底部空间,将结构防护、高压连接、热失控排气等功能进行智能分布,进一步增加了6%的能量空间。

与同类竞品进行横向对比可以发现:麒麟电池综合性能优异,能量密度优于特斯拉4680,系统能量密度达到255Wh/kg;CTP3.0助力世界集成王者,体积利用率72%;液冷工艺优异,导热效率提高50%,助推4C快充突破瓶颈,构建续航、快充、安全、长寿命的材料/结构创新王者。

有利于加速4C超级快充的迭代,可拉动快充锂电材料需求,如高镍单晶正极(容百 科技 )、快充负极(璞泰来、杉杉股份)、电解液添加剂LiFSI(天赐材料)、导电剂(天奈 科技 )等。

三元锂电池北方冬天能用吗

【太平洋汽车网】三元锂电池北方冬天不能用,锂电池在寒冷的情况下对续航里程是有较大影响的,锂电池在冬天续航能力会下降。

继“茶叶蛋"和“涪陵榨菜”之后,台湾“专家”的这番评论再次引起热议。吃瓜群众表示,“专家”很可能是为了碰瓷骗电池,纷纷提醒宁德时代不要上当。图片:观察者网被批为落后技术的磷酸铁锂表示不服,龙头大哥宁德时代更加不服,立马“请”出了朋友们来评理。

各配套了宁德时代电池的车企官博也纷纷仗义执言,并顺手打起了自家的广告。

宁德时代在2019年无论磷酸铁锂还是三元锂电池,均在国内所有排名第一。事实上,论出货量宁德时代还是全球第一。

虽然“专家”对宁德时代的认知很滑稽,但是他说到的特斯拉的优势在于其装载的三元锂电池,也有一定道理。卓越的三元锂电池在帮助特斯拉打造全球第一电动车品牌中扮演了重要角色。今天,就来聊一聊“专家”口中的最强电池——三元锂电池。

何为“三元"三元锂电池(TernaryLithiumBattery),是指以镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂为正极材料,以石墨为负极材料,以六氟磷酸锂为主的锂盐作为电解质的锂电池。

三元锂电池的构成。

锂电池的常用命名方式主要有两种,

一是以电池中正极元素来命名,

二是以电池最核心的反应机理和特征来命名(如柔性电池、固态电池)。三元锂电池,采用的就是以其正极材料来命名,因为其正极材料包含了镍、钴、锰/铝三种金属元素,因此得名“三元”。需注意的是,钛酸锂电池是个例外,虽然其正极也有三种金属元素,但其负极是钛酸锂而不是一般的石墨,所以不属于一般的三元锂电池。

取一个琅琅上口、易于传播的好名字非常重要。如果BMW不叫“宝马”,而叫“巴伐利亚发动机制造厂股份有限公司",估计在华销量要减一半。

其正极材料中,镍主要作用是提升电池的体积能量密度,是提升续航里程的主要突破口。钴可以抑制阳离子的混排,从而提高起到提升稳定性和延长电池的寿命的作用,此外,其也决定了电池的充放电速度和效率(倍率性能)。锰或铝的作用在于降低材料成本,并且可以提高电池的安全性和稳定性。

圆柱型三元锂电池。

(图/文/摄:太平洋汽车网问答叫兽)

三元锂电池不安全为什么还用?

原因就在于三元锂电池固然储能密度遥遥领先,在不加大车重的情况下能带来更好的里程表现。但是就像硬币的两面,高镍低钴三元锂电池热失控温度相当低,导致自燃事件频发,除了特斯拉 NCA811 电池外。还有宁德时代 NCM811,严重威胁到车主用车安全。这里说到的811电池就是其正极材料中镍钴锰的含量,按照80%:10%:10%的比例构成的三元锂电池,是目前最高能量密度与最高技术含量的锂电池。当然,811电池存在的安全隐患也要比其他电池更大。之前的广汽新能源Aion S汽车在无充电的情况下突然着火,搭载的就是811电池,这让Aion S的电池能量密度达到了180Wh/kg。据此往前追溯,三元锂电池还被分为523、622等型号。目前,在新能源动力车型市场中占主流地位的型号是622型,其没有811电池那么激进,因此安全性方面的表现也更加可靠。其实,客观来说电芯的安全性较弱,并不代表整个电池包就不安全。举个例子,就好比一个穿了铠甲的骑士和赤膊上阵的骑士,在战场中必定是有盔甲的骑士更加安全。宁德时代就是给三元锂电池穿上了铠甲(电池包),因此它是安全的。而比亚迪的意思是,刀片电池本身就非常安全,我在给它套上铠甲那岂不是更加安全可靠。

宁德时代比亚迪隔空斗法背后:三元锂真要玩完了?

电动 汽车 上普遍搭载的三元锂电池,要被淘汰了?

5月12日,工信部连发三道加急文书,颁布了一系列电动 汽车 强制标准,其中就包括一条“要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间”。

这一条规定对目前使用最广泛的三元锂电池来说,可谓是重大打击。

从此前发生的一些自燃事件来看,车用三元锂电池在发生热失控后,很快就燃起大火,并不符合上述5分钟不起火的规定。

三元锂电池正极材料中镍元素的含量进行提升能够使大大提升电池的能量密度,这也可以为电动车带来更长的续航里程,但镍元素提升之后,电池更容易出现热失控。

与磷酸铁电池相比,在特殊发生热失控后(比如针刺实验),三元锂电池内部的材料会发生分解,并随着发生爆炸。而磷酸铁电池则能保持稳定。

政策之外,三元锂电池还面临竞争对手——磷酸铁电池的新一轮打击。

比亚迪推出的刀片电池,用新的封装方式,大幅提升了能量密度补上了自己的短板,再加上自身拥有更好的安全性和成本优势,迅速崛起。

比亚迪的旗舰电动车——汉,就搭载了刀片电池上市。而特斯拉,也为国产Model 3换上了磷酸铁电池。

新标准和新产品的出现,引起了业内的激烈争论。三元锂电池和磷酸铁电池各自的代表,宁德时代和比亚迪就为这事儿隔空“吵了起来。”

比亚迪在刀片电池发布会上放出针刺实验的结果后,巨头宁德时代表示,电池安全和电池滥用测试是两回事,但有些人把通过滥用测试等同于电池安全。

但随后,比亚迪则强硬回复称“不服?那也来扎一下吧!”。

那么三元锂电池到底能不够通过这个标准?三元锂和磷酸铁到底有何技术差异?三元锂电池是不是真的要被淘汰了呢?从业内专家的评论和各大企业的实际做法来看,其实已经有了答案。

近两个月来已经发生多起电动 汽车 着火的事故,为此,5月12日,工信部连发三道加急文书,颁布了一系列电动 汽车 强制标准,其中就包括一条“要求电池单体发生热失控后,电池系统在5分钟内不起火不爆炸,为乘员预留安全逃生时间”。

▲工信部颁布了一系列电动 汽车 强制标准

这条强制标准也被认为是针对三元锂电池的,从之前发生的自燃现象来看,多款搭载了三元锂电池的电动车从自燃到着火也就在几十秒内。

比亚迪作为资深的磷酸铁锂电池玩家,在磷酸铁锂电池方面有了比较深的研究,3月份曾发布了刀片电池。在发布会现场,比亚迪副董事长何龙表示:“几乎所有你能想到的电动 汽车 品牌都在和我们探讨合作。”

比亚迪总裁王传福在刀片电池的发布上表示,在国内的新能源乘用车领域,多个企业间存在续航攀比的现象,而提升续航的主要方法就是提升动力电池的能量密度,这就导致了电池行业的发展跑偏了。

车企普遍选择了能量密度更高的三元锂电池,并且还在持续增加电池的能量密度,这就导致了电动 汽车 的自燃事频频发生。

随后比亚迪还放了刀片电池和三元锂电池在针刺实验下的不同结果,结果显示,三元锂电池在针刺实验下很快就爆炸了,表面温度超过500摄氏度。

这也被外界视为比亚迪向宁德时代发起的挑战,之后宁德时代的董事长曾毓群亲自回应称:“电池安全和电池滥用测试是两回事,但有些人把通过滥用测试等同于电池安全。”

之后,比亚迪销售副总经理李云飞在微博上发文称:“不服?那也来扎一下吧!”,这一回应算是将两者之间的暗战提升到了明战的状态。

▲比亚迪销售副总经理李云飞微博回应

5月22日,宁德时代发布了一则视频,视频显示,在进行针刺实验时,钢针并没有穿过电池包,而且还被电池外包装的钢板折断了。

但视频发出后,也引起了部分网友的不满,有网友认为,针刺实验的本质是为了模拟电池短路,而不是刺进或刺不进,还有人称宁德时代掌握了电池外壳的核心技术。

▲网友对宁德时代视频的调侃

既然目的没达到,5月23日晚上,宁德时代又放出了一则视频,视频中,宁德时代的5系和8系三元锂电池都成功通过了针刺测试,这两款电池在针刺和静止1小时后,电池未出现剧烈的升温和爆炸现象。

在视频的最后,宁德时代表示:“宁德时代早在2017年就已经掌握了三元电芯通过针刺测验的技术,但是为什么没有推广?通过针刺测验=电池安全吗?”

目前,李云飞又回应称未发生短路的话针刺测试就已经失败了,而宁德时代方面还有消息传出说要放出第三则视频,国内动力电池行业的两个巨头之间的争论还将继续。

但搭载了三元锂电池的电动 汽车 屡屡发生自燃,磷酸铁锂电池和政策的一步步打压也都让三元锂电池处在风口浪尖,那么为什么会出现这样的情况呢?

要想搞明白三元锂电池现在处境的原因,还需要从三元锂电池的自身来说起。

安全性不强是目前三元锂电池最显著的问题,由于NCM电池的用户比较多,我们主要来看一下这种电池,根据镍与钴、锰元素比例的不同,NCM电池又可以分为两类,一类是镍锰等量型,另一类是镍锰不等量型。

如NCM424和NCM111就是典型的镍锰等量型电池,但随着车企对电动车续航能力要求的提升,三元锂电池的能量密度不断推高,高镍路线也不断明确。

所以以NCM523、NCM622和NCM811为代表的高镍型三元锂电池是目前电池厂的主流路线。由于提升镍元素可以让电池具备更高的容量,所以现在电池厂都已经在生产容量最高的NCM811电池了。

▲宁德时代动力电池

而在8系三元锂电池之后,镍元素含量超过90%的9系三元锂电池正在蓄势待发。据高工锂电报道,知名锂电材料供应商格林美目前已经完成了镍元素摩尔比例分别达到90%、92%、95%的Ni90、Ni92、Ni95等三元前驱体材料的研发与量产。

但凡事都有正反两面,随着能量密度的不断提升,电池的安全隐患也在与日俱增。

有研究表明,随着三元锂电池正极材料中镍元素的富集,电池的容量保持能力与热稳定性出现了下滑。

当NCM三元锂电池正极的镍含量超过60%,NCA三元锂电池正极的镍含量超过80%,在经过一定次数的循环后,电池正极材料中的微裂纹显著增加,电极阻抗增大,正极开始向电芯中析出大量的氧气。而且在电池温度达到250摄氏度~350摄氏度时,三元锂电池内部的化学成分就会发生分解。

这一现象会造成两个后果,一是由于微裂纹增加,电池的寿命会受到影响;二是由于氧气的出现容易导致电池热失控的产生,而热失控则会引发电池起火爆炸。

而磷酸铁锂电池则是采用了磷酸铁锂作为电池的正极材料,磷酸铁锂晶体中的P-O键难以分解,就算是在非常高的温度或者过充的时候也不会结构崩坏,当电池的温度处在500摄氏度~600摄氏度的高温时,其内部的化学成分才开始分解。

正是这一特性才使得磷酸铁锂电池的使用寿命会更长,而就算发生了热失控的现象,磷酸铁锂电池也不会像三元锂电池那般容易着火。

▲比亚迪刀片电池和其他电池的针刺测试结果对比

即使发生了着火现象,磷酸铁锂电池也更容易处理,磷酸铁锂电池的燃烧需要外部提供氧气,一旦切断了氧气,火就可以熄灭,所以常规的灭火方法都可以灭火。

而三元锂电池着火后,电池内部还会持续发热,用普通的干粉灭火器能将明火灭掉,但并不能降低内部温度,可能会导致二次燃烧,因而只能用水持续降温灭火,这也会增加灭火的难度。

此外,三元锂电池的成本居高不下也是一个缺点。三元锂电池就是正极材料中采用了镍钴锰或镍钴铝等金属元素的电池,目前国内用的比较多的是镍钴锰(即NCM)电池,而特斯拉采用的则是镍钴铝(即NCA)电池。

▲Model 3

但无论是NCM电池还是NCA电池,都脱不开对钴元素的使用,钴是一种稀缺金属,产量少且分布不均,美国地质勘探局数据显示,全球陆地钴资源的储量约为700万吨,其中刚果(金)的储量占比为52%、澳大利亚储量占比为17%,古巴的储量占比为7%,其他国家的储量则非常低。

正是对钴金属的需求才导致三元锂电池的成本居高不下,据公开资料显示,目前三元锂电池的度电成成本在1000元左右,而磷酸铁锂电池的度电成本可以控制在600元内。

综合来看,三元锂电池的优缺点都很明显,较高的能量密度能够为电动 汽车 提供更长的续航里程,但安全性差也是悬在空中的一把利剑,对于 汽车 来说,安全性又是重中之重,因而三元锂电池受到打压就不奇怪了。

虽然三元锂电池存在安全问题,但是因为其能量密度高,很多车企仍然选择这种电池,但比亚迪的刀片电池基本上解决了能量密度的问题,又拥有更高的安全性,使得磷酸铁锂的市场占有情况也发生了一些变化。

目前,国内的磷酸铁锂电池的装机量开始上升,甚至特斯拉、比亚迪的王牌车型,也开始从三元锂电池换装为磷酸铁锂电池了。

今年3月29日,比亚迪正式发布了刀片电池,并且还表示这款电池将会首先搭载到比亚迪汉上,在采用了刀片电池后,比亚迪汉的NEDC续航里程将超过600公里。

而在2015年,比亚迪推出的宋DM车上也采用了三元锂电池,2017年推出的秦EV和e5车型也采用了三元锂电池,这说明比亚迪也曾在技术路线上进行过纠结。

而现在,比亚迪汉EV、比亚迪宋Plus等旗舰车型都将采用刀片电池,这也可以看出比亚迪坚定了继续走磷酸铁锂电池的道路。

▲比亚迪汉EV

在刀片电池的发布会现场,比亚迪副总裁何龙表示:“几乎你能想到的所有 汽车 品牌,都在和我们探讨基于刀片电池技术的合作方案,相信大家很快就能看到、听到刀片电池更多精彩的消息。”

除了比亚迪,全球第一大的电动 汽车 生产商也将要采用磷酸铁锂电池了。

5月22日,工信部发布了第333批《道路机动车辆生产企业及产品》,其中再次出现了特斯拉Model 3,从申报的信息来看,这款Model 3的电池换成了磷酸铁锂电池。

▲国产Model 3采用了磷酸铁锂电池

据了解,特斯拉的磷酸铁锂电池将会由宁德时代提供,有媒体报道称宁德时代的磷酸铁锂模组度电成本已经降到了500元以内,电池组的成本将会在600元以下。而此前特斯拉所用的高镍三元锂电池度电成本在1000元左右。这样一来,国产Model 3的价格有望进一步下降。

目前,特斯拉的全球销量已经超过了100万辆,而比亚迪电动 汽车 的全球销量也快接近100万辆了,这两家企业是世界上最大的两个电动 汽车 生产商,他们都采用了磷酸铁锂电池,这对于其他车企的影响将会是巨大的,在未来可能会有更多的车企选择磷酸铁锂电池。

正是由于这些原因的影响,目前磷酸铁锂电池的装机量也在稳步提升。中国 汽车 动力电池产业创新联盟公布的数据显示,2020年4月份,国内三元电池装机量约2.6GWh,占比为73.2%,环比增长17.8%。磷酸铁锂电池的装机量为0.9GWh,占比25.8%,环比增长74.1%

虽然目前磷酸铁锂电池的销量提升主要跟商用车产销的增长分不开,但随着国产Model 3、比亚迪汉逐步搭载磷酸铁锂电池,可能将会有更多的车企采用磷酸铁锂电池,磷酸铁锂电池的市场份额也会进一步提升。

看到这里,你可能会问,按这么说三元锂电池是不是就没有希望了,未来终将是磷酸铁锂的天下了吗?

但事实并非如此,很多电池企业已经认识到了三元锂电池存在的问题了,并且已经在积极的寻求解决方法,宁德时代通过加固电池外壳也能应对针刺实验,并且还展示了其三元锂电池通过针刺实验的视频。

不过,目前三元锂电池的发展也确实到了瓶颈,还需要更多的技术突破才能持续发展,而LG化学、蜂巢能源和三星都已经在研究新的技术了。

在今年3月4日通用的“EV week”活动上,通用与它的合作伙伴LG化学一同推出一款新的电池产品Ultium。

▲通用新电池Pack

这款产品的核心并不是被外界吹得神乎其神的电池包技术,其关键在于,Ultium电池的电芯将会使用LG化学最新研发的NCMA四元锂电池。

这款电池的技术原理是通过向NCM三元锂正极材料,混入少量的铝元素,使原本性质活跃的高镍三元正极材料在保持高能量密度的同时,也能维持较稳定的状态。

在这一转变过程中,原本NCM三元体系的Li[Ni-Co-Mn]O2正极材料体系变成了Li[Ni-Co-Mn-Al]O2(正极材料的化学构成发生了改变)。

过渡金属铝元素的加入所形成的Al-O化学键强度远大于Ni(Co,Mn)-O化学键,从化学性质上增强了正极的稳定性,进而使得NCMA四元电池H2—H3不可逆相变的电压在经过多次循环后仍然保持稳定状态,且Li元素在正极的脱嵌过程中不易释放氧元素,减少了过渡金属的溶解,提升了晶体结构的稳定性。

而稳定的晶体结构则减少了充放电循环过程中,正极材料微裂纹的形成,正极阻抗的上升速度得到抑制。

与此同时,有研究表明,NCMA的正极材料放热峰值反应温度为205摄氏度,高于NCA正极材料的202摄氏度与NCM正极材料的200摄氏度,这意味着NCMA正极材料的热稳定性更加优秀。

▲通用与LG合作的电池

值得注意的是,NCMA四元正极材料中,成本最为昂贵的钴元素,含量从NCA/NCM 622中的20%下降至5%,成本进一步降低。按照LG与通用公布的数字,NCMA四元电池的量产成本为100美元(约合人民币694元),而此前,LG化学NCM 622的量产成本约为148美元(约合人民币1027元)。

高能量密度、高稳定性、低成本,原本在NCA/NCM三元锂电池上难以同时实现的特性,在NCMA四元锂电池上达成,对于动力电池产品而言,NCMA的量产将会掀起一股技术路线升级的浪潮。

而5月19日,长城 汽车 的动力电池公司蜂巢能源发布的L6薄片无钴长电芯彻底去除了三元锂中成本最高的钴元素。

蜂巢阳离子掺杂技术采用两种化学键能更大的元素掺杂到材料中替代钴,通过强化学键稳定氧八面体结构,减少锂镍混排,改善了材料的稳定性,可以在4.3V~4.35V电压下稳定工作,使能量密度提高,成本降低。

▲蜂巢能源L6薄片无钴长电芯

同时,蜂巢能源还采用了单晶技术,与多晶材料相比,单晶材料在辊压过程中具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,耐压力强度可以提高10倍。正因如此,无钴材料的使用寿命会更长,电芯寿命也比多晶高镍三元高出70%。

此外,蜂巢能源还采用了纳米网络包覆技术,在单晶表面包覆一层纳米氧化物,可以减少正极材料与电解液的副反应,有效改善了高电压下的材料循环性能。

这三项技术的加持,使得蜂巢能源的无钴电池在三元锂电池的基础上降低了生产成本,提升了电池的安全性和使用寿命,也将会成为三元锂电池的下一步出路之一。

在四元锂电池和无钴电池之外,还有一部分电池企业在研究固态锂电池。顾名思义,固态电池的核心就在于把液态电解质转变成固体电解质。

固态电解质不会发生自燃、没有腐蚀性、不会泄漏和挥发,因为也不会导致车辆自燃,安全性非常高。但目前,固态电池的生产技术还是一大难点,现阶段的固态电解质电导率总体低于液态电解液,现在固态电池的性能偏低。

但三星在今年三月份发出报告称其在全固态电池的量产之路上取得了突破性的进展。

据介绍,三星的全固态电池将实现900Wh/L(区别于Wh/kg的计量单位,因不同材料密度不同,二者不可换算)的能量密度,1000次以上的充放电循环以及99.8%的库伦效率(也可称为充放电效率),我国目前较为先进的固态电池技术虽然同样也能够实现1000次以上的充放电循环,但在库伦效率方面目前还达不到接近100%的程度。

▲三星在《自然-能源》杂志上发表论文

此外,三星通过引入银碳复合负极、不锈钢(SUS)集电器、辉石型硫化物电解质以及特殊材料涂层,对固态电池的负极、电解质与正极进行了处理,有效解决了锂枝晶生长、低库伦效率与界面副反应,这三大固态电池量产所面临的核心问题,推动固态电池技术离产业化更进一步。

总的来看,电池企业们并不愿意舍弃三元锂的高能量密度,所以一直在三元锂电池的变种上下功夫。

随着他们的不断攻坚,四元锂电池、无钴电池、固态电池等新的电池都量产不远了,在下一阶段的竞争中,三元锂电池的变体们还有可能会引领电池产业的发展方向。

关于磷酸铁锂电池和三元锂电池技术争论一直都在,国内的两个动力电池厂商宁德时代和比亚迪此前各自坚定的走差异化道路。

但近些年,虽然三元锂电池的安全事故开始增加,磷酸铁锂电池大有崛起之时,而特斯拉采用磷酸铁锂电池则更加引起了舆论风向。

一时间,三元锂电池将被判死刑,三元锂电池已死等言论层出不穷。但就现实情况来啊可能,三元锂电池仍然是出货量最高的电池类型,磷酸铁锂电池会因为安全性而获得一定的市场,但也无法完全颠覆三元锂电池。

更何况,目前三元锂电池的玩家都还在研究升级三元锂电池,随着更多安全性更高、成本更低、能量密度更高的三元锂电池变种的出现,三元锂电池还将会继续繁荣。所以说,现在给三元锂电池判死刑还为 时尚 早。

宁德时代不只生产电池:190亿投产业链,20亿美债建海外基地

上半年如火如荼的宁德时代(300750.SZ)受到了一则传言的狙击。

近期,广汽新能源Aion S出现多起自燃事故,其搭载的便是由宁德时代提供的NCM811电池。随后,一张微信截图在互联网上流传,两位身份不详的人士在交流中吐露:近来频现的新能源 汽车 自燃导致宁德时代准备逐渐放弃高能量比的NCM811电池技术路线,而这正是公司的核心产品。有媒体直接喊出“车企逃离宁德时代”。受此信息冲击,9月7日,宁德时代一度深跌逾11%,市值损失超400亿元人民币。

在接受出行一客(ID:carcaijing)采访时, 宁德时代相关人士回应,目前包括即将上市的华晨宝马iX3,再到海外订单,811三元锂电池这一面向高端品牌的产品正在逐渐上量。同时,宁德时代也在多线路并行,811电池是宁德时代的主攻战略。在未来,宁德时代还将推出不含镍钴的锂电池,内部命名为“无金属电池”。

三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料锂电池。根据镍钴锰或镍钴铝三种元素配比量不同,可大致分为333、532、622、811等。811三元锂电池,伴随镍的比例更高,钴含量进一步降低,电池能量密度更高,提高了续航里程,降低了电池原料成本。由于其制造工艺要求更高,被视作动力电池生产企业技术实力的象征,也是与传统燃油车市场竞争的有力武器。但是伴随高活性的镍元素比重越大,正极材料的热稳定性就越差,当电池遇到高温、外力等冲击,更容易引发热失控。

在业内看来,811电池经过了国家安全监测,宁德时代采用了特殊的生产工艺、专用产线,绝无可能莫名其妙地轻言放弃。但从某种程度来说,以上风波也体现了动力电池巨头的影响力:资本市场紧盯它的产品技术路线与市场份额,对风吹草动都十分紧张,即便宁德时代长期以来雄踞全球动力电池出货量榜单前列。

为此,宁德时代放出话来,拿出190亿元投资产业链,引得国内A股相关公司股价一路走红;并围绕电池使用环节跨界成立多家公司。面对复杂且不确定性极强的新能源市场,即便是巨头也有着自己深切的忧虑。

“作为第一个吃螃蟹的人,宁德时代不会轻易放弃811电池”,中国电动 汽车 充电基础设施促进联盟秘书长许艳华对出行一客(ID:carcaijing)分析称,811电池自有市场需求,宁德时代巨额投入研发生产前,都经过仔细论证,不会轻易放弃的。

811电池降低了高镍材料中钴的用量,降低了成本,也减少了供应链风险,是目前能量密度最高的电池。最重要的是,高镍电池能够有效提升电动车的续航里程,降低电池成本,提升竞争力,来“打败”传统燃油车。 但因为811电池特性更为活泼,其本身生产难度高、应用难度较大。其主要用于售价30万元以上的豪华车型,车企将其作为车辆 科技 感强、高品质的宣传元素。

中金证券在研报中表示,811代表的高镍路线,兼备了中长期性能提升与成本下降的特性,是全球锂电龙头与国际一线车企的选择趋势。

然而,由于电动 汽车 安全事故频发、加上中央新能源 汽车 财政补贴的退坡,让以811三元电池为代表的高能量密度电池承受了不小的压力,中档车型开始选择更为便宜、成熟的NCM532三元锂电池。

在这背后,近年来业内对动力电池技术路线的争论从未停止。在百家争鸣中,各家企业竞争起来毫不相让。放弃811,意味着否定现有业内的高镍技术路线,毕竟这事关相关链条中的企业生死。

正因如此,传言扇动的翅膀触及了资本市场谨慎的心。此外,也有数位新能源潜在消费者,近日向出行一客(ID:carcaijing)问询宁德时代811三元电池的安全性如何。

在 汽车 行业分析师张翔看来,“搭载宁德时代811三元电池的新能源车,都是经过国家安全检测的,因为几起未查明缘由的安全事故就抵制811三元电池是不对的。”

除未来市场对电池需求的不明朗外,来自LG等海外电池商及国内其他电池企业的威胁也是宁德时代不可忽视的风险。

一方面,LG化学上半年以全球电动车电池市场24.6%的全球电池市场份额超过宁德时代;另一方面,近年来大众控股国轩、宝马牵手欣旺达、奔驰联姻孚能 科技 等新闻层出不穷,动力电池此前稳定的市场格局已经生变。

接近双方的知情人士告诉出行一客(ID:carcaijing),今年上半年,在新冠肺炎疫情肆虐下,LG在海外市场加持下拿下了销冠。总体来看,其与宁德时代的市场差额极小,伴随中国新能源 汽车 消费的快速回暖,全年的动力电池销冠最终花落谁家尚无定论。随着国内动力电池供应走向全球化,以及整体电池技术逐渐越过车企可接纳的门槛,已趋于稳定的锂电格局将再次充满变数。

宁德时代对此有着清晰的认识。早在2018年,国内新能源 汽车 销量如日中天,车企间流传着手提钱箱去抢宁德时代优先供货的段子。彼时,就曾有多位宁德时代的研发人士对出行一客(ID:carcaijing)疑惑,新能源 汽车 真实消费需求究竟如何,并探讨对扩产的看法。

汽车 业正身处百年未有之变革。新能源 汽车 市场需求和技术路线更是十分复杂、不确定性很高,但也给了产业界重新梳理格局的空间。目前看来,宁德时代正主动面向上下游展开布局。

8月11日,宁德时代发布公告称,将以证券投资方式对境内外产业链上下游优质上市企业进行投资。投资总额不超过190.67亿元人民币,其中境外投资总额不超过172亿人民币。

一石激起千层浪,宁德时代对产业链的巨额投资掀起了证券市场的狂欢,此后数日,先导智能(300450.SZ)、格林美(002340.SZ)、容百 科技 (688005.SH)等个股均有不同程度的上涨。与此同时,“宁德时代究竟要做什么”也引发了业内的无限猜想。

张翔告诉出行一客(ID:carcaijing), 过去宁德时代是将自身定位为小供应商来进行布局,如今宁德时代已是国内龙头,并已面向全球市场,必须对供应链重新梳理和调整,才能应对更广阔的市场。

宁德时代并不满足只做电池制造商。

在业内看来,已经成为巨头的宁德时代希望通过投资带动上下游发展,巩固自己的护城河;也有人认为,这是宁德时代在为未来造车做技术储备。

9月8日,宁德时代首席财务官郑舒在与美元债投资者举行的电话会议上称,公司已获批取得20亿美元(约合人民币136.71亿元)外债额度,具体发行金额将视市场情况而定,发行期限将分为5年和10年期来做安排。 这是宁德时代在境外债券市场的首次亮相。

“20亿美元的美债,主要用于建设海外生产基地,补充运营资金” ,出行一客(ID:carcaijing)从一位参加宁德时代美债路演的人士独家获悉, 宁德时代的目标是产业链上游,短期内对整车不感兴趣。投资需要监管方过审,暂无投资潜在标的。

宁德时代正用战略性手段对冲电池材料成本波动和供给风险,惠誉评级中国企业研究部董事杨菁和亚太区企业评级董事金泰伦向出行一客(ID:carcaijing)表示,宁德时代通过垂直整合金属矿、电池材料和电池回收业务来进一步降低物料成本、提高运营效率。

在分析机构的眼中,上游金属资源是宁德时代布局的重中之重,钴锂镍这三种资源中国资源储量不足,每年都需要大量的进口。

从实际布局来看,上游材料一直是宁德时代的重点布局对象,宁德时代已在北美、澳洲、印尼等地,通过入股矿业公司、签订合资协议等方式,谋求锂镍钴的稳定供应。

有观点认为,伴随宁德时代的产业投资,会将打破电池材料产业界的平衡状态。已经完成洗牌头部企业呈现一家独大的领域,未来行业集中度有望下降,如隔膜;尚未完成洗牌、企业间充分竞争的领域,未来行业集中度将提升,如电解液、正极、负极。

投资上游企业,能够降低生产成本,提高市场竞争力。据出行一客(ID:carcaijing)了解,宁德时代的投资重心正是海外。公告中“境外投资总额不超过172亿人民币”很好地佐证了这一点。

如今欧洲已经成为新能源 汽车 新的消费引擎。中汽协数据显示,今年上半年,国内新能源车销量同比下滑44%至33.5万辆,而欧洲新能源 汽车 销量同比增长52%,为40.33万辆。LG正是凭借供货欧洲新能源 汽车 市场,迅速提升了全球市场份额。

2020年上半年,LG化学动力电池全球装机量同比增长约84.2%至10.5GWh,以24.6%的全球市场份额超过宁德时代(23.5%),首次成为半年度全球市占率排名第一的动力电池供应商。

由于LG在海外市场布局较早,无论是工厂建设还是车企定点项目,都具备先发优势,而后来者要进入供应链,可能需要经历更为复杂的过程。

2019年10月宁德时代位于德国图林根州的首个海外工厂开工,预计2022年可实现14GWh的电池产能。由于欧洲锂电产业链匮乏,宁德时代德国工厂在正式生产前,确保海外供应链将是重中之重。

一位接近宁德时代的人士也向出行一客(ID:carcaijing)透露, “对于现阶段的宁德时代来说,看重的是海外供应链的安全,预计未来会有相当规模的海外产业链投资落地。”

宁德时代对上游投资目的是降本和外海供应链稳定,而对下游投资则更强调多元化的应用场景。近日,宁德时代分别与蔚来、哪吒 汽车 成立电池管理公司,主营车电分离。

造价高昂的电池是新能源 汽车 推广上的一只拦路虎。 宁德时代试图借助上述公司,用金融手段,比如电池的以租代购,从而降低消费者购置成本。

这让业内有些诧异。此前,行业共识是,换电模式只适合公交、出租等运营车辆,C端消费市场,短期内不太会有普及的可能。宁德时代参与换电模式,未必能有盈利。

“私人消费者对换电是有需求的”,在许艳华看来,国内有三至四成的私家车主没有在家充电的条件,公共充电体验不佳。目前,换电能够在90秒内完成,比加油还快,

对于宁德时代来说,布局电池换电管理等服务,不但做大了电池应用市场,更能够获得储能电池运营经验。 汽车 行业分析师任万付告诉出行一客(ID:carcaijing),宁德时代积极参与换电,主要还是试点和提前布局, 从长远看,私家车规模会远超B端市场,与蔚来、哪吒等车企合作抱团更容易出成绩。

显然,宁德时代基于电池技术,提前布局全新电池应用场景的心思十分明显。上述宁德时代人士向出行一客(ID:carcaijing)透露,“宁德时代正在向上下游延伸布局,这其间会有很多处于战略和财务的投资。”

例如,宁德时代计划与蚂蚁金服组建新消费金融公司,注册资本为80亿元人民币,这被视作补足能源消费环节中的金融需求。而除换电模式外,宁德时代电动船、两轮电动车、储能的其他多元化的项目也在有序推进。今年7月,宁德时代还和河南跃薪智能机械有限公司成立了合资公司,专门提供电动智慧无人矿山的全流程解决方案。根据经济模型计算,仅一台电动矿卡每年就可节省能源费用近30万元。同时,伴随矿山无人作业有助减少矿区人员安全事故。有分析认为宁德时代可能为无人驾驶矿卡提供动力电池、为信息数字中心及其他基础设施提供储能业务。

如何能够在全球经贸越发复杂、动力电池产业链竞争激烈的当下,战略顺利落地,只有时间能够给予答案。(责编/杨佩谦)

宁德时代三元锂电池原材料的简单介绍

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