本文目录一览：
- 1、「明日主题前瞻」特斯拉再度出手！这类新能源金属成“香饽饽”
- 2、凯联资本产业研究院2021年12月动力电池跟踪月度报告
- 3、号称量产元年？高镍811动力电池需冷静
- 4、「科普」新能源车动力电池安全风险与应对方法
- 5、宁德时代比亚迪隔空斗法背后：三元锂真要玩完了？
- 6、借别人的鸡，下自己的蛋！宁德时代，这步“棋”下得实在高明
「明日主题前瞻」特斯拉再度出手！这类新能源金属成“香饽饽”
【今日导读】
【主题详情】
特斯拉再度出手！这类新能源金属成“香饽饽”，这些公司已在海外拥有大量矿产
特斯拉周一宣布已签署公司在美国的首份镍供应协议，选择Talon金属公司在明尼苏达州的塔马拉克（Tamarack）矿山项目，因为特斯拉计划以更环保的方式生产电动 汽车 电池金属。根据协议，特斯拉将在6年内购买7.5万吨镍，还将从Talon购买钴和铁矿石。
去年7月，特斯拉曾与澳大利亚矿业巨头必和必拓旗下的西部镍业（Nickel West）签订镍供应合同；去年10月，特斯拉又与位于新喀里多尼亚的矿业公司普罗尼资源（Prony Resources）签订采购合同，计划采购约4.2万吨镍。镍具有较高能量密度且价格较低，因此三元电池中提高镍占比可以有效降低成本并提高续航能力。信达证券分析指出，在成本和能量密度提升的驱动下，高镍电池的性价比优势逐步凸显，与磷酸铁锂的成本差距有望收窄。2020年国内高镍三元正极占比43%，相对于2019年提升13PCT，预计到2025年我国高镍三元正极电池占比将达到83%，5系三元电池占比将下降至17%之下；对镍的需求量也将从2020年的为6.6万吨提升至到2025年将达到89万吨，新能源 汽车 成为镍最重要需求增量。
A股上市公司中，青岛中程在印尼苏拉威西省持有的Madani镍矿约2014公顷（公司持有95％的股权），持有的BMU镍矿约1963公顷（公司对该镍矿持有80%的收益权）。盛屯矿业在产的印尼友山镍业项目及赞比亚穆纳里项目合计拥有4万吨/年镍金属量产品，公司日前公告拟在印尼投建年产4万吨镍金属量高冰镍项目。中国中冶在产的巴布亚新几内亚瑞木镍钴项目估算保有资源量1.56亿吨，镍平均品位 0.85%、钴平均品位 0.09%，折合镍金属量132万吨、钴金属量14万吨。
产销率超过100%，多家企业发涨价函，新能源产业成为业绩显著增长点，这家公司技改项目待投产
国内多家玻璃生产加工企业发出涨价函。目前玻璃现货价格运行在近两年的低位。随着市场转暖，部分地区现货价格回稳正在路上。据机构监测，近几日主要产地玻璃生产企业产销率超过100%。
从供应端看，玻璃产能增加空间有限。目前各地对于玻璃的生产耗能及污染等问题有着更加严格的监管，特别是北方受制于环保压力，产线恢复难度较大。业内人士预计2022年是冷修大年，目前国内到预期寿命待检修的窑炉超过20条。需求端来看，平板玻璃主要用于建筑领域、 汽车 行业、光伏电子行业及包括制镜家具在内的生活装饰行业等，去年建筑玻璃需求有显著增量， 汽车 玻璃需求恢复性增长。在新能源产业的拉动下，去年以来，光伏玻璃已成为许多传统玻璃企业新的业绩增长点。与其他光伏产业细分领域相比，光伏玻璃行业盈利能力更强，ROE和毛利率水平较高。国开证券表示，随着双玻组件打开光伏玻璃的增长空间，大尺寸、超薄化实现降本增效，加速双玻组件渗透率，行业景气度较高。根据CPIA预测，预计“十四五”期间光伏玻璃需求量增速平均在20%左右。
A股上市公司中，南玻A拥有节能玻璃、电子玻璃与显示器件及太阳能光伏三条完整的产业链。德力股份表示，公司日用玻璃窑炉技改的光伏玻璃项目待天然气气源满足后即计划点火。安彩高科与包括晶澳太阳能、阿特斯光伏、隆基股份、韩国LG等众多国内外知名品牌组件企业建立了稳定的合作关系，光伏玻璃出口量位于行业前列。
环保+轻量化+安全性，该产品车用市场蓄势待发，2025年之前新增产能有限，这家公司产品还可用于VR/AR头显
车用聚氨酯市场广阔，国内企业蓄势待发。受 汽车 轻量化趋势、国家环保要求和更高安全性要求的影响，聚氨酯在 汽车 结构件、 汽车 低VOC内饰、天窗玻璃包边以及动力电池的密封和阻燃等领域拥有广阔的应用前景。
聚氨酯具有橡胶、塑料的双重优点，广泛应用于国民经济众多领域，包括 汽车 、建筑、家居、冶金、能源、电子电力、等。近年来，聚氨酯的应用领域仍在不断扩大，除传统领域外，聚氨酯凭借其优越的性能，在高铁、城铁，新能源等新兴领域也具有广阔的发展前景。如BASF的聚氨酯产品已广泛应用于 汽车 仪表板、车顶衬里、悬架部件、电缆护套、头枕、方向盘、换档把手、座椅、保险杠、门罩等。西部证券表示，长期来看聚氨酯材料优异的保温隔热性能，对改善建筑能耗有积极的促进作用，可以减少空调使用从而降低能耗，目前我国聚氨酯保温材料的使用率不足15%，而欧美国家使用率约40%-50%，碳中和背景下，国内聚氨酯材料需求有望提振。长期看好建筑装修、保温材料及新能源车带来的需求增量。供给方面，2025年之前新增产能有限，欧美厂商受天气及装置性能影响，开工负荷长期低迷，行业供给持续偏紧。预计后续随着海外需求持续恢复和国内建筑装修需求的走高，或有新一轮景气上行。
A股上市公司中，安利股份为谷歌公司提供生态功能性聚氨酯复合材料，公司聚氨酯合成革及复合材料可用于VR/AR头显，目前处于开发阶段。红宝丽主营聚氨酯硬泡聚醚、高阻燃聚氨酯保温板、异丙醇胺、环氧丙烷、DCP等产品。七彩化学聚氨酯项目已经进入中试生产阶段。
网络安全技术应用试点示范工作启动 将从9个重点方向遴选试点示范项目
工信部、国家网信办、水利部、国家卫健委、应急管理部、央行、国家广电总局、银保监会、证监会、国家能源局、国家铁路局、民航局等十二部门近日联合印发通知，组织开展网络安全技术应用试点示范工作，将面向公共通信和信息服务、能源、交通、水利、应急管理、金融、医疗、广播电视等重要行业领域网络安全保障需求，从云安全、人工智能安全、大数据安全、车联网安全、物联网安全、智慧城市安全、网络安全共性技术、网络安全创新服务、网络安全“高精尖”技术创新平台9个重点方向，遴选一批技术先进、应用成效显著的试点示范项目。
据IDC预测，2021年中国网络安全市场投资规模将达到97.8亿美元，并有望在2025年增长至187.9亿美元，五年CAGR约为17.9%。天风证券缪欣君表示，中国网安市场有望对标美国市场，逐步在细分领域出现龙头公司。政策层面，我国具备相同战略高度以及持续完善的法律体系；市场规模层面，我国网安市场增速为全球市场增速的2倍以上；市场需求层面，网络攻防演练的推进持续加深下游安全意识与需求。
上市公司中，国华网安子公司智游网安为专业移动应用安全综合服务提供商，专注于移动应用安全，为移动应用在安全开发测试、应用优化、应用安全发布以及应用上线运营等全生命周期阶段提供一体化综合解决方案；任子行业务覆盖网络安全、公共安全、信息安全、移动互联网应用安全、运营商网络资源安全等众多领域，是国内技术最为全面的大规模网络空间安全防护解决方案提供商之一。
国家发改委地区司组织召开西部大开发工作推进视频会
国家发改委地区司副司长吴树林以视频方式主持召开西部大开发工作推进会并讲话。会议强调，要持续抓好《中共中央国务院关于新时代推进西部大开发形成新格局的指导意见》和《西部大开发“十四五”实施方案》的贯彻落实。会议要求，要加大工作力度，扎实做好项目前期工作，推动重大项目尽早开工、顺利实施，尽快形成实物工作量，扩大有效投资，全力推动今年一季度经济实现良好开局。
中银证券陈浩武研报指出，1月4日至6日，已公布的2022年重大项目总投资额已超3万亿元。从基建方向来看，传统基建与新基建并重成为此次集中开工的显著特点，传统基建方向，城市更新、交通运输与城市管廊是此次集中开工的重点方向。
上市公司中，新疆交建是新疆自治区施工资质最全、资质等级最高的路桥工程施工企业之一，先后参建新疆地区吐乌大、乌奎、赛果、喀伊、新藏、乌赛等绝大部分高速公路、国道省道项目及县乡道路的建设，新疆本土市场份额居疆内施工企业前列；东华 科技 是国内外工程项目建设提供咨询、设计、施工、总承包等全过程、全产业链的综合服务，拥有石油化工、医药、市政、建筑等十多个领域的设计、咨询及工程总承包甲级资质，具有对外工程总承包权和进出口自营权。
凯联资本产业研究院2021年12月动力电池跟踪月度报告
目录：
1、规模：12月国内动力电池产量及装机数据
1.1 12月国内动力电池产量及装机量持续创新高
1.2 12月磷酸铁锂电池装机量大幅领先三元电池
2、厂商：动力电池厂商装机量排名
2.1 12月国内动力电池市场集中度进一步提升
2.2 1-12月国内头部动力电池厂商竞争较为稳定
2.3 中国动力电池厂商的全球份额进一步提升
3、上游原材料：12月动力电池重要上游原材料价格变化
3.1 磷酸铁锂和三元锂在正极材料上成本差别较大
3.2 12月碳酸锂和硫酸钴涨价幅度较大
3.3 六氟磷酸锂和负极材料在高位保持稳定
4、资本市场：12月动力电池赛道一二级市场数据跟踪
4.1 动力电池全产业链指数于12月出现下跌
4.2 12月发生9起动力电池相关融资
研究背景
在“双碳”基调下，2021年新能源汽车销量在汽车产销下行大背景下逆势上扬，迎来爆发式增长。动力电池作为新能源汽车的核心环节，从性能、产能和成本等方面影响汽车电动化的发展进程。
凯联产业研究院为及时、快速、有效的追踪乘用车电动化趋势，从上游原材料成本波动、中游四大关键材料的研发生产，以及下游动力电池厂商的产量和装机量数据等多维度长期关注动力电池全产业链的变化，持续推出动力电池月度、年度跟踪报告。
1、国内动力电池产量及装机量数据
1.1 12月国内动力电池产量及装机量持续创新高
2021年全年新能源汽车产销两旺大大超出市场预期，由此带来对动力电池需求持续提升。自2021年6月以来国内动力电池产量维持在10%月环比增速，同比增速保持100%以上。
2021年全年产量219.68GWh，装机量达154.5GWh，相比于2020年的产量81GWh和装机量63.6GWh均有100%以上同比增幅。
1.2 12月磷酸铁锂电池装机量大幅领先三元电池
目前动力电池装机主要是磷酸铁锂电池和三元锂电池这两类，相较而言锰酸锂电池和钛酸锂电池出货量很小。磷酸铁锂电池和三元锂电池有成本、性能和安全方面的诸多差异，6月份之后，磷酸铁锂反超三元锂，占据装机量主要地位。
12月数据显示，磷酸铁锂装机量为15.1GWh，开始大幅领先。在整个动力电池上游原材料供应偏紧，下游需求攀升背景下，原材料成本优势是众多整车厂考虑转向磷酸铁锂电池重要原因。
2.2 1-12月国内头部动力电池厂商竞争较为稳定
全年厂商装机量来看，宁德时代（80.51GWh）、比亚迪（25.06GWh）、中创新航（9.05GWh）、国轩高科（8.02GWh）和LG新能源（6.25GWh）CR5占比为83.4%，基本把持住动力电池主要市场份额。
2.3 中国动力电池厂商的全球份额进一步提升
对比全球动力市场装机量数据，中国动力电池厂商竞争力进一步提升，共计6家中国动力电池厂商进入Top10，合计占比为48.1%。其中宁德时代2021年1-11月市占率31.8%，较20年提升7.7%；比亚迪提升2.5%。
在全球动力电池装机量整体增速达100%以上的背景下，腰部以下动力电池厂商的份额也获得提升，从20年的8%提升到21年的8.5%。LG新能源、松下、三星SDI市场份额下降明显。
3、12月动力电池重要上游原材料价格变化
3.1 磷酸铁锂和三元锂在正极材料上成本差别较大
电芯占动力电池成本大头（70%以上），由正极材料、隔膜、电解液、负极材料、壳体等构成，受到上游原材料成本高度影响。
三元动力电池正极材料占动力电池成本35%-45%区间波动，原材料成本占正极材料90%以上，且受到上游矿产供需平衡影响较大，价格容易大幅波动。
磷酸铁锂动力电池相比于三元电池，正极材料由于不需要钴、镍等高价金属，成本占比有大幅下降（19%左右），导致磷酸铁锂电池单位成本（元/wh）相比于三元锂电池有15%左右降幅。
3.2 12月碳酸锂和硫酸钴涨价幅度较大，恐传导至电芯价格引发动力电池涨价
碳酸锂（电池级）和氢氧化锂（电池级）是锂离子电池正极重要原材料，两者都可以从锂辉石中提取，成本相差不大，过往在价格上差别很小。区别在于碳酸锂主要应用于磷酸铁锂电池正极，而高镍三元正极（NCM811）必须使用氢氧化锂作为原材料。
碳酸锂和氢氧化锂价格在供需不平衡下持续上涨，碳酸锂平均成交价从月初20.5万元/吨上涨到月底27.5万元/吨，涨幅达34%；氢氧化锂平均成交价也从月初18.9万元/吨上涨到月底22.3万元/吨，涨幅为18%，两者之间价差在12月被拉开。
硫酸钴、硫酸镍和硫酸锰是三元锂电池正极主要原材料，其中镍与锰因上游矿产资源供需较稳定，价格月度波动不大，12月硫酸镍价格稳定在36000元/吨附近，硫酸锰价格稳定在9800元/吨附近。
硫酸钴（≥20.5%）受限于上游钴矿资源分布不均衡，供应不稳定，自年初60000元/吨上涨到100000元/吨后，至年中出现大幅下挫；12月价格重回年初高点，涨破100000元/吨。
3.3 六氟磷酸锂和负极材料在高位保持稳定
六氟磷酸锂是锂电池电解液重要原材料及主要成本来源，2021年内出现连续提价现象，从年初10万元/吨一路涨价到年底55万元/吨附近。12月价格平稳，维持在55万元/吨。
动力电池负极材料主要为人造石墨，2021年开始，受到能耗双控影响，人造石墨市场出现供应紧张和价格上涨。12月数据显示高端和中端人造石墨价格基本无变化，分别稳定在7-8万元/吨和5-6万元/吨。
碳酸锂、六氟磷酸锂、硫酸钴价格持续上涨，带给动力电池生产商成本端压力，压缩毛利率空间，后续值得密切关注重点原材料的价格拐点何时出现。
4、一二级资本市场数据
4.1 动力电池全产业链指数于12月出现下跌
我们选择小金属指数（上游资源品）、CI005420锂电池化学品指数（中游化学品）、931664动力电池指数（全行业）来追踪二级市场中动力电池相关标的表现。小金属指数、锂电池化学品指数和动力电池指数均在2021年年中获得较大涨幅，指数区间内最大涨幅空间分别为128%、200%和99%。但自今年9月到达高点后，出现明显回撤。12月内上述三指数分别下跌9.44%、10.3%和10.11%。
4.2 12月发生9起动力电池相关融资，蜂巢能源金额最高
一级市场中，2021年12月总共发生9起投融资事件，其中以蜂巢能源的60亿人民币B+轮融资金额最高。9起事件中，4起为锂电池研发制造，3起为锂电池材料研发，1起为其它电池零配件，1起为充换电及储能。
凯联产业研究院长期持续关注新能源汽车及其相关产业链的发展，扩展、更新、迭代分析角度与范围，将持续以月度周期输出新能源汽车、动力电池、汽车智能化关键零部件的月度跟踪报告，欢迎和期待与产业界、研究界、投资界的同仁探讨。欢迎联系凯联产业研究院，邮箱：report@capitallink.cn
号称量产元年？高镍811动力电池需冷静
在1分钟内阅读全文:
1.高镍NCM811在政策和市场的双重作用下，成为中国电池厂商的热门目标。2.自行车、天津李绅、 比亚迪 、彭辉能源、亿威锂能等动力电池公司。已全部投入NCM811技术路线的研发和生产。3.国内专家认为，NCM811的安全性和循环寿命仍是短期的，还面临技术、上游材料供应等瓶颈。同时，他们担心NCM 811上市太快。4.业内专家预测，NCM811电池2022年后可以商业化。
为什么高镍811三元锂电池风大？
NCM811，即正极材料中Ni、Co、Mn含量比为80%: 10%: 10%的三元锂电池，代表了目前三元锂电池领域能量密度最高、技术含量最高的路线。镍钴锰NCM和镍钴铝NCA是三元锂电池。由于NCA电池的高技术壁垒和日本公司对NCA材料市场的垄断，中国电池厂商在综合技术条件、工艺、成本等多重因素下，大多选择NCM路线。
根据镍、钴和锰的不同用量比例，镍钴锰三元锂电池可细分为111型、523型、622型和811型。镍在锂离子电池中的主要作用是增加克容量，使电池的能量密度更高。公开数据显示，NCM811材料的克容量可达190mAh/g，高于目前国内主流动力电池NCM523的166 mAh/g。
NCM811成为中国电池厂商的热门目标，原因有很多。首先，国家政策不断将动力电池的能量密度作为引导新能源汽车产业发展的关键指标，同时新能源补贴与动力电池的能量密度直接挂钩。此外，根据《汽车工业中长期发展规划》，目标是到2021年动力电池能量密度达到300Wh/kg以上，力争达到350Wh/kg，系统能量密度达到260Wh/kg，成本低于1元/Wh。
从行业现状来看，NCM523的最高能量密度为200Wh/kg，NCM622和NCM811的最高能量密度可达230Wh/kg和280Wh/kg以上。如果用三元锂电池实现2021年260Wh/kg的目标，可能只有NCM811能胜任。
其次，作为三元锂电池的关键材料，钴金属价格暴涨，迫使电池企业选择NCM811路线。随着近年来三元锂电池市场的发展，锂、钴等金属资源趋紧，尤其是金属钴，价格从2021年底的27万元/吨上涨至2021年底的53.4万元/吨，大幅上涨97.8%。而目前一吨电解镍的价格才11万多一点。81路线可以提高镍的含量，降低钴的含量，也可以降低成本。
很多企业进入高镍811
在新的政策和市场环境下，许多中国电池企业宣布或规划了RD和生产高镍811项目，因此2021年也被业内称为高镍811量产元年。
今年5月，Bike Battery率先宣布量产3.0Ah圆柱形18650电池NCM811，电池能量密度提升至250Wh/kg。作为国内最早量产NCM811电池的企业，BIC提供的客户名单显示了行业对新技术路线的热情:据介绍，BIC NCM811电池已应用于零跑、小鹏、杜云、江淮、SAIC大通、BAIC新能源等企业。彭辉能源还透露，公司NCM811材料的2.8Ah和3.0Ah圆柱形18650电池已经量产，并开始向相关整车厂商供货。
除了BIC和彭辉能源声称拥有量产能力外，国内部分电池企业宣布未来布局高镍811。郭萱高新年初宣布研发出能量密度为302瓦时/千克的三元811柔性电池单体。目前已开始建设相关产品的中试线，计划2021年建成生产线。此外，郭萱高新决定为福特和Zotye合资开发的首款车型提供三元622动力电池。
天津李绅是中国少数几家同时规划NCA和NCM航线的电池公司之一。李绅计划到2022年将乘用车单体电池的能量密度提高到350瓦时/千克。目前，天津李绅NCM811已小批量供货，NCA被列为企业长期计划。
比亚迪今年6月宣布，NCM811动力电池研发取得重大进展，将于2021年下半年投入使用。在与 长安汽车 成立动力电池合资公司的基础上，比亚迪将投资50亿元在重庆建设10GWh高镍811电池产能。
但部分企业对NCM811的技术路线持谨慎态度。作为中国第一大动力电池出货公司，有报道称当代安普瑞斯科技有限公司在2021年推出了高镍811电池，但官方拒绝对此报道置评。同时，在车企方面，奇瑞新能源也表示没有购买NCM811的计划，因为NCM811的技术成熟度和安全性还有待验证。
放眼全球市场，除了松下为 特斯拉 独家供应NCA电池外，以SK和LG化学为首的韩国企业在RD的进展并不顺利。今年年初，韩国 现代Kona EV搭载LG Chem NCM811柔性电池的纯电动SUV发布，双方同意在年内投放市场。2021年8月底，韩国SK宣布今年8月量产电动车用NCM811电池。然而，LG化学最近证实，今年将只为电动公交车生产圆柱形NCM811电池。SK确认将推迟推出用于电动汽车的NCM811电池。
专家:NCM811系统2022年后需要加强和商业化。
“目前制约NCM811量产的主要原因是工艺水平，其次还有一些技术瓶颈有待解决，高镍三元材料供应体系不完善。”2021年开始从事高镍三元材料研发的动力电池专家马俊峰认为，NCM811对制备工艺、设备和生产环境的要求极高，是限制NCM811规模化应用的主要因素；而且，NCM811对支撑高压电解液、隔膜等材料的要求远高于普通三元电池，同时对电池热管理等下游技术门槛较高，导致NCM811距离实际商用还有很大距离。
许多行业专家对此持有相对一致的观点。“NCM811系统需要验证。目前不具备商业运营能力。预计2022年后可以商用。”国家863重大电动汽车专用动力电池检测中心、中国北车研究院动力电池实验室主任王子东认为，就目前技术而言，高能量密度电池往往存在使用寿命低、安全性差等问题，需要在批量应用前解决。
在马俊峰看来，能量密度的单一提升是在牺牲动力电池其他性能的前提下进行的。即使松下为特斯拉提供了单节能量密度为300Wh/kg的21700NCA电池，其电池的循环寿命也没有达到目前主流三元材料电池的2000倍+的水平。
“当BIC在内部测试NCM811时，在不到1000次循环后，它会衰减到80%以下，这在早期研发中尤为常见。”自行车技术人员说。作为国内第一家量产NCM811电池的企业，BAK电池NCM811电池累计装机量已超过0.3GWh，占动力电池整体市场份额的1.3%。即使在RD和生产方面有一些成熟的经验，比克也无法避免牺牲电池一定循环寿命的负面影响。
" 江淮iEV7S 搭载bicncm811电池"
为了避免高比能量电池寿命降低的影响，各家车企采取了不同的措施。特斯拉通过将电池系统的容量提高到100千瓦时，降低了单个电池单体的单次放电深度，从而变相延长了动力电池的使用寿命。使用比克NCM811电池的江淮也表示只购买单体电池。"我们自主研发和应用电池组、电池管理系统和电池液冷等技术."JAC乘用车营销公司副总经理王光宇也告诉，目前JAC只有iEV7S和iEVA50两款车型使用比克NCM811电池。
除了循环寿命不理想外，NCM811电池的安全性也低于普通三元锂电池。“从材料性能来看，NCM811电池的寿命和过充安全性不如NCA电池，钴的使用量也高于NCA电池。”中国科学院物理研究所研究员黄说:“我对企业只有一个建议。不要跟风。”
“高镍三元材料的安全性可以通过材料改性、表面包覆、提高电压和调整阳极材料等方式来提高。NCM811的高比能、长循环寿命和高安全性可以同时存在，但目前在国内还达不到这个水平，三五年后可能会实现。”马俊峰为人爽快，无论是他之前团队生产的产品，还是目前NCM811产品在其他市场的应用，表现都是“一般”。
“即便是三星SDI、LG Chem等制造技术和质量控制水平先进的韩国公司，也宣布推迟NCM811电池的规模化生产和应用，可见技术路线仍不成熟。”
总结:NCM811作为目前动力电池领域能量密度最高、技术含量最高的路线，在政策和市场的双重作用下，成为国内众多电池公司的重点布局。然而，高比能和长循环寿命、高安全性，在不成熟的技术和材料等综合因素的作用下，仍然是相悖的。无论是业内专家还是新能源从业者，都没有人想打破中国新能源弯道超车的可能，但我们还是应该理性地看到，NCM811要想得到广泛应用，还有很长的路要走。
点击此处了解详情。 @2019
「科普」新能源车动力电池安全风险与应对方法
1、新能源车电安全引人担忧
近年来伴随新能源车市场的火爆， 社会 上已发生多起新能源车起火事故，电池安全渐渐成为了新能源电动 汽车 最重要的议题之一，也是各方关注的焦点。新能源 汽车 国家大数据联盟在2019年08月发布的《新能源 汽车 国家监管平台大数据安全监管成果报告》显示：2019年5月起3个月之内共发现79起安全事故，涉及96台车，情况很严重。已查明着火原因主要是电池自燃、车辆碰撞、车辆浸水、车辆不合理使用问题，它们导致了锂离子热失控。事故车辆中磷酸铁锂电池占比7%左右、三元锂离电池占比86%左右，剩余车辆电池不明。
图1 电动 汽车 起火相关案例
基于此，针对电动 汽车 的法规升级越加频繁，要求也越来越高。国标GB30381-2020《电动 汽车 用动力蓄电池安全要求》加入了电池热失控预警要求，要求车辆在热失控导致乘员舱发生危险前5min发出提示信息提示人员安全撤离，对热失控的检测以及蔓延抑制提出了紧迫而具体的要求。C-NCAP在2021年也引入了柱碰测试法规，国外机构Tesla、三洋、三星等在2014年前就电池热失控领域开展了大量研究，Tesla已申请60多份相关专利；国内机构如CATL、清华大学近几年均成立专门的技术团队研究电池安全特性；以清华大学为例，其热失控方面部分研究成果已用于宝马、戴姆勒、三星、长安、CATL等合作项目。
图2 电动 汽车 中涉及电池安全的相关标准
由于法规的升级和树立 汽车 品牌形象需要，目前国内越来越多的主机厂生产的新能源电动车也开始考虑了绝缘安全防护，如基本绝缘、外壳防护、漏电监测、手动断开等安全防护措施；除此之外，在新能源 汽车 安全开发过程中，GB 以及NCAP 工况只是基本的考核要求，为实现真正的新能源 汽车 的安全性，减小消费者对新能源车不安全的误区，我们需考虑更多的实际交通道路事故中所出现的碰撞工况，在所有测试工况下避免高压电防护失效导致的高压伤害。
图3 新能源车型电安全开发考核工况
2、动力电池简介
从系统的角度来说，电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。对于我们比较熟悉的化学电池，则是按正负极材料进行分类，有铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等车辆比较常用的动力电池。铅酸电池技术成熟、价格便宜，但其污染严重，比能量低，一般应用于大型不间断供电电源以及电动自行车；镍氢电池安全性高、耐过充过放性能好，但其比能量低、低温性能差、自放电率高，一般应用于混合电动 汽车 以及电动工具；锂离子电池相比以上2种电池具有比能量高、循环寿命长、充电功率范围宽、倍率放电性能好、污染小等优良特性，现今被电动 汽车 广泛采用，也是现今国网力推的一种电动 汽车 充电电池类型。
图4 电池分类
市场上常见的锂离子电池基本分为4类，其中磷酸铁锂电池的热稳定性最好，锰酸锂电池次优，三元锂LiNiCoMnO2电池略差，而钴酸锂电池最差。磷酸铁锂电池循环寿命长、毒副作用小、成本低廉、充放电倍率大、高温稳定性好，但一致性不好，能量密度低。锰酸锂电池成本低，毒害性较低，但热稳定性差，循环寿命短，应用较少。三元锂（LiMn2O4）电池能量密度高，但大功率充放电后温度升高，高温时释放氧气，热稳定性较差，寿命较短。钴酸锂电池热稳定性最差，它的正极在高温时容易分解，加速热失控，但能量密度高，续航更出色，特斯拉 汽车 采用了这种电池。
图5 主流锂离子电池性能比较
这些种类的锂离子电池最大的区别就是正极材料的不同, 实际上正极材料是影响锂离子电池性能和成本的关键因素，目前国内新能源 汽车 动力电池应用最多的是磷酸铁锂电池和三元锂电池。
图6 磷酸铁锂刀片电池
图7 三元锂硬壳电池
图8 一般动力电池包结构形式
3、电池存在的安全风险
各种电池起火的共性原因是电池热失控，隐患总体可以分为三大类，一类是环境高温，引起电池正负极的剧烈反应，反应会向可燃的电解液中释放大量的能量，并析出氧气，导致电池膨胀、过热甚至失火；一类则是外部的物理性破坏，导致电池隔膜贯穿，正负极直接接触使得电池内短路，短时间内释放大量电能（可转换成热能），导致电池热失控；最后一类则是电池过充、过放导致的内部结构损坏，从而引发电池的热失控。
热失控(Thermal runaway)是指由于锂离子液态电池在外部高温、内部短路，电池包进水或者电池在大电流充放电各种外部和内部诱因的作用下，导致电池内部的正、负极自身发热，或者直接短路，触发“热引发”，热量无法扩散，温度逐步上升，电池中负极表面的SEI(Solid Electrolyte Interface)膜、电解液、正负极等在高温下发生一系列热失控反应(热分解) 。直到某一温度点，温度和内部压力急剧增加，电池的能量在瞬间转换成热能，形成单个电池燃烧或爆炸。引起单个电池热失控的因素很多、很复杂，但电流过大或温度过高导致的热失控占多数，下面重点介绍这种热失控的机理。
以锂离子电池为例，温度达到90 时，负极表面SEI膜开始分解。温度再次升高后，正负极之间的隔膜（PP或PE）遇高温收缩分解，正、负极直接接触，短路引起大量的热量和火花，导致温度进一步升高。热失控时，230 250 的高温导致电解液几乎完全蒸发、分解了。它含有大量易燃、易爆的有机溶剂，逐步受到热失控的影响，最终分解发生燃烧，是热失控的重要原因。电解液在燃烧同时，产生一氧化碳等有毒气体，也是重大的安全隐患。电解液如果泄漏，在外部空气中形成比重较大的蒸汽，容易在较低位置大范围扩散，这种扩散范围极易遇火源引起安全事故。清华大学的研究显示：正极中含镍越多则热稳定性越差，碳素材料的负极在寿命的前期较稳定，但是寿命衰减后变差。这从侧面说明三元锂电池的高镍比例，虽然容量更大，但会导致更大的热失控风险。
图9 热失控随温度的变化过程
4、应对电池可能存在的电池安全风险
应对电池可能存在的电池安全风险，可以从四个层级、七个维度来考虑电池的安全，四个层级指电芯、模组、电池包、整车，七个维度包括可靠连接、高压防护、机械挤压、过充、布置形式、短路和热失控，在每个维度跟层级都有对应的防护措施，全方位有效的保护电池安全。
新能源 汽车 发生冒烟起火的场景一般为车辆静置时充放电和车辆行驶中发生碰撞，下面我们基于锂离子动力电池在机械挤压这个维度来讲解下目前开展的一般研究方法，探究整车碰撞中电池包的受力形态与损伤（失效、起火、爆炸）机理。
本研究从卷芯到单体到模组再到电池包共4个层级，每个层级的研究又分为试验和仿真两个方面，通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应，以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响，全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理；借助对试验结果的认知，开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型，并以卷芯模型为基础，逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型，以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证，为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。
图10 研究总体框架
1）卷芯层级研究
卷芯是组成单体进而构成模组的基础，也是电池包里面最基本的电化学单元，了解卷芯的力学性能，及其力学失效和电化学失效之间的联系，有助于深入认识电池包在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理。锂离子电池的正极材料通常以铝质集流体为基底，涂布钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）和磷酸铁锂（LiFePO4）等锂离子活性物质。负极材料通常以铜质集流体为基底，涂布石墨或硅层。而隔膜则常为由聚乙烯或聚丙烯等材料制成的多孔薄膜。通过对卷芯中的正极复合体、铝箔、隔膜、负极复合体、铜箔等进行拉伸、压缩、穿孔试验，得到相应材料的材料卡片，为卷芯的精细化建模搭好基础。
图11 卷芯组分研究流程图 研究总体框架
2）单体层级研究
电池单体是向下集成卷芯、向上构成模组的结构，每一个单体都是一个可以独立工作的电化学集合体。目前车用锂离子动力电池单体，通常采用卷绕或叠片式卷芯（交替布置的正负电极和电极间的隔膜）和液态电解质，用金属外壳封装成圆柱形（a）或方形硬壳电池（b），或用镀金属塑料膜封装为软包电池（c）单体层级研究。
图12 (a) 圆柱形硬壳电池单体 (b) 方形硬壳电池单体
(c) 软包电池单体
为了全面了解电池单体在碰撞挤压载荷下的响应规律和失效机理，研究同样对单体进行了不同加载方向和不同加载速度的挤压试验。
图13 （a）Z向圆柱挤压 (b) Y向圆柱挤压 (c) X向圆柱挤压
(d) Z向球头挤压 (e) Z向锥面挤压
通过实验，可以得到对应的力-位移-电压曲线，结合对样件电镜扫描结果，来研究响应规律和失效机理，和建立了单体的有限元模型。
图14 某工况下单体力-位移-电压曲线
对于电池单体，我们通过多种方向和多种不同的加载速度的组合试验对其力电响应进行了测试，可以发现，单体也有着明显的各向异性和应变率效应。其次，单体的短路行为也具有明显的各向异性，相比于Y向和X向，Z向是单体最容易发生短路失效的挤压方向。借助对试验结果的认知，开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为且兼顾仿真精度和计算效率的单体模型。
图15 单体有限元模型
3）模组层级研究
模组是将一个以上电池单体按照串联、并联或串并联方式组合，并作为电源使用的组合体。其研究方法与单体基本一致，但由于其结构比单体更加复杂多元，研究中需要考虑多种失效形式，包括单体之间的粘胶，壳体撕裂，端板断裂的现象。
图16 模组测试系统
图17 模组试验形式及样件变形情况
通过研究发现，相比单体内短路（卷芯断裂）压降失效而言，模组试验中更多的是由于结构失稳或外部侵入而发生的外短路；由于蓝膜、胶层和铝合金在冲击下韧性明显下降，更易发生失效破坏，而这些失效形式是导致模组发生外短路的关键因素，进而使得模组压降对应的力和位移的响应在准静态和存在较大差异。
图18 某工况下单体力-位移-电压曲线
通过模组多工况试验标定，建立模组有限元模型。
图19 模组有限元模型
4）电池包层级研究
通过对锂离子从卷芯到单体到模组的研究，对电池本身具备充分的了解，包括电池在冲击下的变形和失效规律，内部损伤发生的历程和机理，在发生严重损伤前所能承受的载荷、变形、能量等的最大限度，以及损伤发生过程中机电热的相互耦合和作用关系等。基于仿真模型，便可以开展多工况下电池包层级的研究与对标工作。
图20 电池包系统多工况研究
在新能源 汽车 安全开发过程中，电池包作为更加复杂的系统，不同的试验工况下，会有多种不同的失效形式，其产生的原因和所造成的危害也不尽相同。
图21 常见的动力电池失效形式
5、结语
锂离子电池凭借其能量密度大、循环寿命长、充电效率高等优点，被广泛应用于纯电动或混合动力 汽车 的储能系统。然而，锂离子电池在能量密度迅速增长的同时，对于整车的安全性设计又提出了新的挑战。特别是在经受复杂且严峻的碰撞工况时，为最大程度地发挥电池系统防护结构的作用，最大限度地在碰撞防护和轻量化设计之间寻求平衡，必须首先深入研究锂离子电池的机械性质和碰撞安全性，不但能够对新能源车辆设计和制造提出指导性的建议，也有利于新能源车辆的后期维护和事故处理等工作的进行。
为解决电池单体在机械加载下的力学响应与损伤行为预测问题，开发预测电池包力学响应和失效行为的工具，最终服务于电动 汽车 碰撞安全设计，第一阶段针对典型的车用动力电池开展了从卷芯到单体再到模组共三个层次，逐步深入的研究。每个层次的研究又分为试验和仿真两个方面，通过不同加载方向、不同加载速度的试验来研究卷芯、单体和模组的各向异性和应变率效应，以及加载方向和加载速度的不同给动力电池变形行为和失效行为带来的影响，全面认识动力电池在不同载荷工况下的响应规律和内在失效机理；借助对试验结果的认知，开发能够表征其应变率效应、各向异性和失效行为的卷芯模型，并以卷芯模型为基础，逐级向上开发兼顾仿真精度和计算效率的电池单体模型和模组模型，以试验结果为参考对各仿真模型的仿真精度进行验证，为电动 汽车 电池包碰撞安全保护的开发提供虚拟仿真工具。
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。
借别人的鸡，下自己的蛋！宁德时代，这步“棋”下得实在高明
4月15日，宁德时代宣布了一件事：将在印尼开发镍矿并建一座巨型电池产业园。不出所料，这种官方感十足的新闻，悄悄地来悄悄地走，一如既往地没泛起一点水花。不过假设你是一个关心国家战略的人，那么你一定会敏锐地察觉到此条新闻背后的重大意义。这是个极深远的布局。它不仅关乎宁德时代未来的发展，甚至对所有本土新能源企业来说，都是一个关键的启发。
在谈这件事之前，我们先了解一下，什么是镍，它有什么用？了解了这些，才能理解宁德时代这一举动背后的时代意义。
如果把整个工业比喻成一具肉身的话，石油是血液，那么骨骼一定就是铁镍。
1. 不锈钢的核心“添加剂”
当今 社会 ，人类使用的工具中大多数是金属制成。金属的好处很多，坏虽少但很致命。大多数金属不耐腐蚀、不抗氧化。所以人类数千年的金属使用史，其实就是一部防腐斗争史。过去在这场斗争中，人类一直处于下风，直到镍的发现。在镍的加持下，不锈钢材料出现了！良好的耐腐蚀性能、较高的硬度，让不锈钢从工业领域火到日常生活。可以毫不夸张地说，如果没有不锈钢，超市的货架上将失去一半产品。在不锈钢的参与下，人类告别了绳床瓦灶的农耕 社会 ，跨入了工业 社会 。然而镍的用处远不止于此。
2. 三元锂电池的核心
新能源浪潮下电池的需求暴增。相较于老式铅酸电池三元锂电池因其优质的能量密度和续航性，越来越受青睐。其中高镍三元锂电池更是未来电池的发展方向。三元材料中要用到大量的镍钴锰，主流的三元电池镍钴锰的配比是5:2:3，镍的比例占比越高，电池能量密度相对越高。近些年，科学家提出了无钴电池，将镍的含量提到最高，钴完全剔除，这样可以极大提升电池的能量密度和续航能力。电动车相较于传统燃油车，最大的问题还是电池的问题，高镍三元锂电池的诸多的优点，正成为新能源车企的心头好。
随着新能源的飞速发展，对高镍三元锂电池的需求也将越来越旺盛。镍成为了能源变革路上的关键一环。保守估计，2021年至2025年，全球电池级硫酸镍需求量或将达到72万吨，2021年这个数字仅22万吨。需求暴涨的同时，镍价也一路高歌猛进。
那么面对飙升的价格，我们有多少有底牌吗？有几张？不好意思，一张都没有。全世界已探明的镍储量9500万吨。印尼和澳**亚拥有最多，总占比44%，巴西排名第三，约1600万吨，占比17%，三者合计占比超过了6成。我们多少？280万吨，占比约3%，这点家底实在不够看，妥妥的贫镍国。
你说镍资源少也就算了，偏偏我们还是一个不锈钢、三元锂电池生产大国，还不断出口全世界。中国大陆不锈钢粗钢产量3063.2万吨，占全球不锈钢粗钢产量的54.42%，过半了。2021年，中国锂电池产量全球占比达66.6%，比不锈钢还要过分，已达三分之二。美、德和韩和都是中国锂电池的重要销售地。
一边是少得可怜的镍储量，一边是巨量的镍消耗。两者叠加下，一个困境出现了，我们陷入了一个严重依赖进口镍的泥潭。2021年，总进口镍矿量为4352.92万吨，同比增加了11.32%。麻烦远不止庞大的进口量，我们的进口渠道还单一得可怕。在进口镍中，中菲*宾占了大部分，总量为3904.31万吨，占比高达91%。
这是一个令人担忧的数字，一旦菲*宾出台相关规定限制镍的出口，后果将是灾难性的。这并非假想，我们现在之所以如此依赖菲*宾的镍矿，是有原因的。以前我们重要的镍矿来源地是印尼，但近年来，印尼的镍出口政策反复横跳，害得国内的企业也不得不跟着起舞。2014年印尼政府禁止了镍矿等多种未经加工原矿的出口，2017年有条件放开镍矿出口，但在2020年再度收紧。没有稳定的镍来源，国内企业们日子过得可谓胆战心惊。
不仅如此，镍的价格也仿佛脱缰的野马，一路狂奔。2月底，镍价格逐渐上扬，但25000美元/吨的价格多数企业倒也能承受。就在大家以为这个是正常波动时，市场又送来了“惊喜”。到3月8日，短短10年时间，镍的价格快速爬升到了10万美元/吨。仅十几天时间，价格翻了10倍。一大批企业因为失去原材料不得不停工停产。国内的电动车企更是哀鸿遍野。相信大家都还记得之前蔚来生产遇到困难的事情吧。一个还不错的电动车企尚且如此苟活，那些小型的车企恐怕只能关门大吉了。
更可气的是，我们虽是最大镍进口国，但对于镍资源的话语权几乎没有。在每次价格大战中，总让人牵着鼻子走，钱花了，还受气。其实原因无他，一是我们自己的镍矿很少，同时储备又不足，二是镍的需求是“刚需”，我们没有任何拒绝的能力。
相比之下，一些发达国家就很“鸡贼”。因为较早地加入全球化贸易体系，早已建立了完整的重要资源储备系统。比如澳**亚，明明是世界上镍资源最丰富国家之一，但其对国内镍资源的开采一直保持克制。真正做到了好东西留着慢慢吃，也留给子孙后代一碗饭。日美虽是贫镍国，但早早把镍当作战略资源，储备得足足的，遭“荒年”动用储备平衡缺口，遇“丰年”及时补充储备额，像极了一个蓄水池。这帮家伙，都知道这是个好东西，早早就在布局了。
反观我们呢？镍资源储备系统脆弱，对外依存度过高，镍回收体系不完善，每一件都不是容易解决的小事。这是一个“刚需资源”，不能不引起重视啊。好歹近年来，得益于可持续发展政策，镍资源的开采有了一套长远规划。但对一个贫镍国来讲，光节省是解决不了问题。每天一睁眼，厂房里海量的镍需求，怎么解决？
当下，不管是不锈钢还是锂电池企业，大多数都将厂房建在国内。那么镍矿必须要从产地进口，在国内完成加工生产。进口量的居高不下，催生了镍原产地国家的野望和担忧。这些国家妄图通过镍出口拿到更多的定价权，进而榨取更多的利益。但他们又深深陷在担忧当中，毕竟资源这东西用一点少一点，谁家都知道要想长久就必须做到年年有余。现在越来越多镍出口国都设定了高昂的镍出口税，想要将这一重要的战略资源死死地握在手里。然而困难远不止源头，运输也很麻烦。海上主要的贸易要道都被美把持着，相当于他手里攥着你家水龙头的开关，只要不开心，随时可以关了这些生命线。
目前来看，要解决当下的“镍困境”单凭官方的力量，难从根本上解决。作为镍消耗的主力军，企业更应该去谋求一劳永逸的方法。
好在，宁德时代找到了这把解决问题的“钥匙”
4月15日，宁德时代宣布在印尼投资59.68亿美元，建设一个集镍开采、电池生产、电池回收一体化的超级工业园。下面是整个工业园区项目的持股比例图。
细心的朋友，可能已发现了其中的窍门。除了镍矿开发项目宁德时代持股49%外，另外5个项目宁德时代持股比例均在60%以上。可以说对这个海外新工程，宁德时代有着绝对的掌控力。这点很重要，早年间我们的企业吃过不少亏，投钱投人辛辛苦苦的项目，到最后被别人摘了桃子，究其根本就是对投资项目没有绝对的掌控权。
下面笔者来解释一下，为什么这个项目对于宁德时代甚至整个中国新能源车企都是意义重大的。此举可谓一箭三雕。
第一雕：变相为国储备镍资源。 大部分镍消耗企业，都建厂国内，中国的工厂必然会刺激国内的镍矿开发，我们本就不多的天然镍资源更会雪上加霜。但是宁德时代这招建厂印尼就地取材就地生产，等于是借别人的“鸡”下自己要的“蛋”。不仅是对我们少得可怜的镍资源是一种变相的保护，同时也减小了国家镍进口压力，可谓一举两得。
镍进口的压力小了，国家或有时间可以腾出手来打造一个更完备的战略镍储备系统，以后进口来的镍矿，不再拿去消耗了转而存储起来以备不时之需。打个比方，以前的我们就像一个大家庭，家里人多，要的粮食自然就多，每天一睁眼都张着嘴要饭吃，粮食刚买回来就被吃个精光，哪还能存下来？不仅如此，有时候粮食买不到买不起，还要吃“种粮”。终于有几个孩子出息了，打算自己出去找食吃，家里的口粮需求锐减，那么父母也就有精力腾出手来多存储些粮食备“荒年”了，再也不可能去吃自家“种粮”了。
第二雕：大幅降低成本。 还拿印尼举例，印尼对所有出口的镍矿征收高比例关税，如果我们走老路，进口镍矿，那么这笔钱会摊派到了产品上去，最终还是落到了消费者头上。但转变下思想，如果我们在印尼境内生产成品，然后以高 科技 产品的姿态卖出呢？此举不仅完美地规避了印尼镍原矿限制政策，还可能拿到一笔可观的高 科技 出口补贴。一反一复，差距就出来了。
同样运输环节，直接省了原材料运输费用。不仅如此，产品出口运输费用也会锐减，产品成型后体量重量都要远小于原材料，又省了一大笔。而且印尼正处于招商引资的关键节点，对于外资有着一系列的优惠政策，营商环境和税费的减免必不可少。真是好处多多啊。
第三雕：交朋友。 国家其实和人一样，经济合作是良好关系的基础。一件双赢的事情，一定会得到一个好朋友。印尼这样的发展中国家是很需要外资的，然而宁德时代这次带去不仅仅是钱这么简单。超级工业园的建立必定会带来众多的就业岗位。据有关数据显示，目前印尼16至30岁年轻人的失业率高达14%。这些新鲜的就业岗位，对于当地来说可谓是止咳甘露。
今年来，印尼不断充实和升级“全球海洋支点”构想与“一带一路”的契合度，提出建设“区域综合经济走廊”这一宏伟的蓝图。宁德时代的项目一定会成为加强两国关系的重要桥梁，这是多少钱都买不回来的成果。这种以经济往来构建出来的友谊才是国与国之间良好关系的基础。
回首过去的30年，我们长期扮演那个“鸡”的角色。为了经济发展，国内大量的资源被消耗，青山绿水被破坏，留下一地千疮百孔。好在最困难的时期过去了，一批优秀的企业已杀出了重围，现在“攻守易势”了。
接下来，轮到我们开拓全世界资源的好时代，来临了！
借别人的鸡，下自己的蛋！宁德时代，这步“棋”下的实在高明
缺“镍”怎么办？宁德时代找到了解决问题的“钥匙”
