三元鋰電池正極材料高鎳低鈷是鋰電池的必然發(fā)展趨勢(shì)

來源：存能電氣  日期：2020-05-18 16:07  瀏覽量：次

三元鋰電池正極材料高鎳低鈷是鋰電池的必然發(fā)展趨勢(shì)。多元材料鎳、鈷、錳元素隨著鎳含量提高、材料克比容量提高、電池的能量密度也不斷提升；同時(shí)由于鈷原料的成本較高、鈷價(jià)波動(dòng)振幅也較大導(dǎo)致高鈷低鎳的多元材料的成本居高不下，鋰電企業(yè)為了降低成本和尋求更高能量密度的材料傾向于采用Ni含量比較高的NCM622，NCM811和NCA。

三元鋰電池正極材料高鎳低鈷是鋰電池的必然發(fā)展趨勢(shì)

近年來隨著全球電動(dòng)汽車市場不斷升溫，三元鋰電池需求量大增。鈷是三元鋰電池中重要的正極材料之一，但資源稀缺，自2017年以來價(jià)格不斷攀升。一方面是鈷價(jià)不斷上漲，另一方面是補(bǔ)貼漸退，三元鋰電池正極材料“高鎳低鈷”成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。

面對(duì)日益增加的成本，全球電池供應(yīng)商都在想方設(shè)法減少鈷在三元電池中的含量，他們更改了電池正極材料的配方比例，將三元電池中鎳鈷錳或者鎳鈷鋁的配比從6：2：2改為8：1：1。中國很多動(dòng)力電池企業(yè)也都在布局高鎳三元電池。高鎳低鈷一方面是為了提高能量密度，另一方面是為了降低成本。

從鋰電池的技術(shù)來講，在鎳鈷錳的比例為8：1：1時(shí)，電池能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/公斤已經(jīng)可以清晰地看到“天花板”，可能未來10年都無法突破。盡管很多電池供應(yīng)商都在降低鈷的使用量，但大部分廠商并未實(shí)現(xiàn)8：1：1技術(shù)路線在量產(chǎn)中的應(yīng)用，至于無鈷電池的上市時(shí)間，恐怕就更為久遠(yuǎn)了。

電池“無鈷化”，高鎳化是趨勢(shì)

目前來看，新能源汽車尤其是新能源乘用車所采用的動(dòng)力電池主要采用兩種技術(shù)路線，一是磷酸鐵鋰電池，另一則是三元鋰電池，前者安全性好，成本低；后者能量密度高，續(xù)航能力強(qiáng)。若以是否含有鈷元素劃分，前者不含鈷，后者含鈷。

據(jù)預(yù)測(cè)，鈷的短缺潮可能會(huì)提前到來，在未來5～10年內(nèi)將對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生較大的影響。數(shù)據(jù)顯示剛果的鈷產(chǎn)出占全球鈷礦的2/3，亟待發(fā)現(xiàn)新的資源產(chǎn)地。從目前的情況看，找到新的礦產(chǎn)資源還需要很長時(shí)間，如果僅依靠剛果的鈷資源，那么到2020年時(shí)很有可能出現(xiàn)鈷供給危機(jī)。

高鎳三元鋰電池材料的原料成本有所下降，因?yàn)殒嚤肉拑r(jià)格低。但是高鎳三元材料的這些技術(shù)痛點(diǎn)導(dǎo)致其生產(chǎn)條件極為苛刻，原料成本下降，生產(chǎn)成本又升高，所以未來高鎳三元材料的成本也不會(huì)大幅降低。但是由于國家及市場對(duì)電池比容的要求，高鎳三元材料勢(shì)在必行。

在三元材料中，錳、鈷的含量決定了電池的穩(wěn)定性，鎳的含量決定了電池的比容性和續(xù)航能力。鈷的價(jià)格不斷上升，鎳的價(jià)格保持穩(wěn)定，因此高鎳三元成為三元材料行業(yè)重點(diǎn)研發(fā)的領(lǐng)域。增加鎳的含量，降低鈷的使用量，并且能夠依然保持電池優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，高鎳三元將是未來三元材料的重要發(fā)展趨勢(shì)。

作為鋰電池的重要原料之一，鈷能夠明顯提升鋰電池的能量密集度。為了替代鈷，電池廠商往往會(huì)增加鎳的使用量以提升電池的能量密度；但鎳的使用量增加之后會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，進(jìn)而影響到電池循環(huán)壽命和安全性。目前車企和電池供應(yīng)商只是降低了鈷在三元電池材料中的配比，但目前鈷尚無法替代。