摘要：目前高鎳動力電池已得到國際市場的認(rèn)可，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，被規(guī)劃為我國“十三五”的重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)，我國新能源汽車市場化即將到來，而作為新能源汽車核心部件的動力鋰電池必將迎來爆發(fā)。正極材料是電池的核心材料，未來將持續(xù)受益，并且正極材料的制備技術(shù)仍處于演變的過程，具備巨大的挖掘潛力。

由于高鎳三元材料可以顯著提高動力電池的能量密度，在單位體積和單位重量的電池可以儲存更多的能量，因此現(xiàn)階段已成為新能源汽車動力電池的市場主流。從技術(shù)角度來看，高鎳三元材料儲存穩(wěn)定性、安全性、輸出特性以及循環(huán)壽命等主要性能指標(biāo)比較均衡，是未來動力電池正極材料的主流方向。

高鎳電池脫穎而出的原因在于政策支持、增加續(xù)航和材料成本三方面

按照鎳鈷錳的比例，三元材料可以分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，通常NCM811被叫做高鎳電池，三元鋰電池中正極材料的鎳鈷錳比例為8:1:1。由于高鎳三元正極材料產(chǎn)業(yè)化存在難點(diǎn)，目前我國普遍使用的三元鋰電池為NCM523，但在政府和行業(yè)鼓勵(lì)支持、高位鈷價(jià)等多重因素刺激下，NCM811應(yīng)用正在提速。

1.政策和行業(yè)鼓勵(lì)支持方向

2018年發(fā)改委印發(fā)的《汽車產(chǎn)業(yè)中長期發(fā)展規(guī)劃》中明確要求，到2020年動力電池單體的能量密度要達(dá)到300Wh/kg以上,力爭實(shí)現(xiàn)350Wh/kg。以我國現(xiàn)有的技術(shù)條件，NCM中鎳含量六成以下的正極材料幾乎沒有辦法達(dá)到高能量密度的要求，若要實(shí)現(xiàn)2020年能量密度達(dá)到300Wh/kg的目標(biāo)，也只有NCM811三元電池能滿足這一要求，所以是我國政府和行業(yè)鼓勵(lì)的方向。

2.高鎳三元正極材料可增加續(xù)航能力

我國普遍使用的三元鋰電池為NCM523，其能量密度能達(dá)到160-200Wh/kg,國內(nèi)少數(shù)高端企業(yè)可以生產(chǎn)NCM622型號電池，能量密度可達(dá)230Wh/kg，而以我國目前的技術(shù)，NCM811可以達(dá)到280Wh/kg，而且制備技術(shù)仍處于演變的過程，相信在技術(shù)成熟后能量密度必能達(dá)到300Wh/kg以上的要求。NCM中鎳含量越高能量密度就越高，能量密度高就意味著高續(xù)航能力，因此高鎳811電池是目前研究的熱點(diǎn)。

3.鈷資源有限導(dǎo)致其價(jià)格上漲

全球鈷資源有限，2017年以來材料市場上鈷持續(xù)吃緊，導(dǎo)致價(jià)格不斷上漲，企業(yè)只能通過“降鈷增鎳”以緩解成本壓力，而NCM811正極材料中鈷的比例占據(jù)較小，所以受到鈷價(jià)上漲的影響小，所以各個(gè)電池制造商開始將選材的重心由鈷轉(zhuǎn)換到價(jià)格較為便宜、性能更為穩(wěn)定的鎳金屬上。

圖1 高鎳電池為何脫穎而出原因

（資料來源：公開信息整理）

高鎳三元正極材料產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中遇到的難點(diǎn)問題

高鎳三元材料電池的安全性受到制造環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、流程工藝等多重因素影響，所以高鎳三元材料在產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的過程中遇到很多難點(diǎn)問題。

1.高鎳三元材料合成技術(shù)改造困難，制備工藝難度大

合成高鎳三元材料主要方法是燒結(jié)法，該方法安全和穩(wěn)定性能較差，儲存、加工條件苛刻。高鎳三元電池的產(chǎn)業(yè)化突破在于電池制造工藝和包裹工藝升級、電池的安全和材料的合理搭配等問題，目前對于這些問題解決仍處于研究狀態(tài)，這對動力電池企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)線改造提出了很高的要求。

2.高鎳三元材料合成的關(guān)鍵裝備國產(chǎn)化率低

高鎳三元材料在生產(chǎn)環(huán)境和前驅(qū)體燒結(jié)方面的要求比較嚴(yán)格，且產(chǎn)品在儲存使用時(shí)容易吸潮成果凍狀，難以調(diào)漿和極片涂布。因此在高鎳三元材料合成過程中對窯爐設(shè)備的要求較高，但目前我國的裝備水平還無法滿足高鎳三元材料的制備要求。

3.高鎳電池在使用過程中存在安全性問題

高鎳電池在使用過程中，尤其是長循環(huán)和高溫循環(huán)過程中，其顆粒表面會出現(xiàn)一個(gè)相轉(zhuǎn)變，從原來的層狀結(jié)構(gòu)，到尖晶石結(jié)構(gòu)，再到非活性巖石相，引起容量循環(huán)性能衰減。另外相轉(zhuǎn)變過程中也伴隨著氧氣的產(chǎn)生，這樣對安全性存在一定隱患。

4.其他

對于大容量三元材料電池的回收存在標(biāo)準(zhǔn)缺失的問題，目前還沒有大規(guī)模的進(jìn)行拆解回收；高鎳三元材料由于燒結(jié)過程中會使用到氫氧化鋰，氫氧化鋰的刺激性氣味非常重，因此需要采用無人操作、自動化且車間封閉的條件。

圖2 高鎳電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的難點(diǎn)情況

（資料來源：公開信息整理）

結(jié)語

綜上所述，高鎳電池是由于其能量密度高、增加續(xù)航能力等原因，一直是政府和行業(yè)支持的熱點(diǎn)，但其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中仍存在合成技術(shù)、關(guān)鍵裝備、安全性等諸多問題亟需解決，這些問題導(dǎo)致高鎳電池的前景模糊，所以現(xiàn)階段談及高鎳電池大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用還為時(shí)尚早。