高镍电池虽脱颖而出，但产业化进程仍存诸多问题

摘要：目前高镍动力电池已得到国际市场的认可，随着新能源汽车产业迅猛发展，被规划为我国“十三五”的重点产业，我国新能源汽车市场化即将到来，而作为新能源汽车核心部件的动力锂电池必将迎来爆发。正极材料是电池的核心材料，未来将持续受益，并且正极材料的制备技术仍处于演变的过程，具备巨大的挖掘潜力。

由于高镍三元材料可以显著提高动力电池的能量密度，在单位体积和单位重量的电池可以储存更多的能量，因此现阶段已成为新能源汽车动力电池的市场主流。从技术角度来看，高镍三元材料储存稳定性、安全性、输出特性以及循环寿命等主要性能指标比较均衡，是未来动力电池正极材料的主流方向。

高镍电池脱颖而出的原因在于政策支持、增加续航和材料成本三方面

按照镍钴锰的比例，三元材料可以分为NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，通常NCM811被叫做高镍电池，三元锂电池中正极材料的镍钴锰比例为8:1:1。由于高镍三元正极材料产业化存在难点，目前我国普遍使用的三元锂电池为NCM523，但在政府和行业鼓励支持、高位钴价等多重因素刺激下，NCM811应用正在提速。

1.政策和行业鼓励支持方向

2018年发改委印发的《汽车产业中长期发展规划》中明确要求，到2020年动力电池单体的能量密度要达到300Wh/kg以上,力争实现350Wh/kg。以我国现有的技术条件，NCM中镍含量六成以下的正极材料几乎没有办法达到高能量密度的要求，若要实现2020年能量密度达到300Wh/kg的目标，也只有NCM811三元电池能满足这一要求，所以是我国政府和行业鼓励的方向。

2.高镍三元正极材料可增加续航能力

我国普遍使用的三元锂电池为NCM523，其能量密度能达到160-200Wh/kg,国内少数高端企业可以生产NCM622型号电池，能量密度可达230Wh/kg，而以我国目前的技术，NCM811可以达到280Wh/kg，而且制备技术仍处于演变的过程，相信在技术成熟后能量密度必能达到300Wh/kg以上的要求。NCM中镍含量越高能量密度就越高，能量密度高就意味着高续航能力，因此高镍811电池是目前研究的热点。

3.钴资源有限导致其价格上涨

全球钴资源有限，2017年以来材料市场上钴持续吃紧，导致价格不断上涨，企业只能通过“降钴增镍”以缓解成本压力，而NCM811正极材料中钴的比例占据较小，所以受到钴价上涨的影响小，所以各个电池制造商开始将选材的重心由钴转换到价格较为便宜、性能更为稳定的镍金属上。

图1 高镍电池为何脱颖而出原因

（资料来源：公开信息整理）

高镍三元正极材料产业化进程中遇到的难点问题

高镍三元材料电池的安全性受到制造环境、生产设备、流程工艺等多重因素影响，所以高镍三元材料在产业化进程的过程中遇到很多难点问题。

1.高镍三元材料合成技术改造困难，制备工艺难度大

合成高镍三元材料主要方法是烧结法，该方法安全和稳定性能较差，储存、加工条件苛刻。高镍三元电池的产业化突破在于电池制造工艺和包裹工艺升级、电池的安全和材料的合理搭配等问题，目前对于这些问题解决仍处于研究状态，这对动力电池企业的技术创新和产线改造提出了很高的要求。

2.高镍三元材料合成的关键装备国产化率低

高镍三元材料在生产环境和前驱体烧结方面的要求比较严格，且产品在储存使用时容易吸潮成果冻状，难以调浆和极片涂布。因此在高镍三元材料合成过程中对窑炉设备的要求较高，但目前我国的装备水平还无法满足高镍三元材料的制备要求。

3.高镍电池在使用过程中存在安全性问题

高镍电池在使用过程中，尤其是长循环和高温循环过程中，其颗粒表面会出现一个相转变，从原来的层状结构，到尖晶石结构，再到非活性岩石相，引起容量循环性能衰减。另外相转变过程中也伴随着氧气的产生，这样对安全性存在一定隐患。

4.其他

对于大容量三元材料电池的回收存在标准缺失的问题，目前还没有大规模的进行拆解回收；高镍三元材料由于烧结过程中会使用到氢氧化锂，氢氧化锂的刺激性气味非常重，因此需要采用无人操作、自动化且车间封闭的条件。

图2 高镍电池产业化进程的难点情况

（资料来源：公开信息整理）

结语

综上所述，高镍电池是由于其能量密度高、增加续航能力等原因，一直是政府和行业支持的热点，但其产业化进程中仍存在合成技术、关键装备、安全性等诸多问题亟需解决，这些问题导致高镍电池的前景模糊，所以现阶段谈及高镍电池大规模的商业化应用还为时尚早。