电话咨询 在线咨询 产品定制
010-68321050

NCA制备技术要求高于NCM,我国还不具备量产能力

尹云肖 2019-12-16 2187 0

专属客服号

微信订阅号

科技最前沿

剖析产业发展现状

为区域/园区工作者洞悉行业发展

NCM和NCA是三元锂电池未来的发展的两条技术路线,但我国的无论是车企还是电池厂家几乎都选择了NCM路线,极少的企业选择NCA路线,作为动力电池制造的第一大国,为何至今还未规模性的量产NCA电池呢?

摘要:NCM和NCA是三元锂电池未来的发展的两条技术路线,但我国的无论是车企还是电池厂家几乎都选择了NCM路线,极少的企业选择NCA路线,作为动力电池制造的第一大国,为何至今还未规模性的量产NCA电池呢?

长期以来,缺乏高性能正极材料是我国动力电池及新能源汽车产业发展的痛点,无论是国家政策引导还是市场需求驱动,三元电池几乎占据先天性的优势,再从各大汽车和电池企业的研发投入来看,三元电池的投入规模也是要远超其他类型的锂电池。高镍三元的优势明显,拥有NCM和NCA两种路线,两者皆具备高能量密度的特点,有望使新能源汽车续航里程突破300英里。

NCM指的是电池的正极材料又镍钴锰按照一定比例组合而成(常见配比为5:3:2,6:2:2和8:1:1),而NCA的正极组成材料是由镍钴铝构成的(通常配比为8:1.5:0.5)。

NCA和NCM难分优劣,NCA在材料和技术制备上较严格

目前我国拥有高能量密度的NCM电池的产业化应用,而NCA的应用在日韩较多,我国产量较少,NCA在材料和技术制备上较为严格。

从材料生产过程比较,NCA的生产工艺条件要比NCM更苛刻,NCA电池正极材料中铝的含量较少,通常被称为二元材料。NCA是以铝代替锰,实际上是将镍钴锰酸锂通过离子掺杂和表面包覆进行改性,离子的掺杂可以提高材料的稳定性,提高循环性能。铝为两性金属,在制备过程中不易沉淀,因此NCA在材料生产工艺上存在较高的门槛。

在技术制备路线上,NCA的所需的条件和工艺更为苛刻,主要的难点在于NCA高镍材料的碱性较高,需要在纯氧和湿度在10%以下的环境中进行,增加量产难度和成本投入,生产过程中,前驱体的制备和焙烧工艺对设备的要求高于NCM。

就目前研究数据而言,还没有明确的数据可以详细比较NCA和NCM的相关性能,难说两者优劣之分,不过在价格方面NCM811略微便宜些,制备工艺上NCA高于NCM。表1为NCM和NCA电池基本信息对比。

表1 NCM和NCA电池基本信息对比

(资料来源:公开信息整理)

我国NCA电池相对于日韩起步较晚,在生产工艺和设计方面存在差距

目前我国还不具备生产稳定性良好、一致性高的NCA材料,即使使用进口材料,因为工艺技术的缺乏,也无法量产。NCA材料市场主要被住友金属、日本化学产业株式会社和户田三家企业垄断,我国NCA材料、电池制备及其产业化开发较晚,虽多家企业已开始中式和小批量试产,但仍存在材料和技术问题需要解决。

由于高镍材料在荷电状态下热稳定性较差,导致电池安全性无法得到保障,使下游客户对NCA电池的安全性心存顾虑,为减少这种顾虑,就需要从电芯设计和电源系统设计等环节进行系统可靠的安全设计,目前这些设计相关经验我国还处于萌芽阶段;更让中国电池厂家头疼的是,NCA制备环境要求在湿度在10%以下和纯氧中进行,其他材料目前只需注液工序对湿度进行严格控制,这对国内企业形成了较大的挑战。

我国容百锂电、杉杉能源和贝特瑞等企业对外宣称已具备规模化的生产NCA电池的能力,但多家电池厂家反馈,在国内市场上很难选到成熟的NCA材料供应商,这与国内企业产品的成熟度和技术稳定性相关,其根本原因在于我国再NCA电池领域起步较晚,生产制造能力有待提高。

图1 我国与日韩国家NCA电池制造的差距

(资料来源:公开信息整理)

国内还未有企业量产NCA电池,日韩已在我国完成NCA生产布局

我国本土三元电池供应体系中,几乎只有NCM电池的技术路线,无论是比亚迪、宁德时代、天津力神以及国轩高科等电池企业,还是专门做圆柱型电池的鹏辉能源、天鹏能源和沃特玛等厂家,目前还没有批量生产NCA电池,但这并不说明国内企业生产不出NCA电池,作为世界第一的动力电池大国,随着新能源汽车产业规模的增长,未来NCA电池在中国将是一片蓝海。

随着越来越多不同技术背景和不同行业的人进军新能源汽车领域,主机厂对电池的需求各不相同,且对NCA电池的驾驭能力不同,未来NCA电池将是市场上的新选择。目前三元动力电池技术路线尚未完全定型,还在不断的演进当中,我国基于国内市场现状选择了NCM技术路线,但这并不意味着NCA技术路线没有机会,日韩等NCA技术路线成熟的企业已在我国进行布局。详情请见表2。

表2  日韩企业在我国的NCA市场的布局

(资料来源:公开信息整理)

结语

综上所述,公开数据并未表明NCA和NCM两条技术路线熟优熟劣,NCA在材料和技术制备上较严格,价格方面NCM811略微便宜些;由于我国NCA电池相对于日韩起步较晚,在生产工艺和设计方面略有差距,目前还没有较成熟的NCA技术路线,无法进行量产;随着我国新能源汽车产业规模的增长,日韩等NCA技术较成熟企业在我国的布局,完善我国的NCA的技术路线已是十拿九稳。

本文为我公司原创,欢迎转载,转载请标明出处,违者必究!

评论

产业专题

申请产品定制

请完善以下信息,我们的顾问会在1个工作日内与您联系,为您安排产品定制服务

  • *姓名

  • *手机号

  • *验证码

    获取验证码
    获取验证码
  • *您的邮箱

  • *政府/园区/机构/企业名称

  • 您的职务

  • 备注