作者丨李安定、朱世耘

是走簡單的路，還是困難的路？中國汽車產(chǎn)業(yè)正再次面臨選擇。

去年還是“香餑餑”的寧德時代NCM811高鎳三元電池，在今年以來的多次電動汽車自燃事件中成為爭議的焦點。直至近日一則寧德時代將放棄811路線的市場傳聞，被輿論認(rèn)為是導(dǎo)致9月7日寧德時代股價重挫的直接原因。

隨即，寧德時代官方辟謠表示絕不會放棄811，“這是動力電池爭取主導(dǎo)權(quán)和話語權(quán)的必選之路。如果放棄了811，那就是放棄了高端市場?！?/h4>

為何不應(yīng)輕言放棄811

什么是高端電動汽車？特斯拉將是一個很好的例子。

近日，美國汽車研究公司iSeeCars的一份報告顯示，美國乘用二手車市場三年平均折舊率為39.1%。其中，油電混動和插混車型為40.9%，純電動車型則高達(dá)52%。

但并非豪華“出身”的特斯拉卻是其中的特例，Model 3 、Model X與Model S三款車，折舊率分別為10.2%，33.9%與36.3%。不但跑贏豪華品牌的純電產(chǎn)品和行業(yè)平均水平，且Model 3近90%的三年保值率甚至大幅高于許多豪華品牌的燃油車型。SeeCars認(rèn)為，特斯拉車型殘值較高的重要因素之一在于其通過軟件升級，“常用常新”。

高級別的的智能化與網(wǎng)聯(lián)化正成為純電汽車產(chǎn)品的高端化標(biāo)簽，而且也是汽車四化變革的“終局”目標(biāo)，但前提是要解決“電”的問題。

依賴眾多電氣元件實現(xiàn)智能化和網(wǎng)聯(lián)化的智能汽車同時也是能耗“黑洞”。博格華納2017年的研究顯示，部分完全自動駕駛原型車對能源的消耗量達(dá)到2-4千瓦時。相比之下，目前特斯拉Model 3車主的百公里真實電耗大多在15千瓦時左右（不開空調(diào)，信息來源買車網(wǎng)）。

顯然，要驅(qū)動眾多智能設(shè)備所需的能耗，并不比驅(qū)動一臺1.6噸的鋼鐵機(jī)器行進(jìn)輕松多少。高能量密度電池成為純電動汽車未來實現(xiàn)智能化和網(wǎng)聯(lián)化競賽中的關(guān)鍵賽點。

在Model 3上，特斯拉采用了新型21700電池，其材料采用高鎳低鈷的配比，成本大幅下降的同時，能量密度和耐熱性大幅提升，單體能量密度更是高達(dá)300Wh/kg。

相比之下，LG 化學(xué)、松下電機(jī)等電池企業(yè)裝機(jī)的最高系統(tǒng)能量密度為150~180Wh/kg；比亞迪刀片電池在漢EV上的表現(xiàn)為140Wh/kg；寧德時代在2019年拿出了量產(chǎn)裝機(jī)NCM811 /石墨體系，電芯能量密度為270Wh/kg，系統(tǒng)能量密度達(dá)180 Wh/kg。以及單體能量密度高達(dá)304Wh/kg的第二代811高鎳/硅碳電池樣品。

由此便不難理解寧德時代“放棄811，便是放棄了高端市場”的斷論。當(dāng)特斯拉Model 3在全球市場“大殺四方”時，感受到“滅頂之災(zāi)”的不應(yīng)僅僅是“李想們”。

目前，LG化學(xué)、SKI、三星SDI，以及國內(nèi)的國軒高科、孚能科技、比亞迪、遠(yuǎn)景AESC等主流電池企業(yè)也都布局了NCM 811。

811不是一條簡單的路

“如何進(jìn)行能量密度的提升，成為制約電池發(fā)展的世界性難題?！比ツ?，在發(fā)布第二代811電池時，寧德時代首席科學(xué)家吳凱表示，“由于目前負(fù)極材料的能量密度遠(yuǎn)大于正極，正極材料就成了‘木桶的短板’而提高能量密度就要不斷升級正極材料。因此批量穩(wěn)定供應(yīng)高性能的高鎳正極材料是關(guān)鍵技術(shù)難點?！?/h4>

所謂811主要指正極材料采用80%的鎳、10%的鈷和10%的錳這樣的配比，由此大幅提升其能量密度。但高鎳的811并非一條簡單的路。

NCM811材料受其高鎳含量、表面殘堿高、熱穩(wěn)定性差等因素的制約，對正極材料生產(chǎn)廠家及電池企業(yè)的生產(chǎn)制造環(huán)境及技術(shù)水平，提出了更高的要求，因而在一定程度上限制了高鎳材料的大規(guī)模商業(yè)化。

2017年，LG化學(xué)和SK創(chuàng)新曾宣布有望在2018年推出高能量密度的NCM811電芯，但之后不約而同地推遲了進(jìn)程，可見其技術(shù)難度之大。

從811的正極材料來看，隨著鎳含量提高，三元材料的熱分解溫度降低，放熱量增大，帶來電池的熱穩(wěn)定性變差，這是材料的本征特性。為此需要從正極材料、電芯結(jié)構(gòu)設(shè)計、電解液配方、隔膜特性、模組和電池包的安全設(shè)計、生產(chǎn)過程控制等一系列相關(guān)因素協(xié)同突破解決；

負(fù)極材料來看，811要搭配硅碳和硅氧使用，但是硅的氧化物—SiOX作為負(fù)極材料存在首次效率低的原因，需要預(yù)鋰化工藝才能實現(xiàn)。金屬鋰粉穩(wěn)定性差，對環(huán)境要求極為苛刻；

電池生產(chǎn)制造過程中，高鎳材料對環(huán)境濕度控制的要求更高，由此帶來制造成本上升，從而進(jìn)一步限制其規(guī)?；乃俣取?/h4>

而且車企想要駕馭能量密度更高，更“敏感”的811也非易事?？驾^著車企從電芯到模組，到電池管理系統(tǒng)，以及整車的系統(tǒng)性匹配應(yīng)用能力。采用高鎳的21700電池后，特斯拉也以更為出色的電池管理系統(tǒng)為支持。

同樣的，不少搭載811電池的車企，會將匹配過程直接提前到研發(fā)階段，以求更深度的“契合”。

圖注：2017-2018年我國純電動乘用車?yán)m(xù)航里程平均數(shù)及中位數(shù)（資料來源：觀研天下整理）

是否要走這條更難的路？

目前，多元化的技術(shù)路線格局已經(jīng)形成。磷酸鐵電池供應(yīng)500公里以下，NCM523供應(yīng)500-700公里續(xù)航車型，700公里以上的高鎳811是唯一的選擇。

東吳電芯的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，去年寧德時代整體裝機(jī)量為33GWh，占據(jù)了中國動力電池裝機(jī)量的半壁江山。其中811占比12%；今年前七個月，寧德時代的裝機(jī)量近11.2 GWh，811占比16%。

包括寶馬、廣汽、吉利、幾何、小鵬在內(nèi)的主流純電動汽車生產(chǎn)企業(yè)的500及以上續(xù)航里程車型都搭載了寧德時代的811電池。而且將于10月開始批量生產(chǎn)的大眾MEB平臺車型也將采用811方案，寶馬應(yīng)用此技術(shù)的車型正向歐洲出口樣品。

但811并非今年動力電池行業(yè)唯一的高光。

比亞迪推出的刀片電池通過結(jié)構(gòu)重組，將磷酸鐵鋰的體積能量密度提升了50%；吉利幾何C搭載寧德時代183Wh／Kg的5系高能量密度電池包，通過電池管理系統(tǒng)等諸多創(chuàng)新實現(xiàn)了550公里的超長續(xù)航。

似乎高電量、高續(xù)航不必依賴材料技術(shù)突破——這樣“費時費力“的方法也能實現(xiàn)，是否可以就此選擇這條比較簡單的道路去走？

中國車企在燃油車領(lǐng)域的追趕已有先驗。在完成了造型、匹配乃至發(fā)動機(jī)研發(fā)等一系列整車、部件乃至零件層面的技術(shù)攻關(guān)之后，中國車企開始艱難追趕百年跨國車企在動能、摩擦、震動等基礎(chǔ)學(xué)科層面的領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢。

動力電池領(lǐng)域的技術(shù)競爭格局也正在復(fù)制這一過程。

目前，SK創(chuàng)新已經(jīng)在中國常州的合資電池公司量產(chǎn)了鎳含量80%的高鎳電池，同時已準(zhǔn)備好生產(chǎn)鎳鈷錳比例為9/0.5/0.5的電池；LG化學(xué)明年將向通用提供包含90％鎳的NCMA（鎳鈷錳鋁）電池；更勿論松下為特斯拉提供的高鎳電池方案將鈷含量降低到了5%以下。

高鎳低鈷甚至無鈷的技術(shù)路線在國際上已漸成共識，但這也意味著各家動力電池企業(yè)需要在材料化學(xué)這樣的“根技術(shù)“領(lǐng)域展開全面競爭。與燃油車時代不同的是，這次我們與國際一流水平之間沒有百年的”時差“，甚至中國頭部動力電池還很有可能成為全球技術(shù)領(lǐng)航者。

高鎳技術(shù)路線代表的811電池目前尚未完全成熟，從技術(shù)突破到市場應(yīng)用都將是一條艱難的道路。但也正因如此，811電池將是影響中國動力電池和新能源汽車產(chǎn)業(yè)地位與發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略制高點，是不好走卻一定要走的一條路。

文章轉(zhuǎn)載自安定洞察

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關(guān)鍵詞：電池,材料,能量,密度,技術(shù)