LG化学和通用建NCMA超级电池工厂,助推高镍趋势

发布日期:2020-03-16

核心提示:在通用汽车举办的EV WEEK的活动中,通用汽车CEO宣布,2019年通用汽车在全球市场上销售了2.46万辆Bolt EV,计划到2023年推出20款

在通用汽车举办的EV WEEK的活动中,通用汽车CEO宣布,2019年通用汽车在全球市场上销售了2.46万辆Bolt EV,计划到2023年推出20款新电动车,2025年每年推出100多万辆电动汽车。2019年12月5日LG化学和通用汽车签署协议,双方将各投资1万亿韩元(约8.3亿美元),合资建立十亿级的超级工厂,其规模堪比特斯拉与松下的合资的35GWh。

 

据韩媒3月10日报道,该工厂将于2022年开始量产镍钴锰铝(NCMA)四元电池,NCMA四元电池中镍摩尔含量将达到90%,钴摩尔含量缩减至5%,其生产成本拟降至100美元/Kwh以下。

 

选择电池型号降成本,未来车市或分化

 

前有特斯拉计划部分车型返回磷酸铁锂(LFP),后有通用公司创新推出NCMA电池,其主要目的都是为了降低新能源汽车电池成本。整车成本中40%在电池,电池成本的30-40%在正极材料,所以正极材料的型号的选择对于整车的成本有较大的影响。虽然特斯拉的“无钴”电池虚惊一场,但新能源汽车行业降成本的趋势仍将瞄准“降钴”。

 

随着比亚迪刀片电池和宁德时代CTP技术的推出,LFP电池组的能量密度的提升补足了其短板,并且0.6元/Wh的低成本也使LFP具有很大的成本优势,反观低镍三元其安全性和成本在竞争中均落于了下乘。但LFP材料自身的低能量密度上限也限制了其发展,虽然可以通过改变模组或者PACK提高电池包的能量密度,但这也是在牺牲自身车重的基础上达到的电量。

 

所以,未来新能源汽车市场可能分化,低成本或者是续航里程追求不高的汽车多采用LFP,而对于追求高续航里程的高端车型路线将进一步推陈出新,采用高镍高能量密度的新型电池(NCM8系、NCM9系、NCA和NCMA)。

 

高镍路线的对比

 

NCA

 

日本的电池路线选择NCA,NCA电池理论能量密度上限高,循环性能上优于NCM材料,但是在循环中颗粒更容易发生粉化和破碎,热稳定性差,需要电芯、电源系统、电源使用等环节进行系统可靠的安全设计,所以目前装车只用在了特斯拉上。并且NCA要求电池生产过程中要控制湿度在10%以下,对于国内的电池制造环境和设备都是较大的挑战,并且增加了电池生产成本。国内也有企业生产NCA电池如天津力神、宁德时代等,但产品多用于电动工具,并未见有装车。

 

NCA电池生产主要是日本松下的18650圆柱电池,其元素含量为Ni0.82Co0.15Al0.03,后来升级为21700圆柱电池,元素含量也变为Ni0.9Co0.05Al0.05,NCA电池充放电过程存在严重的产气,这会导致电池鼓胀变形,所以外壳采用耐压的不锈钢圆柱。

 

NCM

 

中国主打的路线是高镍NCM8系,NCM 811电池的理论能量密度上限稍弱于NCA,但其热稳定性较NCA有提高,并且生产工艺相较于NCA简单。虽然NCM811电池安全性有提高,但仍需配以较好的电池管理系统和电池包设计。NCM811的最大限制在于其的衰降速度大于NCA,循环寿命较差,电池长时间不用会降低其容量。

 

目前NCM811系列电池也已经装车,第一台装载高镍NCM的汽车是广汽AOIN系列车型,已于2019年上市。未来高镍NCM技术仍有进步空间,格林美最近在投资者交流平台上表示,目前公司已完成9系产品的研发和量产。9系高镍NCM电池正在赶来的路上。

 

NCMA

 

NCMA电池投产可能要等到2022年了,其电池性能还需再验证,但在实验室阶段美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Wangda Li发现Al掺杂NCM后可以改善NCM的衰降速度[1];韩国汉阳大学的Un-Hyuck Kim通过梯度浓度和Al元素掺杂方法显著改善了NCM材料的长期循环稳定性和热稳定性,可以看出NCMA材料在循环性能和热稳定性都比NCM材料具有明显的优势,或将成为新一代的高容量正极材料的有力角逐者。



 
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