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寧德時(shí)代鎳55電芯“攻勢”洶涌

2020-11-10 15:35:21

在技術(shù)進(jìn)步的背景下,三元5系電芯又迎來(lái)新一波機遇。

11月6日,蔚來(lái)汽車(chē)上線(xiàn)了100kWh電池包。據悉,該電池包可實(shí)現“無(wú)熱蔓延”,也就是寧德時(shí)代此前宣布的“只冒煙不起火”電池。當然,最值得關(guān)注的是該款電池電芯采用的是寧德時(shí)代“鎳55三元電芯”,疊加寧德時(shí)代的CTP成組技術(shù),使得蔚來(lái)這款100kWh電池包在多個(gè)方面性能突出。

在小編看來(lái),寧德時(shí)代鎳55三元電芯或是這次蔚來(lái)100kWh電池包發(fā)布會(huì )無(wú)意中釋放的重要信號。這或許能表明,寧德時(shí)代在提升能量密度、降低成本以及提升安全性上,對單晶三元材料的研發(fā)和應用已經(jīng)有長(cháng)足發(fā)展。

為什么這么說(shuō)?因為從材料來(lái)看,單晶正極材料相對于多晶正極材料更適合做高電壓,通過(guò)高電壓可以使得單晶5系材料能量密度更高;另外Ni55(鎳55)本身是單晶材料中的一種型號。

寧德時(shí)代在之前給蔚來(lái)配套的84kWh電池包采用的是NCM811電芯?,F在100kWh電池包又回歸到5系,應該是在成本、安全等多重因素下考量的結果。正如蔚來(lái)汽車(chē)發(fā)布會(huì )上所指出的,這款電池包可以實(shí)現只冒煙、不起火,實(shí)現真正的高安全。想必這也是寧德時(shí)代在更高安全,更優(yōu)成本上的嘗試。值得注意的是,上個(gè)月,寧德時(shí)代已經(jīng)透露,其設計開(kāi)發(fā)的NCM811電池系統已可輕松通過(guò)熱擴散測試,時(shí)間不是5分鐘,而是永遠不起火。相信,在Ni55的成熟應用基礎上,未來(lái)高鎳如8系的趨勢也是不起火,更優(yōu)的成本,以及更高的能量密度。

事實(shí)上,結合寧德時(shí)代此前為榮威ER 6和幾何C兩款新車(chē)配套的高電壓NCM523電池,系統能量密度都提升到180Wh/kg以上,小編猜測,寧德時(shí)代單晶5系三元電芯可能已經(jīng)規模起量了。我們這里打算延伸一下單晶5系三元材料的討論。

能量密度可提升,成本更優(yōu)、更穩定的單晶中鎳受關(guān)注

從材料端來(lái)看,提升正極材料的能量密度無(wú)外乎兩種路線(xiàn):一種是提高材料的克容量,對應的是高鎳化路線(xiàn),三元正極材料從523到622再到811即是如此,隨著(zhù)鎳含量的不斷提升,克容量也不斷提升;另一種是提升材料的電壓,對應的主要是單晶化路線(xiàn)。

事實(shí)上,就目前來(lái)看單晶材料在循環(huán)性能、熱穩定性、安全、成本上相對于多晶高鎳材料都有優(yōu)勢,在車(chē)企追求高安全、低成本的推動(dòng)下,電池企業(yè)自然也將單晶中鎳材料作為重要研發(fā)方向之一。

數據顯示,國內單晶三元材料真正大規模上量的時(shí)間點(diǎn)在2017年下半年,2017年中國市場(chǎng)單晶三元正極材料產(chǎn)量不足萬(wàn)噸,進(jìn)入2018年以后,國內單晶三元材料產(chǎn)量迅速增長(cháng),年產(chǎn)量躍升至4.9萬(wàn)噸左右,且90%以上的單晶三元材料應用在動(dòng)力電池領(lǐng)域;2019年,這一數字攀升到7.9萬(wàn)噸。

國內單晶三元材料快速增長(cháng),正是因為寧德時(shí)代等國內電池頭部生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)始在動(dòng)力電池上使用單晶三元材料作為正極材料。

之所以不少電池企業(yè)開(kāi)始關(guān)注到單晶三元材料,也正是因為在不改變電池材料穩定性的前提下,僅通過(guò)提升材料的電壓,就可以實(shí)現材料能量密度的提升。

據媒體報道,高電壓523+CTP也是寧德時(shí)代布局的電池技術(shù)路線(xiàn)之一。

今年7月底開(kāi)啟預售的上汽榮威ER 6,其搭載的就是寧德時(shí)代NCM523電芯,電芯能量密度為243Wh/kg;8月初上市的幾何C,搭載的電芯也是寧德時(shí)代5系高電壓電芯。據業(yè)內媒體報道,寧德時(shí)代利用5系高電壓正極材料,單體電壓由4.3V提升至4.35V,電芯能量密度得到提升,小編推測這兩款車(chē)搭載的電芯可能都是寧德時(shí)代Ni55電芯。

事實(shí)上,從榮威ER 6搭載的5系三元電芯能量密度來(lái)看,其已經(jīng)比較接近目前的高鎳電芯水平。

另外,高電壓5系電芯還有一個(gè)優(yōu)勢,就是成本比NCM811要低。機構給出的數據顯示,目前鎳55三元單晶高電壓材料成本要比NCM811低15%左右。

在蔚來(lái)汽車(chē)100kWh發(fā)布會(huì )上,蔚來(lái)汽車(chē)聯(lián)合創(chuàng )始人、總裁秦力洪也向媒體證實(shí)了這一點(diǎn),目前采用NCM811電芯的蔚來(lái)84kWh電池包單位成本要比采用鎳55電芯的100kWh電池包和采用傳統NCM523電芯的70kWh電池包都要高。

CTP助力 單晶中鎳優(yōu)勢仍明顯

對于電池包來(lái)說(shuō),提升系統能量密度,除了材料端著(zhù)手,近兩年通過(guò)結構優(yōu)化改進(jìn)已成為業(yè)內企業(yè)嘗試的重要手段。通過(guò)單晶材料高電壓解決了中鎳5系三元材料能量密度低的難題,而配合CTP技術(shù),則又可以進(jìn)一步提升電池包的系統能量密度,進(jìn)一步拓寬了高電壓5系三元材料的市場(chǎng)空間。

據蔚來(lái)汽車(chē)介紹,100kWh電池包采用高度集成化CTP技術(shù),通過(guò)工藝的改善,電池包內零部件減少了40%,體積利用率提升了19.8%,系統能量密度提高了37%,而從工藝的提升和空間利用率上,可以讓同等尺寸的電池包整體電量相比70度電池提升42%。換言之,同樣尺寸電池包,采用三元5系材料就可以將電量提升30度,CTP工藝的貢獻確實(shí)不小。

事實(shí)上,前面提到的榮威ER6、幾何C兩款車(chē)的系統能量密度提升也同樣明顯。如榮威ER6系統能量密度達到180Wh/kg;幾何C的系統能量密度達到183Wh/kg。這兩款車(chē)使得搭載NCM523三元電芯實(shí)現如此高的系統能量密度,CTP應該功不可沒(méi)。

當然,除了提升系統能量密度,CTP在降本方面的成效也是顯而易見(jiàn)的。從成本來(lái)看,由于省去了模組環(huán)節的線(xiàn)束、蓋板等零部件,整個(gè)電池包零件數量減少了40%,生產(chǎn)效率提升了50%,CTP電池包的物料成本與制造成本都有明顯下降。

從榮威ER6、幾何C,包括這次蔚來(lái)發(fā)布的100kWh電池包,都采用了5系三元材料,可以看出在高電壓和CTP技術(shù)加持下,車(chē)輛續航里程可以提升到600㎞左右,使得坐擁成本、安全優(yōu)勢的5系三元材料在這一續航里程區間的市場(chǎng)競爭力更強。當然,我們也要清楚,通過(guò)高電壓、單晶、CTP等技術(shù),能幫助5系材料在能量密度上提升的空間依然有限,材料本身的局限性并不能忽略。為滿(mǎn)足更高續航、更多電量需求可能仍然需高鎳化技術(shù)路線(xiàn),仍需要不斷突破材料本身瓶頸,以及降低對于鈷資源依賴(lài)的重要方向。


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