三元鋰電池正極材料高鎳低鈷是鋰電池的必然發展趨勢

來源：存能電氣  日期：2020-05-18 16:07  瀏覽量：次

三元鋰電池正極材料高鎳低鈷是鋰電池的必然發展趨勢。多元材料鎳、鈷、錳元素隨著鎳含量提高、材料克比容量提高、電池的能量密度也不斷提升；同時由于鈷原料的成本較高、鈷價波動振幅也較大導致高鈷低鎳的多元材料的成本居高不下，鋰電企業為了降低成本和尋求更高能量密度的材料傾向于采用Ni含量比較高的NCM622，NCM811和NCA。

三元鋰電池正極材料高鎳低鈷是鋰電池的必然發展趨勢

近年來隨著全球電動汽車市場不斷升溫，三元鋰電池需求量大增。鈷是三元鋰電池中重要的正極材料之一，但資源稀缺，自2017年以來價格不斷攀升。一方面是鈷價不斷上漲，另一方面是補貼漸退，三元鋰電池正極材料“高鎳低鈷”成為必然的發展趨勢。

面對日益增加的成本，全球電池供應商都在想方設法減少鈷在三元電池中的含量，他們更改了電池正極材料的配方比例，將三元電池中鎳鈷錳或者鎳鈷鋁的配比從6：2：2改為8：1：1。中國很多動力電池企業也都在布局高鎳三元電池。高鎳低鈷一方面是為了提高能量密度，另一方面是為了降低成本。

從鋰電池的技術來講，在鎳鈷錳的比例為8：1：1時，電池能量密度達到300瓦時/公斤已經可以清晰地看到“天花板”，可能未來10年都無法突破。盡管很多電池供應商都在降低鈷的使用量，但大部分廠商并未實現8：1：1技術路線在量產中的應用，至于無鈷電池的上市時間，恐怕就更為久遠了。

電池“無鈷化”，高鎳化是趨勢

目前來看，新能源汽車尤其是新能源乘用車所采用的動力電池主要采用兩種技術路線，一是磷酸鐵鋰電池，另一則是三元鋰電池，前者安全性好，成本低；后者能量密度高，續航能力強。若以是否含有鈷元素劃分，前者不含鈷，后者含鈷。

據預測，鈷的短缺潮可能會提前到來，在未來5～10年內將對電動汽車產業產生較大的影響。數據顯示剛果的鈷產出占全球鈷礦的2/3，亟待發現新的資源產地。從目前的情況看，找到新的礦產資源還需要很長時間，如果僅依靠剛果的鈷資源，那么到2020年時很有可能出現鈷供給危機。

高鎳三元鋰電池材料的原料成本有所下降，因為鎳比鈷價格低。但是高鎳三元材料的這些技術痛點導致其生產條件極為苛刻，原料成本下降，生產成本又升高，所以未來高鎳三元材料的成本也不會大幅降低。但是由于國家及市場對電池比容的要求，高鎳三元材料勢在必行。

在三元材料中，錳、鈷的含量決定了電池的穩定性，鎳的含量決定了電池的比容性和續航能力。鈷的價格不斷上升，鎳的價格保持穩定，因此高鎳三元成為三元材料行業重點研發的領域。增加鎳的含量，降低鈷的使用量，并且能夠依然保持電池優異的熱穩定性，高鎳三元將是未來三元材料的重要發展趨勢。

作為鋰電池的重要原料之一，鈷能夠明顯提升鋰電池的能量密集度。為了替代鈷，電池廠商往往會增加鎳的使用量以提升電池的能量密度；但鎳的使用量增加之后會導致相應的電極材料的結構穩定性降低，進而影響到電池循環壽命和安全性。目前車企和電池供應商只是降低了鈷在三元電池材料中的配比，但目前鈷尚無法替代。