高鎳811之辯:中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)和動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)正再次面臨選擇

“這是動(dòng)力電池爭(zhēng)取主導(dǎo)權(quán)和話語(yǔ)權(quán)的必選之路。如果放棄了811，那就是放棄了高端市場(chǎng)?！?/span>

是走簡(jiǎn)單的路，還是困難的路？中國(guó)電動(dòng)汽車(chē)和動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)正再次面臨選擇。

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

隨即，寧德時(shí)代官方辟謠表示，絕不會(huì)放棄811，“這是動(dòng)力電池爭(zhēng)取主導(dǎo)權(quán)和話語(yǔ)權(quán)的必選之路。如果放棄了811，那就是放棄了高端市場(chǎng)?！?/p>

為何不應(yīng)輕言放棄811

什么是高端電動(dòng)汽車(chē)？特斯拉就是一個(gè)很好的例子。

近日，美國(guó)汽車(chē)研究公司iSeeCars的一份報(bào)告顯示，美國(guó)乘用二手車(chē)市場(chǎng)三年平均折舊率為39.1%。其中，油電混動(dòng)和插混車(chē)型為40.9%，純電動(dòng)車(chē)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(chē)，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(chē)型。

SeeCars認(rèn)為，特斯拉車(chē)型殘值較高的重要因素之一在于其通過(guò)軟件升級(jí)，“常用常新”。

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

依賴(lài)眾多電氣元件實(shí)現(xiàn)智能化和網(wǎng)聯(lián)化的智能汽車(chē)同時(shí)也是能耗“黑洞”。博格華納2017年的研究顯示，部分完全自動(dòng)駕駛原型車(chē)對(duì)能源的消耗量達(dá)到2-4千瓦時(shí)。相比之下，目前特斯拉Model 3車(chē)主的百公里真實(shí)電耗大多在15千瓦時(shí)左右。

顯然，要驅(qū)動(dòng)眾多智能設(shè)備所需的能耗，并不比驅(qū)動(dòng)一臺(tái)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(dòng)汽車(chē)未來(lái)實(shí)現(xiàn)智能化和網(wǎng)聯(lián)化競(jìng)賽中的關(guān)鍵賽點(diǎn)。

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(shí)，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(shí)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(shí)代“放棄811，便是放棄了高端市場(chǎng)”的論斷。當(dāng)特斯拉Model 3在全球市場(chǎng)“大殺四方”時(shí)，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(guó)內(nèi)的國(guó)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(jiǎn)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。”

去年，在發(fā)布第二代811電池時(shí)，寧德時(shí)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(jí)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(diǎn)?！?/p>

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(jiǎn)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(duì)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(jiàn)其技術(shù)難度之大。

從811的正極材料來(lái)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(lái)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(jì)、電解液配方、隔膜特性、模組和電池包的安全設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)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(lái)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(shí)現(xiàn)。金屬鋰粉穩(wěn)定性差，對(duì)環(huán)境要求極為苛刻；

電池生產(chǎn)制造過(guò)程中，高鎳材料對(duì)環(huán)境濕度控制的要求更高，由此帶來(lái)制造成本上升，從而進(jìn)一步限制其規(guī)?；乃俣?。

而且車(chē)企想要駕馭能量密度更高，更“敏感”的811也非易事?？驾^著車(chē)企從電芯到模組，到電池管理系統(tǒng)，以及整車(chē)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(chē)企，會(huì)將匹配過(guò)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(guó)純電動(dòng)乘用車(chē)?yán)m(xù)航里程平均數(shù)及中位數(shù)

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(chē)型，700公里以上的高鎳811是唯一的選擇。

統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，去年寧德時(shí)代整體裝機(jī)量為33GWh，占據(jù)了中國(guó)動(dòng)力電池裝機(jī)量的半壁江山。其中811占比12%；今年前七個(gè)月，寧德時(shí)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(dòng)汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)的500及以上續(xù)航里程車(chē)型都搭載了寧德時(shí)代的811電池。而且將于10月開(kāi)始批量生產(chǎn)的大眾MEB平臺(tái)車(chē)型也將采用811方案，寶馬應(yīng)用此技術(shù)的車(chē)型正向歐洲出口樣品。

但811并非今年動(dòng)力電池行業(yè)唯一的高光。

比亞迪推出的刀片電池通過(guò)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(shí)代183Wh／Kg的5系高能量密度電池包，通過(guò)電池管理系統(tǒng)等諸多創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了550公里的超長(zhǎng)續(xù)航。

似乎高電量、高續(xù)航不必依賴(lài)材料技術(shù)突破——這樣“費(fèi)時(shí)費(fèi)力“的方法也能實(shí)現(xiàn)，是否可以就此選擇這條比較簡(jiǎn)單的道路去走？

中國(guó)車(chē)企在燃油車(chē)領(lǐng)域的追趕已有先驗(yàn)。在完成了造型、匹配乃至發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)等一系列整車(chē)、部件乃至零件層面的技術(shù)攻關(guān)之后，中國(guó)車(chē)企開(kāi)始艱難追趕百年跨國(guó)車(chē)企在動(dòng)能、摩擦、震動(dòng)等基礎(chǔ)學(xué)科層面的領(lǐng)先技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

動(dòng)力電池領(lǐng)域的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)格局也正在復(fù)制這一過(guò)程。

目前，SK創(chuàng)新已經(jīng)在中國(guó)常州的合資電池公司量產(chǎn)了鎳含量80%的高鎳電池，同時(shí)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(wú)鈷的技術(shù)路線在國(guó)際上已漸成共識(shí)，但這也意味著各家動(dòng)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(kāi)全面競(jìng)爭(zhēng)。

與燃油車(chē)時(shí)代不同的是，這次我們與國(guó)際一流水平之間沒(méi)有百年的”時(shí)差“，甚至中國(guó)頭部動(dòng)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(chǎng)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(guó)動(dòng)力電池和新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)地位與發(fā)展的關(guān)鍵戰(zhàn)略制高點(diǎn)，是不好走卻一定要走的一條路。