電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
近日,通用汽車在EVDay宣布與LG化學合作,計劃2021年量產NCMA四元鋰電池,其成本實現超過30%的降幅,進而引發行業對NCMA的關注。
其實NCMA四元鋰電池,國內相關電池或材料公司早就展開了研究,并取得了一定的進展。
NCMA四元鋰電池最早概念誕生,是在2016年,由韓國漢陽大學及韓國本土動力鋰離子電池公司共同提出。
該技術路線是在鎳鈷錳三元電池的材料中摻入部分鋁元素,抑制鈷元素的不穩定雜質生成,從而顯著提升電池的循環壽命。
和目前的三元材料523、811、NCA相比,NCMA四元材料的鎳含量逼近90%,同時鈷含量進一步降低。這種NCMA四元鋰電池,在一定程度上可以實現提升電池能量密度、降低成本、改善充放電性能的多維度平衡。
詳盡實際的改進和提升方面,緊要是成本和安全性。
一方面Al的加入進一步降低鈷的含量,進而實現成本的優化。另一方面,四元材料的體系穩定性,循環性,安全性也表現出一定的性能優點。
從降低鈷含量,提升電池性能的角度看,高鎳低鈷的NCMA四元鋰電池是將來的發展趨勢之一。
不過就今朝技術進展來看,國內市場使用方面,還是NCM三元鋰電池占主流,而且繼續時間將比較長。緊要原由是鋰電池材料體系每多摻入一種元素,控制和加工難度會大幅提升。
高工鋰電獲悉,在布局NCMA電池材料方面,國內緊要有寧德時代、比亞迪、國軒高科、格林美、容百科技等公司。其中格林美的NCMA正在給國內客戶進行噸級認證,鎳元素含量高達90%,容百科技的NCMA進程也處于批量驗證探測。
就在近日,格林美通告稱,其NCMA前驅體材料已經獲得噸級認證。
格林美內部人士表示,這意味著已經到中試階段,技術方面已經取得重大進展,NCMA的性能相比NCM811而言,其能量密度、穩定性、循環性、充放電倍率、安全性要好很多。與此對應的成本,要低很多。
倘若中試沒問題,短時間內進行大批量加工供給,滿足市場對高能量密度電芯材料體系的需求。
在NCMA四元鋰電池量產方面,暫時還沒有公司宣布已經實現大規模量產,進入市場使用階段。
其中,研發起點相對較高的韓國電池公司LG化學,也只是宣布在鎳鈷錳電池中摻入氧化鋁制備NCMA四元電池,最快也到2021年才配套通用汽車加工。
業內對NCMA的主流觀點認為,現階段鎳和鈷含量保持甚至優于NCA同等水平的替代辦法,緊要是采用NCM811高鎳電池向NCMA(鎳鈷錳鋁)四元電池進階,并逐漸實現低鈷或無鈷電池的目標。
NCMA量產一旦成功,不但會降低電池加工成本,實現綜合性能的提升,還會加強電池公司和新能源車企的競爭力,進一步搶占燃油車的市場,獲得更多發展機會。
從產業化的角度看,NCMA還緊要面對著材料體系、加工工藝、相關配套設施的難題。
材料體系上,跟傳統的三元正極523、622、811、NCA相比,NCMA在鎳含量很高的情況下,鋁元素的摻雜及包覆量很難精準控制,制造難度較大,試驗較為復雜。
加工工藝上,由于NCMA的鎳含量比NCM811的還要高,鈷含量又比較低,因此對批量制造的環境要求較高。再加上高鎳材料體系易膨脹,對設備精度和耐腐蝕性,要求較高。
相關配套設施上,由于NCMA的高充電倍率,高能量密度,發生熱失控后進行控制的難度大,與此對應的BMS電池管理系統,車載使用模塊方面,相關使用還不足夠成熟。
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