三元高镍化进程加快,产业化发展趋势明显

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镍含量的增加可以提升三元材料比容量,但降低了热稳定性。常规三元材料一般指NCM111,NCM333,NCM523等正极材料,高镍三元正极材料是指材料中镍的摩尔分数大于0.6的三元材料,常见的如NCM622,NCM811,NCA等。所谓高镍体系的NCM811,化学式为LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,镍、钴、锰的配比为8:1:1。三元正极材料随着镍含量的增加,比容量也逐渐增加,但镍含量的增加也会带来三元材料的循环性能下降,热稳定性减弱。

不同组分三元材料比容量、热稳定性和容量保持率的关系

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资料来源:公开资料整理

正极材料中镍、钴、锰元素的利弊

三元高镍化进程加快,产业化发展趋势明显

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NCM523、NCM622占据主流市场份额,高镍化进程加快。从行业趋势看,目前市场上主流的三元电池为NCM523和NCM622,其中NCM523在2017年占据市场份额的74%,2018年市场占比被压缩至57%。由于主流电池厂商对高能量密度电池需求增大,从2017年到2018年,NCM622的市场占比由12%提升到30%,NCM811占比也有所提升。随着补贴的持续退坡,动力电池市场将出现分化,倒逼车企和动力电池企业的技术朝高能量密度发展,高镍化趋势明显,预计后续将会以正极材料NCM811及NCA为主流发展方向。“811电池梦想”也将随着各家企业对高镍三元电池技术的研发突破而变成现实,NCM811将开启大规模应用元年,动力电池格局迎来竞争性拐点。

三元高镍化进程加快,产业化发展趋势明显

三元高镍化进程加快,产业化发展趋势明显

高镍三元正极材料中长期产业化趋势明显。目前,磷酸铁锂正极材料在技术研究上能量密度和重要技术指标已接近应用极限。富锂锰基正极材料的技术还尚待突破,商业化进程需要解决诸如首次充放电效率低,循环过程中的容量衰减严重,倍率性能差等关键技术问题,而距离固态锂电池产业化也还有很长一段时间。随着新能源汽车逐渐向高端市场倾斜,国家补贴政策的持续退坡倒逼车企采用高比容量动力电池,高镍三元正极材料集高能量密度、较长循环寿命和较高毛利等优点于一体,逐渐成为动力锂电池正极材料的主流。

国内动力电池龙头企业宁德时代2019年将推出单体能量密度达到280Wh/kg以上的NCM811电池,并计划在2020年之前将电芯能量密度提升到300Wh/kg。根据宁德时代电池能量密度发展路线图,我们预计未来至少6年新能源电动汽车将主要依托高镍正极技术路线,且高镍正极技术路线有望长期与其他高能量密度正极材料技术并存,中长期产业化趋势明显。

动力电池发展路线图

三元高镍化进程加快,产业化发展趋势明显

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高镍工艺技术难度大,设备要求高,且正极材料的开发周期偏长,目前NCM811正极材料正处于新品红利期,只有容百锂电、当升科技等少数企业可以实现量产。此外,各大厂商纷纷布局高镍正极材料,随着高镍材料的市场逐步打开,未来优先掌握高镍正极生产核心技术且具有产能优势的企业有望享受行业发展红利。

标签: 三元正级材料高镍化进程产业化趋势

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