股票代碼:002245
中國NCA體系鋰電池發展現狀及趨勢
2019-09-07

鋰離子電池按照使用正極材料的不同,主要可以分為鈷酸鋰電池、三元電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池,從發展前景來看,不管是國家政策,還是市場需求,三元電池似乎都占據先天性的優勢,也就是高能量密度,再從各大電池企業的研發投入來看,三元電池的占比也是要遠遠超過其它類型的鋰電池。

三元電池又可以細分成NCM路線和NCA路線,NCM是指正極材料由鎳鈷錳三種材料按一定比例組合而成,產品類型從NCM111(N:C:M=1:1:1)到,532,622,811,隨著鎳含量的增加,電池能量密度也相應得到了提升,而NCA的正極材料是由鎳鈷鋁構成,三種材料通常的配比為8:1.5:0.5,相對更高能量密度的NCA規模化應用也在日韓普遍展開。

由于目前鋰電池產業主要集中在中日韓三國,從路線的選擇上,日本主要以NCA路線為主,韓國則是NCM和NCA齊頭并進,中國目前來看是以NCM路線為主,NCA的產量相對較小。
表 1NCM和NCA電池基本信息對比

640.webp.jpg

來源:真鋰研究、公開資料整理
圖 1NCA電池與NCM811電池在過充濫用測試情況下對比

640.webp (1).jpg

目前,中國還沒有大規模生產NCA電池的原因主要有以下幾點:

1、中國電池企業對于NCA的研發起步相比于日韓要晚,在制造工藝、專利、材料使用上還是與日韓企業有一定差距。

2、NCA的生產工藝相較于NCM811更加嚴格,比如NCA在制造過程中要求濕度要控制在10%以下,而NCM以及其它類型電池目前只需要在注液工序對濕度進行嚴格控制。這種高標準的生產環境對國內企業形成了很大的挑戰。

3、誤認為NCA電池安全性能較差,需要很好的BMS、模組、電池包的設計方案,這也是為什么目前只有特斯拉能夠大規模應用NCA的原因。其實從上圖可以看到,在過充濫用測試的情況下,NCM811的安全性是比不上NCA的。

圖 12016-2020E 中國電動汽車NCA電池裝機量預測

640.webp (2).jpg


來源:真鋰研究

從NCA的主要應用來看,首先來看電動汽車領域,從數據上可以看到,2017年NCA裝機量同比增長326%,2018年雖同比有所下滑,但到2019年,前七個月的裝機量已經超過了2017年、2018年全年的裝機量,增速較快,目前中國電動汽車市場NCA電池主要的供應商有松下、三星、江蘇天鵬、德朗能、力神。

圖22016-2020E 中國電動工具NCA電池裝機量預測

640.webp (3).jpg

來源:真鋰研究

從電動工具市場的NCA用量來看,裝機量由2016年的0.95GWh,增長到2018年1.71GWh,由于電動工具市場使用的全部都是圓柱形鋰電池,更加適合NCA體系,預計到2020年電動工具NCA電池裝機量能夠達到2.44GWh,占整個電動工具總裝機量的40%以上。目前,電動工具NCA電池主要供應商有三星SDI、LG、松下、江蘇天鵬。

目前NCA電池做的最好的無疑是松下,早期推出的18650NCA電池能量密度就已經達到250Wh/kg,2018年初,由松下和特斯拉聯合推出的21700NCA鋰電池,單體能量密度已經達到340Wh/kg,超過目前NCM811的280Wh/kg的能量密度。三星SDI是除松下外最主要的NCA動力電池生產廠家,他們的21700主力產品48G 4800mAh能量密度也已經達到260Wh/kg。LG化學為了進入特斯拉供應鏈,也在積極研發NCA體系的21700電池,2018年已經成功實現了量產,最新產品M50 5000mAh能量密度達到270Wh/kg。

中國國內在NCA電池方面做的最好的企業應該是江蘇天鵬,江蘇天鵬在NCA電池方面,與特斯拉同類型的高比能NCA/硅體系產品早在2017年底就已實現批量并大規模穩定出貨,尤其在電動工具市場鋰電池供應上占據國內龍頭地位。其它做的比較好的企業還有天津力神、德朗能等。

除了上述已經實現量產的企業,目前中國鋰電池龍頭企業CATL和BYD都有NCA電池的研發布局,而在NCA材料方面,國外市場NCA材料主要被住友金屬、日本化學產業株式會社和戶田化學三家所壟斷,中國市場目前貝特瑞的產能最大(3000噸NCA材料產能),其它比如杉杉能源、容百鋰電、巴莫、長遠鋰科等都有少量的NCA材料的產能布局。

總的來說,由于技術、成本等原因,目前中國三元鋰電池市場還是以NCM為主,NCA規模并不大,但是隨著國內電池企業和車企對NCA電池的認知提升,國產化正極材料的綜合性能和穩定性的提高,NCA材料成本的下降,國產NCA一定能夠突破日韓企業的技術、工藝壁壘,大規模的量產NCA鋰電池,未來我們相信三元鋰電池的市場將會是NCM和NCA并存前進。