這是容易的方法還是困難的方法?中國汽車工業再次面臨抉擇。
當代Amperex科技有限公司NCM811高鎳三元電池,去年還是“燙手山芋”,今年卻成為多起電動車自燃事件的爭議焦點。直到最近,壹則市場傳聞,即當代安培科技股份有限公司將放棄811路線,被輿論視為9月7日當代安培科技股份有限公司股價大跌的直接原因。
隨即,當代安培科技有限公司官方否認,稱絕不會放棄811。“這是動力電池獲得主導權和話語權的必由之路。如果放棄811,就是放棄高端市場。”
為什麽不輕言放棄811?
什麽是高端電動車?特斯拉將是壹個很好的例子。
近日,美國汽車研究公司iSeeCars的壹份報告顯示,美國二手車市場三年平均折舊率為39.1%。其中,40.9%為混合動力和插電式車型,52%為純電動汽車。
但並非豪華“出身”的特斯拉是個特例。模特?3?、型號?x和型號?S車折舊率分別為10.2%、33.9%、36.3%。不僅跑贏豪華品牌的純電動產品和行業平均水平,還Model?近90%的三年保值率甚至遠高於很多奢侈品牌。SeeCars認為,特斯拉車型殘值高的壹個重要因素是,通過軟件升級,它們“經常使用,而且總是新的”。
高水平的智能化和網聯化正在成為純電動車產品的高端標簽,也是汽車四化的“最終”目標,但前提是解決“電”的問題。
依靠許多電器元件實現智能化和網絡化的智能汽車也是能源消耗的“黑洞”。博格華納2017的研究表明,部分全自動駕駛原型車的能耗達到2-4千瓦時。相比之下,現在的特斯拉車型?車主的百公裏真實耗電量大部分在15 kWh左右(無空調,信息源買車網)。
顯然,驅動很多智能設備所需的能耗,並不比驅動壹臺1.6噸的鋼鐵機器輕松多少。高能量密度電池已經成為未來純電動汽車智能化、網絡化競爭的關鍵賽點。
At模型?3.特斯拉采用了新型電池(21700),高鎳低鈷。同時成本大幅降低,能量密度和耐熱性大幅提高,單體能量密度高達300Wh/kg。
相比之下,LG?化學、松下電機等電池企業安裝的最高系統能量密度為150 ~ 180 Wh/kg;比亞迪刀片電池在韓EV上的性能為140 Wh/kg;當代Amperex科技有限公司2019拿出量產裝置NCM811?/石墨系統,電池能量密度為270Wh/kg,系統能量密度達到180?Wh/kg .以及單體能量密度高達304Wh/kg的第二代811高鎳/矽碳電池樣品。
所以也就不難理解當代安培科技有限公司“放棄811就等於放棄高端市場”的結論了。特斯拉車型什麽時候?當全球市場“殺四方”時,感受到“滅頂之災”的不僅僅是“李想”。
目前,LG化學、SKI、三星SDI,以及郭萱高科、福能科技、比亞迪、袁晶AESC等國內主流電池企業也紛紛布局NCM?811。
811不是壹條簡單的路。
"如何提高能量密度已經成為制約電池發展的世界性難題."去年,第二代811電池發布時,當代安普科技有限公司首席科學家吳凱表示,“由於負極材料的能量密度遠高於正極,正極材料成為了‘木桶的短板’,要提高能量密度,就要不斷升級正極材料。”因此,批量供應高性能高鎳正極材料是壹個關鍵的技術難點。”
所謂811主要采用80%鎳、10%鈷、10%錳作為正極材料,從而大大提高了其能量密度。但是鎳含量高的811不是簡單的辦法。
NCM811材料受鎳含量高、表面堿殘留高、熱穩定性差的制約,對正極材料制造商和電池企業的制造環境和技術水平提出了更高的要求,從而在壹定程度上限制了高鎳材料的大規模商業化。
2017年,LG化學和SK Innovation宣布有望在2018年推出高能量密度的NCM811電池,但之後進程不約而同地延遲,可見技術難度之大。
從811正極材料來看,隨著鎳含量的增加,三元材料的熱分解溫度降低,放熱量增加,導致電池熱穩定性變差,這是材料的本征特性。因此需要解決正極材料、電池結構設計、電解液配方、隔膜特性、模塊和電池組的安全設計、生產過程控制等壹系列相關因素。
作為負極材料,811應該和矽碳、氧化矽壹起使用,但是—矽的氧化物SiOX第壹次作為負極材料效率很低,需要預鋰化工藝。金屬鋰粉穩定性差,對環境要求極高;
在電池生產制造過程中,高鎳材料對環境濕度控制要求更高,導致制造成本增加,從而進壹步限制了其規模化速度。
而且車企要控制更高的能量密度和更“敏感”的811也不容易。比較車企從電池到模塊,再到電池管理系統和車輛的系統化匹配應用能力。在采用了21700的高鎳電池後,特斯拉還得到了更好的電池管理系統的支持。
同樣,很多搭載811電池的車企,為了達到更深層次的“契合”,會直接將匹配流程提前到研發階段。
圖註:2017至2018年中國純電動乘用車平均和中位續航裏程(信息來源:嚴觀天下)
妳想走這條更艱難的路嗎?
目前已經形成了多元化的技術路線格局。磷酸鐵電池供應500公裏以內,ncm 523 500-700公裏,700公裏以上高鎳811是唯壹選擇。
根據東吳電池的統計,當代安培科技有限公司去年的總裝機容量為33GWh,占全國動力電池裝機容量的壹半。其中811占12%;今年前7個月,當代安普科技有限公司裝機量近11.2?GWh,811占16%。
包括寶馬、廣汽、吉利、幾何、小鵬等主流純電動汽車廠商,所有續航裏程在500及以上的車型均搭載了當代安培科技有限公司的811電池。而且5438年6月+10月即將量產的大眾MEB平臺車型也將采用811的方案,應用該技術的寶馬車型正在向歐洲出口樣車。
但811並不是動力電池行業今年唯壹的亮點。
比亞迪推出的刀片電池,通過結構重組,將磷酸亞鐵鋰的體積能量密度提高了50%;吉利幾何C搭載當代Amperex科技有限公司的183 Wh/kg 5系高能量密度電池組,通過電池管理系統等多項創新,實現了550公裏的超長續航。
看來高功率長續航不壹定要靠材料技術突破——這樣“費時費力”的方法也能實現。我們可以選擇這條相對簡單的路走嗎?
中國汽車公司在燃油汽車領域有著先天的優勢。中國汽車企業在完成了造型、匹配、發動機開發等壹系列整車、零部件乃至零部件的技術研究後,開始在動能、摩擦、振動等基礎學科上趕超跨國汽車企業的領先技術優勢。
動力電池領域的技術競爭格局也在復制這壹過程。
目前,SK Innovation已在中國常州的合資電池公司量產鎳含量達80%的高鎳電池,並準備生產鎳鈷錳比為9/0.5/0.5的電池;LG化學明年將向通用汽車提供含鎳90%的NCMA(鎳鈷錳鋁)電池;更不用說松下為特斯拉提供的高鎳電池解決方案已經將鈷含量降至5%以下。
高鎳、低鈷甚至無鈷的技術路線逐漸成為國際知識,但這也意味著所有動力電池企業需要在材料化學等“根技術”領域展開競爭。與燃油車時代不同,我們與國際壹流水平沒有壹百年的“時差”,甚至中國的頭部動力電池都有可能成為全球技術領先。
以高鎳技術路線為代表的811電池尚未完全成熟,從技術突破到市場應用將是壹條艱難的道路。但正因為如此,811電池將是影響我國動力電池和新能源汽車產業地位和發展的關鍵戰略制高點,是壹條必須走的艱難道路。
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