高鎳電池在能量密度和降成本方面具有雙重優勢。一方面,以目前最火的NCM811為例,相較NCM523產品能量密度可提升25%,另一方面,高鎳可以直接降低高價元素鈷的用量。
技術突破後,車企和電池企業無論從成本角度還是性能角度都有動力去推進電池的高鎳化。僅12月,就有寧德時代、特斯拉兩大巨頭先後搶奪鎳礦資源。
那麼,高鎳和NCM有什麼關係?811、523這些數字又代表什麼?
01
NCM是什麼?
要搞清楚這個問題,我們首先需要了解一點鋰電池的相關背景知識。
鋰電池材料主要分為四大塊:正極材料、負極材料、隔膜和電解液。
其中,正極材料決定著電池的綜合能量密度,也就是續航問題,是鋰離子電池最為關鍵的材料。
你的手機用半天就沒電了,而他的手機能用整整一天,這背後核心就是正極材料的差異。
你的電動車開200公裡就沒電了,而他的車能夠開400公裡才需要充電,這背後核心也是正極材料的差異。
目前,鋰離子電池的正極材料主要包括鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和三元材料等幾種。
鈷酸鋰,具有較好的電化學和加工性能,但生產成本較高,主要應用於手機和筆記本電腦及其它可攜式電子設備。
錳酸鋰,具有資源豐富、成本低、電池安全性好等優點,但高溫性能較差,主要應用在電動大巴,特種車輛,電動工具以及注重成本、對續航裡程要求相對低的微型乘用車和電動自行車領域。
磷酸鐵鋰,具有價格低廉,環境友好、較高的安全性能等優勢,但能量密度較低、主要應用於商用車(客車)和儲能領域。
而三元正極材料,則一定程度上綜合了鈷酸鋰、鎳酸鋰和錳酸鋰三類材料的優點,存在明顯的三元協同效應。
我們今天要介紹的NCM,就屬於三元正極材料的一種。
所謂NCM,其實是三元材料中三種金屬鎳(NI)、鈷(CO)、錳(Mn)的英文縮寫。
而NCM鋰電池,就指的是該電池所採用的材料是鎳鈷錳,與之相類似的,還有採用鎳鈷鋁的NCA。
而NCM523、NCM622和NCM811,這裡面末尾的數字代表的是三者的比例,以NCM811電池為例,就指的是,正極材料用80%的鎳、10%的鈷和10%的錳所鑄成的鋰電池。
02
NCM523、NCM622和NCM811
有何區別?
需要我們對各種材料的性能有一個了解。
在三元電池材料中,鎳、鈷、錳分別起的作用是:
鎳——提高、增加材料的體積能量密度。
鈷——穩定材料的層狀結構,同時提高材料的循環和倍率性能。
錳——降低材料成本、提高材料安全性和結構穩定性。
簡單來說就是,
鎳的比例升高,能量密度升高,電池續航能力就變強。
鈷的比例升高,穩定性增加。
錳的比例升高,安全性變高。
所以,我們就很清楚它們間的區別了:
相比於523型和622型電池,811大幅提升了鎳的佔比,縮減了鈷和錳的佔比;
續航能力是提升了,但穩定性卻變差了,使用壽命也相對更短,發生燃燒的危險性也相對更大,這就是前段時間廣汽新能源Aion S發生自燃的原因。
03
為什麼說NCM高鎳化是三元鋰電池的未來?
從三元鋰電池的技術發展來看,從NCM523到NCM622,再到NCM811,高鎳化一直是個比較顯著的趨勢。
為什麼呢?
主要是因為高鎳三元電池在能量密度和降成本方面有著絕對優勢。
1)從性能角度來看
高鎳三元有著無與倫比的能量密度優勢,可顯著提高續航裡程
目前,NCM811動力電池產品相較NCM523產品能量密度可提升25%,後續高鎳正極產品性能的進一步優化可使得能量密度優勢提升30%以上。
能量密度提升意味著同等重量的電池可以提供更多的帶電量,顯著提升續航裡程的同時實現輕量化。
以2019款寶馬X1為例,據新浪汽車報導,換裝811電池後,在動力電池重量幾乎不變的情況下,能量密度提升61%,續航裡程提升83%。高鎳電池在提升續航裡程方面作用顯著。
馬斯克在今年9月也宣布將向「鎳」車型轉變,認為如果最大限度地利用鎳,可以使價格降低50%,在能源密集車型(Cybertruck/Semi)中,特斯拉將使用100%的鎳。
2)從成本角度看
高鎳電池可以降低正極材料中高價元素鈷的用量,成本控制能力提升。
目前三元材料中,鈷的市場價格遠遠高於其它兩種化學材質,鈷的比例下降了,電池成本也就下來了。
據相關數據顯示,目前8系高鎳正極售價約17-18萬元/噸,高於5/6系30%,隨著高鎳三元的穩定性逐步強化且良率得到提升,未來三元811的極限成本有望降至0.5元/wh左右,甚至比磷酸鐵鋰還要低15-20%。
所以,綜合來看,未來隨著高鎳電池安全性問題得到進一步解決,商用的技術實現突破後,車企和電池企業無論從成本角度還是性能角度都有動力去推進電池的高鎳化。
04
NCM811的投資機會
既然高鎳化是未來鋰電池的發展方向,那對應的投資機會有哪些呢?
對此,我們特意梳理了如下NCM811概念股供大家參考