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811长期前景仍然乐观

更新时间:2021-06-09 09:02点击:

  811电池第一次站到聚光灯下,是2年前。宁德时代称其NCM811电池已经可以量产。该电池以高能量密度为特点,满足了车企和消费者对长续驶里程车辆的期待,而且符合政府长续驶里程的政策导向,可以拿到更多补贴。 随后大量车企以搭载NCM811电池作为卖点进行宣传。

  从5月份至今,某品牌畅销车型连续发生多起自燃事件。《电动汽车观察家》从不同渠道证实,大部分自燃的车辆都是搭载的宁德时代NCM811电池。

  目前国内车企和电池企业对NCM811电池的态度怎样?如果不用811,有什么其他选择?NCM811的前景如何?

  5月18日,广州杨桃公园南门东侧停车场内,上述车型的第一起起火事件,当时还殃及右侧一辆奥迪A6L。

  在第一次起火事故发生后,有媒体采访该品牌总经理,其回应称,起火原因可能是车辆后备箱放置的消毒液引起了大火,目前并未表示事故起因是电芯。而后两起事故,各方也还没有说明原因。

  上述车型的动力电池量产供应商有宁德时代和中航锂电两家。不过,《电动汽车观察家》根据多种渠道证实,起火的该车型搭载的多数是宁德时代NCM811电池。这些事件,让业内对NCM811电池安全性产生了疑虑。

  让我们把时间拨回到2018年,看下NCM811电池刚推出时的情形。 2018年8月,国外媒体Push Evs报道称,宁德时代预计将于2019年推出NCM811电池。

  2018年年底,蔚来举行的新品发布会上,蔚来汽车创始人李斌表示,采用全球先进的NCM811产品的蔚来ES6汽车将于2019年6月起批量交付。

  2019年2 月,Aion S 正式开启预售前,广汽新能源官方宣布,其车型采用宁德时代最新一代的811电池。 2019年3月,华晨宝马X1混动里程升级版上市,成为全球首个应用NCM811的插电混动车型。

  2019年4月,在2018年业绩说明会上,宁德时代董事会秘书、副总经理蒋理表示,宁德时代NCM811/石墨体系电芯将在2019年实现量产上市。单体能量密245Wh/kg,相应的系统能量密度可达180Wh/kg,产品将覆盖500km左右的主流车型。

  自此,国内车企纷纷宣布采用宁德时代 NCM811 电池,例如蔚来ES6、广汽 Aion S、宝马X1 PHEV、哪吒U等车型,更是将其作为卖点宣传。

  截至今年7月,《电动汽车观察家》根据合格证数据统计出的宁德时代NCM811电池大致有7款,车型覆盖大约18款。

  不过,在国内,宁德时代并不是第一个推出NCM811的电池企业。2018年5月,比克18650-3.0Ah电芯上市,能量密度达到250Wh/kg,并支持3000次深度循环。

  在2018年全球未来出行大会上,接受媒体采访时,时任比克电池总裁解国林介绍说,其高镍811产品大部分已经量产,在电池出货量中的比例已经超过50%,在领途汽车、康迪汽车、小鹏汽车、江淮大众汽车和零跑汽车等多款纯电动车型上搭载。

  与此同时看,国内宣称研发、生产NCM811电池的企业数量不少,远景AESC、比克、比亚迪、力神、亿纬锂能、塔菲尔等企业都有相关进展。

  一时间,NCM811成为了电池企业和车企的新宠儿。不过,宁德时代的811电池无论在供货量和影响力上,都是其他电池企业的811不能比拟的。

  从今年1-7月份合格证数据来看,宁德时代NCM811装车量仍然猛增,而对广汽、威马的装车量有明显下滑,蔚来也有一点下滑。

  《电动汽车观察家》从私下了解,有些车企打算减少或撤出NCM811电池的使用,例如合众哪吒U和小鹏G3、P7等。

  目前小鹏官网上,小鹏汽车G3 520版本无法预订,该车型搭载的就是宁德时代NCM811电池。

  现在仍然可以预定的小鹏G3 520i采用的电芯已经不是NCM811,而是宁德时代的NCM523电池。

  现在高压5系电池通过提升镍含量,提升单体电压,达到能量密度更高的目的。例如,目前宁德时代的高压5系电池单体能量密度能做到240Wh/kg左右,甚至已经超越其NCM811的能量密度;而且通过大模组或CTP(无模组)方式,其高压5系电池系统能量密度可以做到180Wh/kg。

  例如,7月预售的荣威R ER6首次运用创新性大模组电池方案,同样搭载NCM523电芯,电池包能量密度达到180Wh/kg,比肩搭载NCM811电池的车型,NEDC续航里程达到620km。 8月初上市的几何C,其搭载的宁德时代5系高电压电芯,单体电压为3.67V,系统能量密度达到183Wh/kg,搭载70度电,NEDC续驶里程为550km。

  某国内大型车企总工程师张先生表示,所谓高压是指,电池最高满充电压,比正常电压电池高0.1至0.2V。

  某电池企业副总裁马先生向《电动汽车观察家》对此进一步解释,所谓高压5系,就是镍含量略微多一些,做到例如Ni55和NCM523中镍的50%,变为55%,电池电压在4.35V。 这样的电池,基本能满足车企的需求,车企就不需要急于采用NCM811电池了。

  当然也有车企继续沿用NCM811。7月份,宝马推出iX3采用的也是NCM811。不过,宝马NCM811的电池系统密度只有154Wh/kg,明显低于宁德时代其他NCM811电池系统能量密度170-180Wh/kg的数值。宝马iX3在电池包的刚度、侧面缓冲吸能结构、液体温控设计等方面做了充分防护,牺牲了电池包的能量密度,但是提高了安全性。

  需要注意的是,车企更换电池并非一朝一夕可以完成,需要设计、验证等一系列流程,可见车企更换电芯应该是“预谋”已久,并不是因为NCM811出事,临时起意更换。所以,NCM5系电池能量密度提升和成本优势才是车企转向的根本原因。

  与此相对应的是,韩国电池企业的谨慎。2017年8月,外媒报道了LG化学、SKI将在2018年推出用于电动汽车的NCM811电池。但是,就在宣布几个月后,这些计划被推迟了。 目前来看,LG化学对特斯拉供货的就是NCM811圆柱电池;SKI对ARCFOXαT供货的是软包NCM811电池。而且ARCFOXαT的量也不是很大。

  一家外资电池厂研发负责人陶博士表示,NCM811材料受其高镍含量、表面残碱高、热稳定性差等因素的制约,对正极材料生产厂家及电池企业的生产制造环境及技术水平,提出了更高的要求,因而在一定程度上限制了高镍材料的大规模商业化。

  从正极材料角度讲,随着镍含量提高,三元材料的热分解温度降低,放热量增大,带来电池的安全性能变差,这是材料的本征特性。电池的安全性是一项系统工程,不单单来自于正极材料,还与电芯结构设计、电解液配方、隔膜特性、模组和电池包的安全设计、生产过程控制等因素息息相关。

  从生产制造角度来看,高镍材料对环境湿度控制的要求更高,会带来制造成本的上升。 值得是注意的是,国内力神和比克的NCM811电池是圆柱电池;而宁德时代是方形电池。

  在马先生看来,热失控安全管控方面,圆柱电芯比方形容易些。也有意见认为,圆柱电芯数量倍增,管控难度也就倍增。

  不过,全面考察电动汽车的安全,从电芯到模组到系统,再到整车,应该是系统协作,如果出现自燃等事故,可以说是系统失效,不能将矛头直指电芯。在模组、系统和整车层面,整车厂、动力电池厂是否做好相应防护?这一点,也需要从业者明晰。

  要知道,外国动力电池厂商高镍产品同样也已经供货,但我们并没有观察到自燃多发的现象。因此,不能就此判了811这一材料路线的死刑。

  马先生还认为,车企采用高压5系,目前是过渡方案,随着技术及制成成熟度的提升,未来还会回归NCM811电池。

  陶博士对此进一步解释说,对于中镍材料,提高电压可实现电池能量密度的提升,满足部分客户的当前需求;但是对于更高能量密度的追求,高镍材料仍是未来的趋势,无法实现对高镍材料的全面替代。

  随着成组效率的提升,大模组和 CTP这些设计一定程度上提升了5系在电池包里的能量密度;但结构空间上不能一味激进设计,会带来电池可制造性和一致性的问题。而且也不能完全弥补5系原本的能量密度缺陷,在超长里程和超高能量密度车型上,NCM811还是比较可行的方案。

  上述车企总工程师张先生也提到,如果车企要做到600-700公里续驶里程,NCM811电池就是必需了。

  陶博士认为,NCM811还是有潜力可挖的。例如在安全设计上,NCM811电池需要多加防护,但得益于可设计的结构空间比较多,安全性能也能够可观地迭代升级。

  一位电池材料生产企业副总经理于先生也认为,产品从前景看还是比较期待,安全问题需要时间来突破,对于NCM811来说,后期如果做到四元无钴产品的话,安全性能够得到更好提升,将会有革命性的进步。“这次起火事件给我们敲响了警钟,还是不能够冒进,这对国内使用NCM811可能会有影响,但还是挡不住行业发展趋势。”

  固态电解质也是NCM811电池提升安全性的一个可行性方案。固态电解质燃点高、无腐蚀、不挥发,不存在漏液问题。因此安全性可以再次大幅度提升。

  不可否认的是,接连的起火事故,导致NCM811电池短期内的萎缩或许不可避免。但是长期看,随着技术进步NCM811安全性和电池热管理能力会不断提升,未来NCM811电池仍然具有较强竞争力。

  此外,比亚迪刀片电池、宁德时代CTP以及江淮蜂窝电池等产品的推出,也让电池企业不再过分追求高镍产品带来的能量密度提升,行业已经从唯能量密度论,发展到各种技术创新百家争鸣的阶段。

  这次起火事件,也对电池企业敲响了警钟,冒进不可取,新技术一定要各方充分验证方可大量采用,否则将对新能源汽车产业发展带来极大打击。

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