中日韩争霸 新一代电池技术鹿死谁手？

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高端动力电池中国、日本和韩国必须开战！宁德时代已经落后松下两年了？中国重新注入ncm811材料。

日前，宁德时代计划明年大规模生产ncm811动力电池的消息将动力电池行业新一轮的技术竞争摆在了人们面前。此前，比亚迪还在一次非正式公开讲话中表示，其ncm811动力电池将于2019年下半年投入使用。

Ncm811是一种镍、钴、锰含量比为80%∶10%∶10%的三元锂电池，代表了目前动力电池领域能量密度最高、技术含量最高的路线。

然而，在目前的背景下，这两个动力电池水龙头想去ncm811，但核心意图是不要在这个时候生死搏斗。

两年后，在国内新能源汽车退出和动力电池行业放开后，技术和产业布局领先的外资电池将真正东山再起。到那时，将会有一场更悲惨的三国动力电池大屠杀。国内动力电池企业应对挑战的最有效方式是采用先进技术。

形成高镍材料体系动力电池的唯一途径

如果说2017年动力电池企业对三元锂电池正极材料的选择仍有疑虑，那么一年后，政策和市场提出的钴价格和能量密度要求这两股强大的力量，基本锁定了高镍三元材料企业的选择。

根据伦敦贵金属交易所今年2月的数据，动力电池的关键材料钴的价格在过去18个月中上涨了3倍，最高价格达到8万美元/吨。根据全球第四大钴生产商金川国际的财务报告，今年上半年，钴的平均售价升至每吨74243美元，同比增长118%。这两天，钴价格(电解钴)略微下降到50万元/吨以下。然而，现在一吨电解镍的价格在11万英镑左右。

正极材料占动力电池的最高成本，可达30%。比较飙升的钴价和相对较低的镍价，动力电池公司决定选择镍。这是高镍含量三元材料兴起的第一个重要因素。

同时，电动汽车的里程焦虑在今天仍然普遍存在。最近，威来ES8在120公里时速200公里巡航的消息引起了广泛关注，这是最好的例子。消费者对电动汽车续航里程的期望通过车辆段传递给动力电池企业，这必然要求更高的能量密度、更大的充电容量和更远的行驶能力。

事实上，镍在锂离子电池中的主要功能是增加克容量，使电池的能量密度更高。根据公布的数据，ncm 811材料的克容量可达190mah/g，明显高于钴含量较高的ncm523，是目前中国最主流的材料。

同样，国家政策也加强了对动力电池的能量密度和成本的要求。2017年2月发布的《促进汽车动力电池产业发展行动计划》明确提出，到2020年，动力电池的能量密度将达到300瓦时/千克，系统的能量密度将达到260瓦时/千克，成本为1元/瓦时。新能源汽车的补贴标准，如今年纯电动乘用车系统能量密度达到140wh/kg可获得全额补贴的条款，也在推动动力电池行业向高镍三元材料路线迈进。

2018年，ncm811成为国内动力电池行业的宠儿。不仅比亚迪和宁德时报表达了他们在2019年大规模生产的计划，而且郭萱高科技和益威锂能源也计划在2019年大规模生产。BIC、李绅和彭辉新能源甚至表示，他们的ncm811动力电池已经实现了大规模生产和供应。其中，BIC还列出了客户名单，包括BAIC新能源、SAIC大通和杜云。原先计划在ncm523的基础上开发和推广的ncm622的体积已经缩小。

在多方的共同努力下，中国动力电池技术似乎将迎来新一轮“一步到位”的跨越式发展。

高镍动力电池之战:日本领先，中国落后

然而，当ncm811之风在中国动力电池行业爆发时，韩国传来了“坏消息”:

去年，韩国动力电池行业的第三大厂商ski宣布大规模生产ncm811软包装动力电池，为起亚的电动汽车提供动力。然而，今年，滑雪宣布推迟ncm811的大规模生产。

韩国的另一个动力电池巨头Lg，在今年年初配备lg电池的现代kona ev出现时，曾被称为“第一款使用ncm811电池的电动汽车”。然而，韩国媒体传言说，科纳电动车使用了ncm622三元电池。lg化学的首席财务官在Be采访中也表示，lg生产的ncm811仅限于圆柱形锂电池，仅适用于电动公交车。

然而，技术要求稍低的ncm622技术路线尚未被国内制造商扩大规模。就《展望未来》的技术储备而言，国内动力电池行业在中国、日本和韩国中是最弱的。

三元锂动力电池的属性之间一直存在着相互制约的关系——能量密度越高，保证温度控制和安全性就越困难；为了保证电池的循环寿命，能量密度相对有限。

三元材料中镍含量与电池性能之间的关系:左边是失控温度，中间是克容量，右边是容量保持性能

ncm811提高了镍的比例，增加了电池的能量密度。然而，它必须付出大量的成本，例如缩短电池的循环寿命、恶化电池的热稳定性、降低功率性能等。这需要动力电池的其他关键材料(负极材料、隔膜、电解质)，以及电池的分组和系统化。

只有日本松下公司真正解决了高镍三元材料动力电池以圆柱形电池形式大规模生产和应用的问题。尽管松下使用的阴极材料是nca (Ni-Co-Al)，且三种材料的比例为80%∶15%∶5%，但它与ncm811路线基本相同。在特斯拉3型中使用的21700圆柱形电池上，松下实现了300瓦时/千克单电池的能量密度。

特斯拉使用的2170节电池

松下提供的电池的超高能量密度不仅仅归因于高镍阴极材料。在负极上，松下使用碳硅材料。硅的克容量为4200毫安时/克，而纯石墨阴极的克容量仅为373毫安时/克。掺杂硅的碳硅阴极材料的克容量可达400-650毫安时/克，这进一步提高了电池的能量密度。

特斯拉甚至在生产报告中指出，其电池的一些性能指标已经强于下一代竞争对手，与宁德时代的路线图相比，这似乎是真的。

从宁德时代的技术路线图来看，他们使用碳硅阴极的ncm811达到300瓦时/千克的能量密度，要到2020年才会推出。

这意味着，在高镍三元锂电池在乘用车上的产业化和应用方面，松下至少领先中国领先动力电池企业2-3年。尽管宁德时代和比亚迪去年在动力电池出货量方面分别排名第一和第三，但松下仍被公认为技术第一。

虽然许多国内动力电池公司已经推出ncm811圆柱形锂电池并开始上市，但它们的规模无法与松下几千兆瓦时的供应量相比。

高镍电池的大规模生产需要整个行业的进步

以前，车是在“一个女人多结婚！根据《全球汽车企业抢在宁德时报后面》的分析，《宁德时报》之所以频繁与汽车厂商合资，很大一部分是因为其技术深度并不领先于国外巨头，希望这能束缚汽车企业，分担风险。另一方面，比亚迪也与长安汽车在动力电池领域建立了合资企业。

然而，技术的缺乏并不完全是由于宁德时代和比亚迪的缺乏努力。由于动力电池的存在，ncm811的应用需要整个工业系统的配合。国内动力电池制造商、中国动力电池行业乃至新能源汽车行业的上下游都在追逐者的角色。

在整个行业的上游，动力电池的四种关键材料(正极材料、负极材料、隔膜和电解液)目前主要由日本和韩国公司主导，尤其是更复杂的高镍三元材料及其支撑材料。

1.阴极材料

在阴极材料方面，高镍三元材料成熟的制备技术和批量生产能力主要掌握在日本住友、东大工业和韩国ecopro手中，高镍三元材料也严重依赖进口。

电子显微镜下的三元材料

据cbc有色金属网统计，2017年，中国进口三元材料9142吨，同比大幅增长288.5%。

2.负极材料

在阴极材料方面，国内动力电池行业碳硅阴极的生产和应用也相对滞后。根据起点研究所的数据，2017年中国锂电池硅碳负极材料产量达到1500吨。虽然增长率达到130%，但仅占全年锂电池正极材料总产量的1%。

在日本，松下在2012年发布的ncr18650c电池中使用了碳硅阴极，之后特斯拉动力电池中也有碳硅阴极。这意味着自2012年以来，日本的碳硅阳极材料已经开始大规模工业应用。

3.电解质

就电解液而言，nmc811动力电池的镍含量较高，化学活性较高，更容易与电解液发生反应，导致正极材料表面氧化，其次导致电解液分解和气体生成，影响电池的能量和安全性能。此时，有必要开发出与ncm811材料相容的、化学性质更稳定的电解液。

同样，中国电解质行业起步晚于日本和韩国。虽然中国企业在2017年获得了全球电解质市场70%的份额，但与日本、韩国尤其是日本相比，中国企业在高镍三元材料配套的新一代电解质方面进展缓慢。目前，代表最高强度的特斯拉nca动力电池中的电解液来自日本三菱化学，拥有20年的生产经验。国内制造商仍处于解决关键技术问题的阶段。目前，只有国内电解质巨头新筑邦公开宣称大规模生产与ncm811阴极材料相匹配的电解质。

4.电池隔板

在技术含量最高的隔膜上，动力电池的高镍化和高能量密度要求隔膜技术有两大改进:一是生产方法由干法改为湿法，以获得更好的充电率和能量密度性能；其次，薄膜材料由pp/pe向陶瓷材料演变，以获得更好的安全性能和能量密度性能。

隔膜生产线

根据2015年的数据，全球锂离子电池隔膜制造商排名前三位的是日本的旭化成、韩国的东然化工和滑雪板，前六名海外企业的总市场份额达到72%。2016年，中国锂电池隔膜的总需求量达到20亿平方米，占全球市场的近60%，但国内隔膜产量仅为12亿平方米左右，隔膜进口率达到40%。虽然近两年国内隔膜制造商的市场份额一直在上升，但仍处于低端干式隔膜产能过剩、高端湿式隔膜产能不足的尴尬局面。

在行业的中游，就动力电池制造商而言，中国动力电池包装路线的选择也给ncm811动力电池的大规模生产带来了考验。

松下使用圆柱形锂电池，这种电池外壳硬度高，电池体积小。其优点是高硬度外壳能更好地抑制碳硅阴极的体积膨胀和电池中的气体产生。同时，小体积的单个圆柱形电池的热失控问题得到了更好的管理，并且不容易扩散。动力电池向高镍三元方向发展后，安全问题变得最为尖锐，圆柱形锂电池的形状很好地缓解了这一问题。

以《宁德时报》和比亚迪为首的国内动力电池制造商大多选择方形硬壳包装路线，在安全性方面不如圆柱形电池明显。方形硬壳ncm811动力电池尚未在世界上大规模应用，也没有经验可循。

此外，国内动力电池制造商与日本和韩国公司在电池一致性方面仍有差距。

在行业的下游，汽车公司使用动力电池的能力也是阻碍ncm811普及的一个困难。仍然以松下的动力电池为例，松下和特斯拉实际上是在实现彼此。

尽管松下为特斯拉提供了21700节能量密度为300瓦时/千克的nca电池，但实际上，松下并没有完全解决高镍和碳硅负极带来的负面影响，其电池的循环寿命还没有达到目前主流三元材料电池的2000倍以上。

然而，特斯拉通过将电池系统容量增加到100千瓦时，降低了单个电池芯的单次放电深度，从而变相延长了动力电池的使用寿命。与此同时，特斯拉的电池液冷系统和bms(可管理7000节电池)也在为电池的正常运行保驾护航。

然而，国内汽车公司和动力电池制造商之间的深度合作能否创建深度定制的电池管理系统以进一步优化电池的工作条件仍有待验证。

此外，在国内动力电池行业，仍然存在一些需要解决的问题，如生产设备依赖进口，无法再利用原有的生产线和过渡到ncm811生产。

外国巨头正在关注国内企业，并迅速迎头赶上

从目前的行业情况来看，面对下一代高镍三元动力电池，日本在技术和应用方面处于领先地位，这是因为松下-特斯拉的跨国组合及其背后强大而完善的产业链支撑。

与国内企业相比，韩国企业在技术专利和历史经验方面仍有一定优势。然而，从lg和ski均推迟ncm811电池生产计划的情况来看，国内企业希望在不久的将来迅速缩小与韩国企业的差距。

然而，现实情况是，到2020年，新能源汽车的补贴将完全取消，在政策进一步放开后，如果国内动力电池制造商提供的产品在性能和价格上不能至少与日本和韩国公司的产品相提并论，那么汽车制造商将会用脚投票，转而购买外资电池。

事实上，外国电池巨头和国内汽车制造商都已经对这种可能的情况采取了预防措施。

今年7月17日，lg化学与南京江宁滨江开发区政府签署了正式合同，lg化学将投资20亿美元在滨江开发区建设一个总容量为32gwh的动力电池厂。在此之前，吉利先于lg化学收购了南京电池厂，并利用lg化学的电池技术为沃尔沃和力克的新能源汽车生产和供应电池。

松下在大连的动力电池工厂于今年3月正式量产。在国内市场尚未开放的情况下，计划供应一般用途的方形动力电池。

位于Xi的三星环信仍处于“潜伏”状态。

有了强大的敌人，不难理解为什么国内动力电池企业必须向ncm811迈进。

令人欣慰的是，尽管技术落后，但国内企业仍有一些独特的优势。依靠政策红利和中国新能源汽车市场规模的红利，国内动力电池行业可以向ncm811方向快速增长并形成规模。国内动力电池企业2019年推出ncm811或高镍三元电池的目标是not/きだよよ0/-国内动力电池的整个产业链正在转向高镍三元体系。

上游，阴极材料方向。根据行业数据，2018年第一季度，国内三元材料产量为31670吨，同比增长64.26%。其中，ncm811/nca占8%，产量大幅增长。在国内主要的阴极材料企业中，宁波白蓉计划在2018年建设一条产能数万吨的高镍生产线，同时该公司还表示，该公司每月销售500吨ncm811材料；杉杉能源将在今年年底投入1万吨高镍生产线试生产；巴莫已投产5000吨高镍生产线；党生科技还宣布，它已经实现了ncm811的大规模生产，目前正提供给下游客户进行测试；厦门钨业和田丽锂能也计划生产1万吨高镍材料。

在负极材料领域，背叛的碳硅负极已经进入特斯拉的供应链，并为松下的动力电池芯提供了一些负极材料。鄯善和陈子有少量的试生产能力，而郭萱高新和比亚迪正在R&D进行能力建设。

在电解质方面，除了新筑邦已经推出的支持ncm811的电解质外，另外两家电解质巨头天赐材料和江苏国泰也在加紧支持电解质的研发。

在隔膜方面，2017年国内湿隔膜产能达到56%，而隔膜行业的国内龙头企业，如中国锂新材料、兴源材料、上海恩杰等，都有超过2亿平方米的新规划湿隔膜产能。

在我国，ncm811材料在圆柱形电池中的应用条件相对成熟。许多业内人士指出，ncm811或高镍含量的三元材料有望在明年提前在圆柱形电池上爆炸。

结论:下一代动力电池生死速度的竞争

目前，随着新能源乘用车产量的进一步增长，汽车续航里程与人们期望里程之间的矛盾日益扩大。

高镍含量的三元材料体系几乎成为世界各大动力电池企业指定的“救生之路”。

在技术层面，有日本-韩国-中国层面。然而，中国企业正依靠市场优势试图迅速缩小这一差距。其中，一些学习松下路线的圆柱形锂电池已经投入使用，而一些在中国比较主流的方形外壳电池明年可能会有所突破。

然而，正如文章所说，与先锋松下相比，国内企业在高镍三元系动力电池的技术和应用上至少落后2-3年。现在，离新能源补贴被取消只有两年了。

对于国内动力电池行业来说，这是一个生死攸关的速度。