在技術(shù)進(jìn)步的背景下，三元5系電芯又迎來(lái)新一波機(jī)遇。
11月6日，蔚來(lái)汽車上線了100kWh電池包。據(jù)悉，該電池包可實(shí)現(xiàn)“無(wú)熱蔓延”，也就是寧德時(shí)代此前宣布的“只冒煙不起火”電池。當(dāng)然，最值得關(guān)注的是該款電池電芯采用的是寧德時(shí)代“鎳55三元電芯”，疊加寧德時(shí)代的CTP成組技術(shù)，使得蔚來(lái)這款100kWh電池包在多個(gè)方面性能突出。
在小編看來(lái)，寧德時(shí)代鎳55三元電芯或是這次蔚來(lái)100kWh電池包發(fā)布會(huì)無(wú)意中釋放的重要信號(hào)。這或許能表明，寧德時(shí)代在提升能量密度、降低成本以及提升安全性上，對(duì)單晶三元材料的研發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)有長(zhǎng)足發(fā)展。
為什么這么說(shuō)？因?yàn)閺牟牧蟻?lái)看，單晶正極材料相對(duì)于多晶正極材料更適合做高電壓，通過(guò)高電壓可以使得單晶5系材料能量密度更高；另外Ni55（鎳55）本身是單晶材料中的一種型號(hào)。
寧德時(shí)代在之前給蔚來(lái)配套的84kWh電池包采用的是NCM811電芯?，F(xiàn)在100kWh電池包又回歸到5系，應(yīng)該是在成本、安全等多重因素下考量的結(jié)果。正如蔚來(lái)汽車發(fā)布會(huì)上所指出的，這款電池包可以實(shí)現(xiàn)只冒煙、不起火，實(shí)現(xiàn)真正的高安全。想必這也是寧德時(shí)代在更高安全，更優(yōu)成本上的嘗試。值得注意的是，上個(gè)月，寧德時(shí)代已經(jīng)透露，其設(shè)計(jì)開發(fā)的NCM811電池系統(tǒng)已可輕松通過(guò)熱擴(kuò)散測(cè)試，時(shí)間不是5分鐘，而是永遠(yuǎn)不起火。相信，在Ni55的成熟應(yīng)用基礎(chǔ)上，未來(lái)高鎳如8系的趨勢(shì)也是不起火，更優(yōu)的成本，以及更高的能量密度。
事實(shí)上，結(jié)合寧德時(shí)代此前為榮威ER 6和幾何C兩款新車配套的高電壓NCM523電池，系統(tǒng)能量密度都提升到180Wh/kg以上，小編猜測(cè)，寧德時(shí)代單晶5系三元電芯可能已經(jīng)規(guī)模起量了。我們這里打算延伸一下單晶5系三元材料的討論。
能量密度可提升，成本更優(yōu)、更穩(wěn)定的單晶中鎳受關(guān)注
從材料端來(lái)看，提升正極材料的能量密度無(wú)外乎兩種路線：一種是提高材料的克容量，對(duì)應(yīng)的是高鎳化路線，三元正極材料從523到622再到811即是如此，隨著鎳含量的不斷提升，克容量也不斷提升；另一種是提升材料的電壓，對(duì)應(yīng)的主要是單晶化路線。
事實(shí)上，就目前來(lái)看單晶材料在循環(huán)性能、熱穩(wěn)定性、安全、成本上相對(duì)于多晶高鎳材料都有優(yōu)勢(shì)，在車企追求高安全、低成本的推動(dòng)下，電池企業(yè)自然也將單晶中鎳材料作為重要研發(fā)方向之一。
數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)單晶三元材料真正大規(guī)模上量的時(shí)間點(diǎn)在2017年下半年，2017年中國(guó)市場(chǎng)單晶三元正極材料產(chǎn)量不足萬(wàn)噸，進(jìn)入2018年以后，國(guó)內(nèi)單晶三元材料產(chǎn)量迅速增長(zhǎng)，年產(chǎn)量躍升至4.9萬(wàn)噸左右，且90%以上的單晶三元材料應(yīng)用在動(dòng)力電池領(lǐng)域；2019年，這一數(shù)字攀升到7.9萬(wàn)噸。
國(guó)內(nèi)單晶三元材料快速增長(zhǎng)，正是因?yàn)閷幍聲r(shí)代等國(guó)內(nèi)電池頭部生產(chǎn)企業(yè)開始在動(dòng)力電池上使用單晶三元材料作為正極材料。
之所以不少電池企業(yè)開始關(guān)注到單晶三元材料，也正是因?yàn)樵诓桓淖冸姵夭牧戏€(wěn)定性的前提下，僅通過(guò)提升材料的電壓，就可以實(shí)現(xiàn)材料能量密度的提升。
據(jù)媒體報(bào)道，高電壓523+CTP也是寧德時(shí)代布局的電池技術(shù)路線之一。
今年7月底開啟預(yù)售的上汽榮威ER 6，其搭載的就是寧德時(shí)代NCM523電芯，電芯能量密度為243Wh/kg；8月初上市的幾何C，搭載的電芯也是寧德時(shí)代5系高電壓電芯。據(jù)業(yè)內(nèi)媒體報(bào)道，寧德時(shí)代利用5系高電壓正極材料，單體電壓由4.3V提升至4.35V，電芯能量密度得到提升，小編推測(cè)這兩款車搭載的電芯可能都是寧德時(shí)代Ni55電芯。
事實(shí)上，從榮威ER 6搭載的5系三元電芯能量密度來(lái)看，其已經(jīng)比較接近目前的高鎳電芯水平。
另外，高電壓5系電芯還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，就是成本比NCM811要低。機(jī)構(gòu)給出的數(shù)據(jù)顯示，目前鎳55三元單晶高電壓材料成本要比NCM811低15%左右。
在蔚來(lái)汽車100kWh發(fā)布會(huì)上，蔚來(lái)汽車聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪也向媒體證實(shí)了這一點(diǎn)，目前采用NCM811電芯的蔚來(lái)84kWh電池包單位成本要比采用鎳55電芯的100kWh電池包和采用傳統(tǒng)NCM523電芯的70kWh電池包都要高。
CTP助力 單晶中鎳優(yōu)勢(shì)仍明顯
對(duì)于電池包來(lái)說(shuō)，提升系統(tǒng)能量密度，除了材料端著手，近兩年通過(guò)結(jié)構(gòu)優(yōu)化改進(jìn)已成為業(yè)內(nèi)企業(yè)嘗試的重要手段。通過(guò)單晶材料高電壓解決了中鎳5系三元材料能量密度低的難題，而配合CTP技術(shù)，則又可以進(jìn)一步提升電池包的系統(tǒng)能量密度，進(jìn)一步拓寬了高電壓5系三元材料的市場(chǎng)空間。
據(jù)蔚來(lái)汽車介紹，100kWh電池包采用高度集成化CTP技術(shù)，通過(guò)工藝的改善，電池包內(nèi)零部件減少了40%，體積利用率提升了19.8%，系統(tǒng)能量密度提高了37%，而從工藝的提升和空間利用率上，可以讓同等尺寸的電池包整體電量相比70度電池提升42%。換言之，同樣尺寸電池包，采用三元5系材料就可以將電量提升30度，CTP工藝的貢獻(xiàn)確實(shí)不小。
事實(shí)上，前面提到的榮威ER6、幾何C兩款車的系統(tǒng)能量密度提升也同樣明顯。如榮威ER6系統(tǒng)能量密度達(dá)到180Wh/kg；幾何C的系統(tǒng)能量密度達(dá)到183Wh/kg。這兩款車使得搭載NCM523三元電芯實(shí)現(xiàn)如此高的系統(tǒng)能量密度，CTP應(yīng)該功不可沒(méi)。
當(dāng)然，除了提升系統(tǒng)能量密度，CTP在降本方面的成效也是顯而易見的。從成本來(lái)看，由于省去了模組環(huán)節(jié)的線束、蓋板等零部件，整個(gè)電池包零件數(shù)量減少了40%，生產(chǎn)效率提升了50%，CTP電池包的物料成本與制造成本都有明顯下降。
從榮威ER6、幾何C，包括這次蔚來(lái)發(fā)布的100kWh電池包，都采用了5系三元材料，可以看出在高電壓和CTP技術(shù)加持下，車輛續(xù)航里程可以提升到600㎞左右，使得坐擁成本、安全優(yōu)勢(shì)的5系三元材料在這一續(xù)航里程區(qū)間的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力更強(qiáng)。當(dāng)然，我們也要清楚，通過(guò)高電壓、單晶、CTP等技術(shù)，能幫助5系材料在能量密度上提升的空間依然有限，材料本身的局限性并不能忽略。為滿足更高續(xù)航、更多電量需求可能仍然需高鎳化技術(shù)路線，仍需要不斷突破材料本身瓶頸，以及降低對(duì)于鈷資源依賴的重要方向。