中國儲能網(wǎng)訊：在三元鋰、磷酸鐵鋰占據(jù)主流的動力電池領域，新銳四元鋰電池技術開始嶄露頭角。
11月18日，凱迪拉克旗下首款純電動汽車LYRIQ開啟預售，該車也成為首款配裝LG新能源四元鋰電池的電動車型。此前，LG新能源亞洲營銷總經理樸鎮(zhèn)庸在接受媒體采訪時稱，公司開發(fā)的新一代四元鋰電池將在LG新能源南京基地投產。事實上，早在今年6月就有人透露，LG新能源將向特斯拉供貨四元鋰電池?？雌饋?，比起不知何時才能量產的固態(tài)電池，四元鋰電池已經蓄勢待發(fā)。
四元鋰電池到底是怎樣的電池？具備哪些優(yōu)勢？前景幾何？近來，這些問題引發(fā)了業(yè)界的廣泛關注。
是創(chuàng)新還是過渡性技術？
“與現(xiàn)有的鎳鈷錳（NCM）811、523、622以及鎳鈷鋁（NCA）三元鋰電池等動力電池產品相比，鎳鈷錳鋁（NCMA）的四元鋰電池有自己的特點?！敝袊姵毓I(yè)協(xié)會鋰電池應用專業(yè)委員會顧問蘇南峰向《中國汽車報》記者表示，一是在材料上，四元鋰電池不僅比三元鋰電池多一元，而且在鎳鈷錳三元電池的材料中加入了更多的鎳，比例接近90％，還使用了部分鋁元素，降低了鈷元素，從而可以抑制鈷元素的不穩(wěn)定雜質生成，克服了三元鋰電池的部分缺陷，也被稱為“高鎳低鈷”電池；二是在性能上，與三元鋰電池相比，四元鋰電池在一定程度上可以實現(xiàn)提升電池能量密度、改善充放電性能和循環(huán)壽命等多維度的平衡，續(xù)駛里程可達到650公里左右；三是在價格上，由于鈷的價格相對較高且資源緊張，而鎳和鋁的價格較低且供應充足，因此成本也有所降低。
對于四元鋰電池的未來發(fā)展，業(yè)內有不同看法?！皬慕档外捄浚嵘姵匦阅艿慕嵌瓤?，高鎳低鈷的四元鋰電池是未來的發(fā)展趨勢之一?！苯K新能源汽車行業(yè)發(fā)展研究院研究員厲建平在接受《中國汽車報》記者采訪時認為，四元鋰電池技術能改善三元鋰電池的一些缺陷，而且LG新能源將價格較貴的鈷用量減少了70％左右，在原材料漲價的背景下大幅降低了電池成本。同時，在國內新能源汽車產銷量持續(xù)增長、追求更高續(xù)駛里程的情況下，四元鋰電池具有較強的市場競爭力，在相當長一個階段內都會有較強的生命力。
當然，也有人持不同的觀點?！八脑囯姵氐膬?yōu)勢與短板都十分明顯，很難成為將來的長期發(fā)展方向，充其量只是一種過渡性產品。”廣東工業(yè)大學新能源材料研究中心研究員陳新彤向《中國汽車報》記者表示，目前，固態(tài)電池、半固態(tài)電池以及氫燃料電池等多種動力電池都在緊鑼密鼓地研發(fā)之中，即使四元鋰電池在短期內能占領一定的市場份額，但幾年后隨著全固態(tài)電池的產業(yè)化，很可能會被淘汰。
特斯拉或隨通用“上車”
實際上，早在通用汽車采用LG新能源的四元鋰電池之前，特斯拉一直被盛傳有望成為第一家使用其四元鋰電池的汽車制造商。雖然通用捷足先登，但一直在嘗試多種電池方案的特斯拉可能會很快跟上。
“理論上看，四元鋰電池的主要優(yōu)勢是其能提供較長的續(xù)駛里程，成本卻較低?！闭憬履茉醇夹g應用研究院研究員陸安程在接受《中國汽車報》記者采訪時表示，特斯拉有理由選擇四元鋰電池解決方案。一是目前特斯拉也在尋求降低Model3和ModelY長續(xù)駛版的動力電池成本。為此，甚至國產特斯拉已經舍棄了多年的電池供應商松下；二是由于添加了鋁，四元鋰電池的循環(huán)壽命大幅提升。試驗表明，四元鋰電池充放電1000次后電池仍可充到95％，相比三元鋰電池有顯著優(yōu)勢，這應該也是特斯拉所看重的；三是由于特斯拉使用了線控底盤和自研的接近中央域控制器的架構，使得從軟件和硬件方面提升電源管理系統(tǒng)相對容易，有利于四元鋰電池“上車”。
目前，頭部電池企業(yè)中只有LG新能源宣布量產四元鋰電池。“四元鋰電池雖然看上去并不復雜，只是提高了鎳含量、增加鋁元素，但中試、驗證與生產工藝上有很多技術難題，LG新能源應是突破了一系列難題。”廣東新能源汽車發(fā)展研究中心研究員林森告訴《中國汽車報》記者，一是在材料體系上，與現(xiàn)有三元鋰電池相比，四元鋰電池在鎳含量較高的情況下，鋁元素的添加比例及精準控制是量產的難題之一；二是在生產工藝上，由于四元鋰電池“高鎳低鈷”的特點，高鎳材料容易膨脹，對設備精度和耐腐蝕性、溫度控制等量產條件都有很高的要求，需要做大量試驗；三是在相關配套設施上，由于四元鋰電池比三元鋰電池有更高的充電倍率、更高能量密度，為控制熱失控，對車上的電池管理系統(tǒng)提出了更高的要求，需要改進或優(yōu)化電池管理系統(tǒng)才能適配。
在行業(yè)人士看來，擁有了訂單并不意味著四元鋰電池就會一路暢通?！凹词褂辛送ㄓ闷囘@樣的大客戶訂單，但LG新能源仍面臨多重挑戰(zhàn)。”山東省電池工業(yè)協(xié)會顧問謝瑜忠在接受《中國汽車報》記者采訪時分析稱，一方面，四元鋰電池量產工藝比三元鋰電池復雜，電池企業(yè)需要多長時間才能實現(xiàn)降本提效、達到利潤平衡點，尚不明確；另一方面，多家電池企業(yè)在探索多種技術路線，對四元鋰電池的市場是否存在影響，尚未可知。目前，包括松下、三星、SDI等電池企業(yè)在探索固態(tài)電池，寧德時代正在研發(fā)無稀有金屬電池，還有比亞迪已經量產的磷酸鐵鋰刀片電池等，都有可能是四元鋰電池潛在的競爭對手。
多種技術路線競相爭艷
目前，在國內動力電池市場，三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池是市場爭奪的兩大主角。中國汽車動力電池產業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2021年10月，國內磷酸鐵鋰電池裝車量達8.4GWh，同比上升249.5％，超過三元鋰電池的7GWh，且已連續(xù)數(shù)月領先三元鋰電池。
“四元鋰電池或許能扭轉當前三元鋰電池市場份額下降的不利局面。”厲建平談到，四元鋰電池與三元鋰電池相比具備一定優(yōu)勢，但與磷酸鐵鋰電池相比卻是互有參差。一是在能量密度上，四元鋰電池具有一定優(yōu)勢，磷酸鐵鋰電池盡管接近追平三元鋰電池，但與四元鋰電池相比仍稍遜色；二是在安全性能上，磷酸鐵鋰電池占據(jù)上風；三是在工作溫度上，四元鋰電池的耐高溫極限不如磷酸鐵鋰電池，但磷酸鐵鋰電池的耐低溫極限不如四元鋰電池；四是在加工工藝上，磷酸鐵鋰電池有較為成熟的生產工藝，而四元鋰電池即使有LG新能源這樣的企業(yè)實現(xiàn)量產，但在生產工藝上仍有難題待解，而且尚沒有形成相關的工藝技術標準。
此外，量產風聲漸近的半固態(tài)電池也將加劇動力電池領域的競爭?！澳壳俺霈F(xiàn)的新趨勢，似乎是韓國電池企業(yè)趨向四元鋰電池，國內部分企業(yè)則在積極籌備半固態(tài)電池?！标懓渤瘫硎荆啾戎?，半固態(tài)電池在能量密度、安全性、壽命、輕便性上更有優(yōu)勢，但四元鋰電池目前在成本方面占據(jù)優(yōu)勢，不過雙方在加工工藝上都還存在沒有徹底解決的問題。
即使還有一些技術難題尚未完全解決，但已有一些電池企業(yè)出于市場利益的考慮在布局四元鋰電池。在國外，除了LG新能源已經開始量產，還有三星SDI、韓國SKI等電池企業(yè)正在積極布局四元鋰電池。SKI方面表示，將于2023年為福特F-150電動皮卡提供其首款非常接近四元鋰電池的高鎳低鈷NCM9電池。
“國內也有多家企業(yè)在布局四元鋰電池?！敝行抛C券分析師路海波向《中國汽車報》記者表示，其中，長城汽車旗下的蜂巢能源已發(fā)布了四元鋰電池樣品，在提高安全性的同時，能做到較高的能量密度；鋰電池材料企業(yè)格林美已完成了四元前驅體量產的技術準備；另一家原材料供應商華友鈷業(yè)也在積極布局相關材料項目。
“在動力電池發(fā)展技術路線方面，除了走‘3＋1’路線的四元鋰電池之外，目前業(yè)界還在探索多種技術路線，例如石墨烯電池、固態(tài)電池、氯離子電池、鈉離子電池、無鈷電池等。究竟誰能成為下一代動力電池的主流路線，目前尚難以斷言?！敝x瑜忠表示，最核心的是要看動力電池的性能、安全、壽命、成本、便利性等方面，更具優(yōu)勢者將脫穎而出，成為未來的爆款動力電池。
