中國(guó)對(duì)新能源汽車產(chǎn)業(yè)從未寄予今天這樣如此之大的厚望，但是我們必須認(rèn)識(shí)到，中國(guó)的新能源汽車能走多遠(yuǎn)，取決于動(dòng)力電池能走多遠(yuǎn)。動(dòng)力電池作為新能源汽車的核心，是提高續(xù)航里程和改善整車性能的關(guān)鍵。動(dòng)力電池技術(shù)的進(jìn)步和成熟，對(duì)新能源汽車的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。
動(dòng)力電池強(qiáng)，則新能源汽車強(qiáng)。
國(guó)家對(duì)動(dòng)力電池行業(yè)的殷切期望集中體現(xiàn)在這份《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》中，《規(guī)劃》明確提出到2020年國(guó)內(nèi)動(dòng)力電池單體能量密度達(dá)到300Wh/kg，系統(tǒng)比能量達(dá)到260Wh/kg，成本降至1元/Wh以下。
這兩個(gè)數(shù)字可謂用意深遠(yuǎn)，因?yàn)?020年是中國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，這一年新能源補(bǔ)貼將徹底消失，意味著失去財(cái)政保護(hù)的新能源汽車將在市場(chǎng)上和傳統(tǒng)燃油汽車展開貼身肉搏，白刀子進(jìn)紅刀子出的慘烈景象將在所難免。所以，動(dòng)力電池比能量300Wh/kg的能量密度和1元/Wh的成本線，是在整個(gè)汽車生命周期中，新能源汽車的購(gòu)置和使用成本能否和燃油汽車打成平手的平衡點(diǎn)。
而根據(jù)調(diào)查，消費(fèi)者對(duì)純電動(dòng)汽車可接受的最低實(shí)際續(xù)航里程至少在300公里以上，這就需要搭載的動(dòng)力電池系統(tǒng)跟燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī) + 油箱質(zhì)量和成本不要差太多，這也就要求動(dòng)力電池系統(tǒng)的能量密度就要達(dá)到 250Wh/Kg 的水平，注意，是系統(tǒng)能量密度而不是單體，這意味著單體電池一定不能低于300Wh/kg。
那么，到2020年我國(guó)動(dòng)力電池能否達(dá)到300Wh/kg的預(yù)期水平呢？
答案是，夠嗆……
因?yàn)橐粊?lái)，事物的發(fā)展規(guī)律是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的，現(xiàn)有三元材料鋰電池的技術(shù)體系之下，提升能量密度的最直接和有效的途徑就是從電池材料本身的電化學(xué)原理出發(fā)，而化學(xué)電池的能量密度增長(zhǎng)并不遵循摩爾定律；二來(lái)，動(dòng)力電池能量密度的提升是一個(gè)系統(tǒng)工程，其涉及到整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈條的所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括正、負(fù)極材料，電解液、隔膜，電池模組和Pack集成水平，甚至包括主機(jī)廠與電池廠的研發(fā)匹配，以及與代表著核心技術(shù)的制備工藝和生產(chǎn)裝備水平。
下面，我們來(lái)逐一分析。
一 背景
2014年之前，國(guó)內(nèi)車企大部分采用磷酸鐵鋰體系的電池，比能量?jī)H為90Wh/Kg。在之后逐步采用三元材料體系的動(dòng)力電池替代后，比能量就上升到了130~150Wh/Kg的水平。
磷酸鐵鋰電池的電化學(xué)特性決定其能量密度的天花板大概在170Wh/Kg，所以在未來(lái)短則3~5年，長(zhǎng)則5~8年的時(shí)間里，動(dòng)力電池整體能量密度的提升只能靠三元電池，具體來(lái)說(shuō)是靠高鎳三元電池。
鎳的含量越高，電池中可儲(chǔ)存的電量就越大，相對(duì)能量密度就越高。
目前市場(chǎng)上主流的NCM 523材料電池比能量可以達(dá)到160-200Wh/kg，而NCM 622是230Wh/kg，但都很難達(dá)到2020年的目標(biāo)。所以，發(fā)展高鎳的 NCM 811和NCA（鎳鈷鋁多元）體系可以說(shuō)只有這華山一條路。
截止今年上半年，國(guó)內(nèi)三元電池出貨量中，NCM111/523依舊占據(jù)80%的市場(chǎng)份額，NCM622占比14%。NCM811/NCA能否在未來(lái)的2年內(nèi)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，首先就是一個(gè)不確定因素很大的事情。有市場(chǎng)研究樂(lè)觀預(yù)測(cè)，NCM111/523 的占比將在2017~2020 年間有所下降，對(duì)應(yīng) NCM622 的份額將由 2017 年的 11% 提升至 2020 年的 31%，而NCM811 也將在今年開始有實(shí)際的裝車應(yīng)用，預(yù)計(jì)2018年占比將達(dá)到2%， 2020 年達(dá)到 13%。
注意，以上已經(jīng)是樂(lè)觀預(yù)測(cè)了。
更況且鋰離子電池本身是一個(gè)復(fù)雜的體系，正極、負(fù)極、隔膜、電解液、集流體、粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑等核心部件涉及到正負(fù)極的電化學(xué)反應(yīng)、鋰離子傳導(dǎo)和電子傳導(dǎo)等多重反應(yīng)。
這些為數(shù)眾多的影響鋰離子電池性能的因素，無(wú)論是材料還是工藝，無(wú)論是研發(fā)還是生產(chǎn)，整個(gè)過(guò)程中每一個(gè)參數(shù)都會(huì)對(duì)電池最終的性能、質(zhì)量和安全性產(chǎn)生決定性的影響。
二 現(xiàn)狀
讓我們來(lái)看看，國(guó)內(nèi)電池企業(yè)在高鎳三元電池領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀以及未來(lái)規(guī)劃，以下全部來(lái)自于各企業(yè)官方說(shuō)法：
寧德時(shí)代：2017年1月啟動(dòng)“新一代鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)”項(xiàng)目，以高鎳三元材料為正極、硅碳復(fù)合物為負(fù)極，將比能量從目前的150～180Wh/kg提高至300Wh/kg以上，并將在2020年產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
比亞迪：三元電池希望在2018年做到240Wh/kg，2020年大概做到300Wh/kg。
國(guó)軒高科：2020年目標(biāo)是300-350Wh/kg，采用高鎳三元正極材料，硅基負(fù)極材料，5V高電壓電解液。
比克：2017年比能量可以達(dá)到250Wh/kg，目前開發(fā)出了能量密度達(dá)280Wh/kg以及300Wh/kg的動(dòng)力電池樣品，可量產(chǎn)時(shí)間未知。
力神：正在開發(fā)200-250Wh/kg的產(chǎn)品，圓柱電池已經(jīng)可以達(dá)到250Wh/kg，2020年?duì)幦∵_(dá)到300Wh/kg，采用第三代富鋰錳基層狀材料和硅負(fù)極材料。
需要注意的是措辭：預(yù)計(jì)、希望、目標(biāo)、樣品、爭(zhēng)取和未知。
我們?cè)賮?lái)看一下，截止到目前工信部公布的2018年以來(lái)的動(dòng)力電池裝車數(shù)據(jù)，純電動(dòng)乘用車搭載電池（包括磷酸鐵鋰+三元鋰）的平均能量密度為118.8Wh/kg，雖然較之去年提升幅度達(dá)到了10.37%，但是如果算上其他車型（新能源客車等）搭載的能量密度更低、占動(dòng)力電池裝機(jī)量半壁江山的磷酸鐵鋰電池，那么這個(gè)數(shù)字將更加不好看。
單從今年已經(jīng)裝車的三元電池來(lái)看，其單體能量密度跨越了136Wh/kg到230Wh/kg的區(qū)間，平均為183Wh/kg，平均系統(tǒng)能量密度115.4Wh/kg；而磷酸鐵鋰單體能量密度平均為143.9Wh/kg，系統(tǒng)能量密度117Wh/kg。
而動(dòng)力電池能量密度實(shí)現(xiàn)300Wh/kg的話，就需要整個(gè)市場(chǎng)從當(dāng)前占據(jù)絕對(duì)主流的NCM111/523經(jīng)由NCM622的過(guò)渡（或直接跳過(guò)NCM622）直至NCM811/NCA成為主流，才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。而縱觀鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)律是，一個(gè)新體系整個(gè)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的建立需要短則2~3年，長(zhǎng)則3~5年的時(shí)間，而新技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用和普及亦需要時(shí)間。
三 正極材料
決定動(dòng)力電池能量密度的核心是正極材料，雖然高鎳三元正極材料有著能量密度高（鎳含量高）和材料成本低（鈷用料少）的優(yōu)勢(shì)，但其劣勢(shì)也更加明顯，那就是高溫穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，生產(chǎn)工藝難以掌控，生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境要求苛刻。
三元正極材料與磷酸鐵鋰或錳酸鋰材料相比，原本的安全性問(wèn)題就很突出，在過(guò)充和針刺條件下安全性能不過(guò)關(guān)的一直都是讓業(yè)界頭疼的難題，另外還有電芯脹氣比較嚴(yán)重，高溫循環(huán)性不理想等諸多問(wèn)題。由于增加了鎳這種化學(xué)性更為活躍的不穩(wěn)定份子，這些問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。
目前高鎳三元材料存在的主要技術(shù)問(wèn)題，一是顆粒表面的相轉(zhuǎn)變，極容易引起電池容量、循環(huán)性能的衰減；二是循環(huán)后顆粒碎裂，引起電池電化學(xué)性能衰減，導(dǎo)致熱穩(wěn)定性、安全性能快速下降。
另外，由于高鎳三元材料技術(shù)壁壘較高，在制備工藝、設(shè)備以及生產(chǎn)環(huán)境、成本等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通三元材料，當(dāng)前國(guó)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)高鎳三元正極材料批量生產(chǎn)的廠家屈指可數(shù)，實(shí)現(xiàn)規(guī)模國(guó)產(chǎn)并走向成熟普及還有很長(zhǎng)一段路要走。
四 負(fù)極材料
不只是正極材料，負(fù)極材料的比容量和工作電壓也直接決定了動(dòng)力電池的能量密度。由于動(dòng)力電池電芯中正、負(fù)極材料用量的多少，直接決定整個(gè)電芯電量容量的大小，因此負(fù)極材料的比容量亦是決定整個(gè)電芯能量密度的決定性因素。
所以，在提升正極材料比容量的同時(shí)，還需要提升負(fù)極材料的比容量才能與之相匹配。
例如，當(dāng)正極材料材料從NCM523（比容量180mAh/g）提升到NCM811（比容量205mAh/g）的時(shí)候，負(fù)極材料能量密度提升至500mAh/g，就可提升12.5%的電芯整體能量密度，提升至800mAh/g，就可提升26.2%的電芯整體能量密度。而要滿足動(dòng)力電池比能量達(dá)到300Wh/kg，負(fù)極材料的能量密度就必須達(dá)到600mAh/g以上才能達(dá)到整體要求。
可以說(shuō)，正極材料的高鎳化的同時(shí)，負(fù)極材料能量密度的提升對(duì)整個(gè)動(dòng)力電池能量密度的提升的貢獻(xiàn)更加有效且明顯。
而目前的人造石墨負(fù)極材料體系，是無(wú)法達(dá)到如此之高的比容量的。這就需要在石墨中添加硅基材料，因?yàn)楣杈哂懈叩谋热萘繚摿?。硅基材料的理論能量密度可以高達(dá)4000mAh/g，硅碳復(fù)合材料可以達(dá)到800mAh/g，是當(dāng)前石墨材料的3~4倍，在能量密度方面具有壓倒性優(yōu)勢(shì)。而要實(shí)現(xiàn)電池整體比能量達(dá)到300Wh/kg，在石墨負(fù)極材料中添加硅基材料的比例就至少要達(dá)到25%以上。
這就造成另一個(gè)難以調(diào)和的矛盾，就是添加的硅越多，電池的安全性和倍率性就越差，當(dāng)放電電流稍大些時(shí)，整個(gè)電池的容量就下降地非?？?。
硅基材料在充電時(shí)會(huì)嚴(yán)重膨脹，其膨脹系數(shù)高達(dá)300%（一般石墨材料則只有10%）。并且膨脹破碎后無(wú)法復(fù)原，導(dǎo)致材料最終粉末化，直接結(jié)果就是影響整個(gè)動(dòng)力電池的循環(huán)使用壽命。且當(dāng)前硅基負(fù)極材料的充電循環(huán)壽命只有400~600次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能達(dá)到動(dòng)力電池使用8年以上循環(huán)2000次以上的使用要求。據(jù)說(shuō)裝配松下電池的特斯拉Model 3可以做到1000次以上，按320公里的續(xù)航里程，平均3~4天充一次電來(lái)計(jì)算，其壽命可以達(dá)到4~6年，且仍舊需要時(shí)間來(lái)驗(yàn)證。
而即使從全球范圍內(nèi)來(lái)看，硅基材料仍處于小規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段，并且核心技術(shù)仍舊掌握在外國(guó)公司手中，如日本信越、日立化成、吳宇化學(xué)和美國(guó)的安普瑞斯等。國(guó)內(nèi)在硅基材料方面研究和應(yīng)用，大部分電池企業(yè)與材料企業(yè)均處于實(shí)驗(yàn)階段，在材料本身技術(shù)與產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域都要落后國(guó)外不少。
就目前已知的是，國(guó)內(nèi)在硅碳負(fù)極材料上有所突破的只有國(guó)內(nèi)最大負(fù)極材料生產(chǎn)商貝特瑞，據(jù)稱可實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，比容量據(jù)說(shuō)可以達(dá)到650mAh/g，實(shí)現(xiàn)小批量量產(chǎn)的杉杉所產(chǎn)的硅碳負(fù)極材料，其比容量也僅為380~450mAh/g。
整個(gè)2017年中國(guó)硅碳負(fù)極材料的產(chǎn)量剛過(guò)1000噸，僅占整體負(fù)極材料產(chǎn)量的1%。
核心技術(shù)研發(fā)缺失之外，硅基材料的制備工藝也更加復(fù)雜，且制備工藝尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化，直接導(dǎo)致硅碳負(fù)極材料成本高昂，其市場(chǎng)價(jià)格在20萬(wàn)元/噸以上，與之相對(duì)應(yīng)的普通石墨負(fù)極材料通常是中端產(chǎn)品價(jià)位是7～8萬(wàn)元／噸，低端產(chǎn)品是3～4萬(wàn)元／噸。
另外，國(guó)內(nèi)未能廣泛使用硅碳負(fù)極材料的一個(gè)重要原因就在于電池企業(yè)應(yīng)用技術(shù)工藝還不夠成熟。
所以綜上所述，硅碳負(fù)極材料雖然有著極高的能量密度，但是卻先天存在著成本高、安全性和倍率性能差，循環(huán)穩(wěn)定性差，循環(huán)壽命不足等劣勢(shì)，且在短期內(nèi)克服的可能性不大。
五 電解液
在鋰電池正、負(fù)極之間起傳導(dǎo)作用的電解液，作用也不容小覷。因?yàn)槠湓阡囯姵氐哪芰棵芏?、功率密度、寬溫?yīng)用、循環(huán)壽命、安全性能等方面，同樣扮演著至關(guān)重要的角色。不同材料體系需要匹配不同電解液配方，如果電解液不能隨著正、負(fù)級(jí)材料同步升級(jí)，高鎳三元體系也很難實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)初衷。
這是因?yàn)殡S著動(dòng)力電池能量密度的提升，電壓也會(huì)隨之提高，電壓越高，電解液的分解能力就越強(qiáng)，這就對(duì)電解液的化學(xué)穩(wěn)定性提出了更高的要求。因?yàn)槿绻娊赓|(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性不好，就很容易在正極材料表面氧化分解，影響電導(dǎo)率。
曾有電解液企業(yè)專門針對(duì)高鎳三元體系做過(guò)漏電流和過(guò)渡金屬離子溶出的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，提高電壓會(huì)明顯增大漏電流，而隨著正極材料中鎳含量的增加，過(guò)渡金屬離子的溶出就會(huì)增加，而溶出的過(guò)渡金屬離子在負(fù)極被還原析出后，會(huì)破壞負(fù)極表面的SEI膜，影響整個(gè)電池的循環(huán)性能。
就這樣，動(dòng)力電池一旦高鎳化，電解液的安全性能就必然下降，而一旦處于高溫環(huán)境下，其存儲(chǔ)性能和循環(huán)性能也都會(huì)受到很大影響。所以，要配合高鎳電池就需要更為優(yōu)化的電解液配方，就需要電芯廠家和電解液生產(chǎn)商聯(lián)合攻關(guān)去研發(fā)適合于各種正、負(fù)極材料配比和生產(chǎn)工藝的電解液。
但是不好意思，以目前國(guó)內(nèi)情況來(lái)看，高鎳三元正極和硅碳負(fù)極材料的電解液匹配方案，至今仍舊是一大難題。
六 車間、環(huán)境和設(shè)備、工藝
高鎳三元材料在前驅(qū)體燒結(jié)和材料生產(chǎn)的環(huán)境方面要求苛刻，產(chǎn)品在存儲(chǔ)使用過(guò)程中容易吸潮成果凍狀，從而加大了調(diào)漿和極片涂布的難度。因此高鎳正極材料對(duì)車間環(huán)境，以及窯爐設(shè)備等生產(chǎn)設(shè)備的各項(xiàng)性能要求都相當(dāng)之高，但目前國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備還無(wú)法完全滿足高鎳三元材料的制備要求。
此外，高鎳材料必須在純氧氣氛中高溫合成，這就要求窯爐材質(zhì)必須耐氧氣腐蝕；高鎳正極材料必須用氫氧化鋰做鋰源進(jìn)行高溫合成，而氫氧化鋰容易揮發(fā)且堿性很強(qiáng)，這就要求窯爐材質(zhì)必須耐堿腐蝕。當(dāng)前，高鎳材料的生產(chǎn)主要采用密封輥道窯，國(guó)內(nèi)能生產(chǎn)這種設(shè)備的企業(yè)鳳毛麟角。
即使是搞定了正極材料、負(fù)極材料和電解液，實(shí)現(xiàn)高鎳三元電池的產(chǎn)業(yè)化還存在著一個(gè)關(guān)鍵隘口，就是負(fù)責(zé)把這些材料組裝成一塊完整動(dòng)力電池電芯的電池廠。
高鎳三元電池的生產(chǎn)和制備工藝難度之大，對(duì)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)線改造的要求之高，是以往動(dòng)力電池企業(yè)從未有遇到之挑戰(zhàn)。
由于高鎳三元材料在電池組裝時(shí)不能接觸空氣，需要純氧氛圍，而由于國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池企業(yè)一般都是從NCM111起步，生產(chǎn)環(huán)境并不需要純氧氛圍，所以國(guó)內(nèi)電池廠幾乎沒有氧燒工藝。不論是磷酸鐵鋰電池還是NCM111甚至NCM523產(chǎn)線，都不能夠直接切換成NCM811或NCA產(chǎn)線，所以為了量產(chǎn)高鎳三元電池，電池廠就必須重新設(shè)計(jì)廠房和引進(jìn)設(shè)備。
且更加矛盾的是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)電池裝備制造又比較落后，這將成為制約高鎳三元?jiǎng)恿﹄姵匾?guī)?；慨a(chǎn)的一大難題。
這是由于高鎳三元電池的高技術(shù)壁壘，在制備工藝、設(shè)備以及生產(chǎn)環(huán)境等方面的要求都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通三元材料。動(dòng)力電池本就屬于高端制造業(yè)，需要極高的制造精度，而電池技術(shù)水平的升級(jí)和品質(zhì)要求的提高，就會(huì)相應(yīng)的提升對(duì)設(shè)備的效率、精度、穩(wěn)定性、自動(dòng)化等方面要求。
而目前國(guó)內(nèi)的鋰電設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)，已跟不上腳步。形成這種局面的原因除了國(guó)內(nèi)相關(guān)產(chǎn)業(yè)的起步時(shí)間比較短之外，還在于整體大環(huán)境的急功近利：電池廠和設(shè)備制造商沒有提前研發(fā)的意識(shí)，都是在產(chǎn)能無(wú)法滿足訂單需求的時(shí)候才臨時(shí)抱佛腳地采購(gòu)生產(chǎn)設(shè)備，雙方都長(zhǎng)期忽略了共同研發(fā)適合自己的生產(chǎn)線；電池廠處于生產(chǎn)工藝的技術(shù)和商業(yè)機(jī)密的考慮，不愿意與設(shè)備制造商緊密合作，也不愿對(duì)設(shè)備開發(fā)投入太多的新技術(shù)。
而反觀日韓的電池廠，一般都保持著與設(shè)備制造商的緊密合作，通常都是共同開發(fā)、共同生產(chǎn)，甚至于自己研發(fā)、制造核心鋰電生產(chǎn)設(shè)備與工藝。
而當(dāng)前在我國(guó)，無(wú)論是上游正極材料生產(chǎn)商還是電池廠，就只能從國(guó)外引進(jìn)更高端的自動(dòng)化設(shè)備，其核心設(shè)備很多都是從日本、韓國(guó)和德國(guó)等國(guó)進(jìn)口，這就更拉大了與外國(guó)，特別是日韓在電池自動(dòng)化生產(chǎn)線設(shè)備和電池測(cè)試設(shè)備的整體技術(shù)差距。
但是，處于國(guó)際對(duì)中國(guó)的技術(shù)封鎖，以及那些與國(guó)外電池廠緊密合作甚至有資本關(guān)系的鋰電設(shè)備制造商，會(huì)把最高精尖的設(shè)備賣給中國(guó)的電池廠嗎？
七 車企匹配
把高鎳三元?jiǎng)恿﹄姵嘏可a(chǎn)出來(lái)，下一個(gè)難關(guān)就是規(guī)模裝車了，這個(gè)難關(guān)，更難。
而按照行業(yè)慣例，越是采用更先進(jìn)技術(shù)的高端動(dòng)力電池，整車企業(yè)的態(tài)度越是小心審慎，對(duì)動(dòng)力電池的供應(yīng)就有著更高的門檻要求和更為復(fù)雜的長(zhǎng)時(shí)間的認(rèn)證和嚴(yán)格的檢測(cè)檢驗(yàn)程序。
電動(dòng)汽車在平臺(tái)開發(fā)初期，就要與動(dòng)力電池供應(yīng)鏈進(jìn)行對(duì)接研發(fā)和匹配，小批量生產(chǎn)和測(cè)試，以及經(jīng)歷反復(fù)的測(cè)試和驗(yàn)證過(guò)程。車企推出一款全新的新能源車型，從論證、研發(fā)、設(shè)計(jì)至最終量產(chǎn)，至少需要3~5年時(shí)間。
正是因?yàn)檐嚻髮?duì)動(dòng)力電池的認(rèn)證時(shí)間成本如此之高，所以在車型生命周期內(nèi)車企幾乎是不會(huì)輕易更換電池供應(yīng)的。
所以我們判斷，就算是在2020年之前，國(guó)內(nèi)的高鎳電池能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，也很難大規(guī)模普及到新能源汽車上來(lái)。據(jù)稱，2020年之前國(guó)內(nèi)上市的純電動(dòng)乘用車，在研發(fā)設(shè)計(jì)之時(shí)都參考的是動(dòng)力電池能量密度150~160Wh/kg，且前期技術(shù)方案也大多凍結(jié)。
更何況要更換高鎳三元電池，整車就要研發(fā)與之相匹配的全新的Pack和BMS系統(tǒng)，并且電控和電機(jī)系統(tǒng)都需要重新匹配和驗(yàn)證，這又是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程。君不見，在電池控制和管理系統(tǒng)領(lǐng)域走在全行業(yè)前列，牛×如特斯拉者在高鎳NCA電池的熱管理系統(tǒng)上，尚且費(fèi)勁了心思絞盡了腦汁。影響Model 3規(guī)?；慨a(chǎn)的最主要問(wèn)題，就出現(xiàn)在如何把這7000多枚圓柱形電池通過(guò)自動(dòng)化設(shè)備高效組建成一個(gè)電池包整體。
所以雖然被普遍看好，但高鎳三元電池產(chǎn)品在汽車領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用可以說(shuō)依舊是任重而道遠(yuǎn)，目前無(wú)論是NCM811還是NCA的動(dòng)力電池產(chǎn)品，在新能源汽車上的應(yīng)用都只是少數(shù)個(gè)案，且安全性和耐久性都還需要時(shí)間上的進(jìn)一步驗(yàn)證。
另一方面，由于寧德時(shí)代和比亞迪等龍頭一直都堅(jiān)持方形電池路線，以至于當(dāng)前我國(guó)動(dòng)力電池市場(chǎng)上方形占據(jù)有絕對(duì)份額的市場(chǎng)。今年上半年，國(guó)內(nèi)15.58GWh的鋰電池總裝機(jī)量中，方形電池就占了76%（11.81GWh），軟包占12.5%，剩下的份額才歸圓柱形電池。
這就尷尬了。
因?yàn)閺娜蚍秶鷥?nèi)來(lái)看，圓柱形電池的技術(shù)才是最為成熟的。所以從技術(shù)層面來(lái)看，高鎳三元電池在圓柱形上應(yīng)用的問(wèn)題已基本得到解決，反而是在方形、軟包電池上仍存在諸多問(wèn)題，離真正產(chǎn)業(yè)化還有相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。這就意味著，想要匹配高鎳三元?jiǎng)恿﹄姵氐能嚻缶筒坏貌贿x擇圓柱形電池，而要放棄之前投入巨量研發(fā)資源和時(shí)間成本的方形和軟包電池的設(shè)計(jì)匹配。前面提到，通常車企和電池廠從溝通、研發(fā)、到適配，到裝車成功，這段時(shí)間少說(shuō)也要2~3年時(shí)間。
高達(dá)90%比例的車企或車型，若要轉(zhuǎn)型高鎳，就要徹底從方形、軟包調(diào)頭轉(zhuǎn)向圓柱。
八 結(jié)論
最后結(jié)論就是，理想很豐滿，而現(xiàn)實(shí)卻很骨感。
國(guó)家對(duì)于2020年能夠推廣普及高能量密度動(dòng)力電池的愿景是好的，但事物發(fā)展的規(guī)律卻是路要一步一步地走，誰(shuí)也不能一口吃個(gè)胖子。
2020年的時(shí)候，失去了補(bǔ)貼支持的新能源汽車即使是晚個(gè)一到兩年裝配不上300Wh/kg的動(dòng)力電池也不打緊，因?yàn)檫@不會(huì)動(dòng)搖新能源汽車產(chǎn)業(yè)生存和發(fā)展的根基。但是，我們必須清醒地認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)，國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池企業(yè)不能大規(guī)模生產(chǎn)出高鎳三元?jiǎng)恿﹄姵兀覀儾荒茏柚箛?guó)外公司生產(chǎn)出來(lái)。
千萬(wàn)億級(jí)別的動(dòng)力電池市場(chǎng)，無(wú)論是日韓還是歐美，都早已垂涎三尺，在家門口虎視眈眈。
中國(guó)本土電池產(chǎn)業(yè)前景不容樂(lè)觀，因?yàn)樵谖磥?lái)的一段時(shí)期之內(nèi)，日韓的松下、三星、LG、SK等電池巨頭，無(wú)論是上游正負(fù)極材料、電解液等核心材料的產(chǎn)業(yè)鏈布局，還是生產(chǎn)制造的工藝和設(shè)備，乃至下游的Pack、BMS、電機(jī)、電控領(lǐng)域的研發(fā)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，都要領(lǐng)先于中國(guó)公司。
例如早在去年，松下為特斯拉配備的NCA 21700圓柱形動(dòng)力電池就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，且能量密度達(dá)到300Wh/kg，價(jià)格170$/kWh，折合人民幣約1.1元/Wh，基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)我國(guó)2020年的目標(biāo)。
松下使用的 NAC 正極材料是由日本住友金屬礦山提供的，而后者是目前全球最大的 NCA 正極材料生產(chǎn)商，且只為松下一個(gè)客戶供貨。
再例如，三星、SK都已經(jīng)掌握生產(chǎn)高鎳三元?jiǎng)恿﹄姵氐南嚓P(guān)核心技術(shù)，且都在大力布局之中。
從高鎳三元正極材料的供應(yīng)上，目前具備成熟制備技術(shù)和批量生產(chǎn)能力主要掌握在日本住友、戶田工業(yè)、ECOPRO等幾家日韓企業(yè)手中，國(guó)內(nèi)高端高鎳三元材料主要依賴進(jìn)口。而上述幾家，又都與日韓的幾家電池巨頭有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，一旦中國(guó)市場(chǎng)對(duì)高鎳三元電池的需求放量，那國(guó)內(nèi)電池廠被卡脖子，是大概率事件。
從更長(zhǎng)遠(yuǎn)看，掌握電池材料和核心技術(shù)專利的歐美企業(yè)雖然在當(dāng)下這一代的鋰電池產(chǎn)業(yè)格局中輸了一城，但他們把未來(lái)的希望寄托在能量密度更高的鋰電池（如全固態(tài)鋰離子電池）或下一代電池（如鋰硫電池和空氣電池等）的身上，希望通過(guò)在這些電池技術(shù)上的突破扳回一局，甚至實(shí)現(xiàn)大翻盤。
但歸根結(jié)底，無(wú)論是未來(lái)的高鎳三元電池，還是更未來(lái)的固態(tài)電池或其他技術(shù)路線，作為新能源汽車產(chǎn)業(yè)的核心命脈的動(dòng)力電池，都不應(yīng)該再交到別人手里。
