中國儲能網(wǎng)訊：11月16日，“2017’第二屆動力電池應(yīng)用國際峰會暨第三屆中國電池行業(yè)智能制造研討會”在北京啟幕。本屆峰會由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會和電池中國網(wǎng)共同主辦，天津力神電池股份有限公司聯(lián)合主辦；中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會承辦，無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司聯(lián)合承辦。參加此次峰會人數(shù)超600人。
11月16日下午，以“束縛與發(fā)展：重新定義整車與電池”為主題的電動汽車市場分論壇，由中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會動力電池應(yīng)用分會高級顧問、國家科技成果轉(zhuǎn)化基金新能源汽車創(chuàng)業(yè)投資子基金合伙人兼總裁方建華主持。
北京當(dāng)升材料科技股份有限公司副總經(jīng)理陳彥彬介紹了當(dāng)升科技高能量動力鋰電正極材料NCM/NCA的最新進展。演講實錄如下：
陳彥彬：講一下我們正極材料的進展。雖然當(dāng)升科技在這個行業(yè)里面很多年了，給大家供貨，做一個簡單的介紹。我們是1992年開始做氧化物，從2000年開始把鈷酸鋰出口到了韓國，2008年、2009年開始做三元材料和錳酸鋰，出口到了日本和韓國，2010年上市，上市之后我們劃紅色的那一部分，是江蘇當(dāng)升一期、二期工程的建設(shè)，二期工程的建設(shè)我們的產(chǎn)能也達到了年產(chǎn)16000噸。
我們目前的產(chǎn)品，我們當(dāng)年上市之前是一個數(shù)碼電池用的鈷酸鋰的供應(yīng)商，但是到如今我們應(yīng)該主要是以做三元材料為主，鈷酸鋰的出貨量可能占不到公司的20%，三元材料占到了80%，主要包括523、622、811，還有NCA。
目前，從2001年到現(xiàn)在這十六七年間，我們從鈷酸鋰到三元材料到錳酸鋰都是第一家出口到國際市場，應(yīng)該說也是向中日韓能夠同時供貨正極材料為數(shù)不多的廠家之一，包括當(dāng)時的數(shù)碼電池材料，到三元我們量產(chǎn)高鎳的動力電池材料出口到國外，包括到現(xiàn)在我們已經(jīng)給特斯拉供儲能電池材料，我們實現(xiàn)了很多的第一，2016年我們的出貨量，三元材料出貨量中國肯定是排第一的，我們的出口量占國內(nèi)總出口的40%以上，2017年1—9月份的數(shù)據(jù)也是這樣排名第一的水平，當(dāng)然我們是國內(nèi)第一家以正極材料為主業(yè)的上市公司。
第二部分講一下正極材料的市場。2017年正極材料鋰電池的出貨量135GWh，車用56GWh，占41%的市場，但是到2020年，總的出貨量會達到265GWh，車用就會占到156GWh，占到60%以上，主導(dǎo)市場從2020年以后。
正極材料來看，2017年會達到28萬噸，包括鈷酸鋰6.9萬噸，三元+NCM和NCA是15萬8千噸，已經(jīng)占到了56%，已經(jīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，當(dāng)然還有錳酸鋰和磷酸鐵鋰，到2020年總的正極材料會達到46萬噸，在那個時候NCA+三元會達到35萬噸，占到75%的市場份額，這樣可以看到，包括那天聽了很多報告，可以看到應(yīng)該說三元材料NCM和NCA應(yīng)該會主導(dǎo)未來高能量密度動力電池，當(dāng)然也包括儲能電池的應(yīng)用。
這張圖大家也比較清楚，原來我們都用磷酸鐵鋰，雖然現(xiàn)在可能做到150瓦時/公斤，三元材料也能做到180瓦時/公斤，622可以做到230—250瓦時/公斤，811可以做到288瓦時/公斤，當(dāng)然我們也可以提高電壓，從523就可以做到230瓦時/公斤以上，622高電壓也可以達到接近280瓦時/公斤的水平。
做高能量密度的三元材料，通過高鎳化或者提高電壓，把能量做上去很容易，但是它的循環(huán)壽命會比較差，包括常溫的循環(huán)壽命和高溫的循環(huán)壽命，當(dāng)然他的高溫存儲特性也會有問題，能量做高很容易，但是這些性能要解決很難，當(dāng)然他有很多的原因，除了我們通常說的充放電，表面電解液會反應(yīng)，很多副反應(yīng)，對三元材料來講，很大一個問題就是因為顆粒的斷裂、粉化，粉化以后產(chǎn)生新的界面、產(chǎn)生新的副反應(yīng)。主要的解決手段，第一個肯定是，他要粉化怎么介紹他的粉化，讓他變得弱化，讓顆粒變得更結(jié)實。當(dāng)然第二個，粉化擋不住，怎么緩解他。即使粉化，顆粒內(nèi)部的內(nèi)表面能不能提前處理，讓它表面更穩(wěn)定。
當(dāng)然還有傳統(tǒng)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的一些摻雜、包覆等等一些辦法。這是這個例子，原來最下邊的從前軀體，它是比較疏松的，做三元材料也比較疏松，從前軀體到正極材料的結(jié)構(gòu)強度，比如壽命大大的延長。當(dāng)然現(xiàn)在還有新的方法，就是做單晶化，單晶化粉化的問題和顆粒碎裂的問題，那就會大大的降低。所以要解決三元材料的問題，前軀體非常重要，前軀體做好了正極材料基本上完成了一半，中間這個就是說我們當(dāng)升科技做的，從高致密度球形的，雖然都是球形材料，看表面顆粒長的并不一樣，有些適合做高容量的，有些適合做長壽命的，還有適合做高倍率的，當(dāng)然還有一些適合做單晶的，他的前軀體都不一樣。
還有一些摻雜的技術(shù)，有濕法的摻雜技術(shù)，還有干法摻雜技術(shù)。還有表面包覆和處理，從顆粒的外表面、顆粒內(nèi)部的界面，怎么樣去處理，使他的循環(huán)壽命有一個大幅度的提升。
具體到我們的這些材料，以拿523為例，前兩個是專用的圓柱電池里邊的，沒有摻雜、沒有包覆，他主要用的圓柱電池，他的壽命大概1200周的壽命，大概我們車用和儲能開發(fā)的是后邊那4種，黃色的材料，比如12微米的主要用EV、PHEV，5微米是做的高倍率的材料，5SC單晶，還有5ESS就是儲能，給特斯拉配套的材料，那種材料通過前軀體、通過摻雜、通過包覆，他常溫壽命在4000周以上，高溫壽命做到2000周，當(dāng)然用那個做圓柱電池，高溫壽命至少做到1000周以上，國內(nèi)客戶都是可以做到的。
這是具體的例子，比如12微米，從那個上可以看到我們表面包了很多納米粉，包覆完的之后我們?nèi)萘勘堵?，第一張表最后一列，容量倍率并不差，而且最后一個表60度7天的存儲之夠，我們的只有2.4，常規(guī)的材料大概膨脹10%左右，ACR只有0.6，常規(guī)材料可以達到20%以上，通過包覆存儲性能有大幅度的提升。
當(dāng)然我們也做了軟包的全電池，我們數(shù)據(jù)1000周還有93%的保持率，這是常溫。高溫是大概800周達到98%，我們實驗室自己做的水平。
這是客戶做的水平，這是一個44安時的軟包電池，210瓦時/公斤，45度的壽命可以達到2200周以上，在國內(nèi)的很多車型上都已經(jīng)得到應(yīng)用?？赡芤恍┢?，比如長安汽車、北汽，原來是我們做材料，SK做電池，供應(yīng)北汽，后來被國內(nèi)其他電池廠來接手這個業(yè)務(wù)，基本上他的車用的都是我們的材料。這是5微米的高倍率的材料，對應(yīng)的是333的材料，也有包覆，我剛才講車用都有從前軀體摻雜包覆，雖然特征上看表面包了一層?xùn)|西，好像差異比較大的特征，實際上做車用材料一定是從前軀體到燒結(jié)、到摻雜包覆，每一個環(huán)節(jié)都圍繞，我老打一個比方，就像我們做瓷器一樣，說坯子沒做好，你想靠上釉做好瓷器也不可能，沒有燒好空隙率不一致、致密度，上釉也會有色彩或者局部也會有脫落，從前軀體到摻雜、到包覆，對于做一個材料非常重要。
我們也做全電池，當(dāng)然它和333相比，其容量要高出十幾個毫安時，看右邊的存儲特性，它的60度7天，膨脹只有1.5%，NCR的增幅也是非常小的。這是客戶測的，就是60度5C充/1C放，800周左右還有90%多的壽命，和333是一個水平，右邊是100%的SOC存儲，右下角的圖，黑色的點、黃色的點是我們當(dāng)升科技的材料，我們材料在壽命和存儲上都是比較好的。
剛才講了應(yīng)對顆粒粉化另一個辦法就是做單晶，國內(nèi)也有兩三款這樣的材料，就是標準的523也有，也有502、525的，因為單晶化之后大家可能會擔(dān)心它的容量倍率會變差，所以多加點鈷來提高其輸出，所以才會有Ref C，就是第三個樣品。
我們做的單晶化的程度會更高一些，當(dāng)然這個單晶化程度更高、顆粒更大，是不是容量倍率會更低？我們也做了一個對比。從2.9做一直做到3.5，可以發(fā)現(xiàn)我們這個材料其實容量并不低，169，不但容量不低，可以看到電壓綠色的線是我們的材料，和標準的523甚至多加了5%的鈷相比，他的容量以及電壓輸出都是有優(yōu)勢的，包括我們比較了，從0.2C一直到2C，我們這個材料他的電壓輸出特性都是比較好的。當(dāng)然這是壽命，我們看右下角45度，3.0—4.4V，1C充放的壽命，我們材料的容量和壽命都是表現(xiàn)出優(yōu)秀的。
我們也做了全電池，全電池和其他家的材料相比，我們的壽命和525的，就是502525的材料來略好一些，和標準523相比，紅色得閑我們優(yōu)勢就太太明顯了。當(dāng)然單晶的材料可以看到DCR的增幅非常小，只有1.4%，容量的保持率95.8%，容量的恢復(fù)率達到了100%，所以單晶材料在存儲特性、在循環(huán)壽命方面也是有優(yōu)勢的。還有倍率，還有循環(huán)過程中DCR，這個單晶材料都是更有優(yōu)勢一些，當(dāng)然還有低溫。
剛才你講到5E12還有5E5，到底哪個好？也做一個對比，因為12微米是能量型的材料，5微米是功率型的材料，最后一個單晶主要是做能量型的，因為我們可以看到他的壓實密度可以達到3.39，比12微米的密度更高一些。
我們也對比了這個容量，可以看到，當(dāng)然這個評價條件，5微米的單晶我的壓實密度更高，我當(dāng)然采用更高的壓實密度。容量，單晶做得好的話，容量也可以達到同樣的水平，這個是電壓的一個對比，也是差不多的水平。包括壽命，剛才講了，最后他的優(yōu)勢就是在存儲，我們做了4.2V下的60度的存儲，和4.3V下的60度的存儲，和前面的材料相比，他還是有明顯的優(yōu)勢。但是單晶材料確實有一個特點，就是他受電池工藝的影響比較大，我們了解到一些客戶，他說單晶材料，因為輸出差就不如團聚體的表現(xiàn)，也有人說單晶材料就是比團聚體的容量高，就看材料怎么用。所以我們從測試角度來講，至少可以達到同樣的水平，而且在存儲特性上，包括安全性上會更有優(yōu)勢一些。
第二步講一下我們的622，我們6A是三年前量產(chǎn)，是國內(nèi)第一款622材料，當(dāng)然在全球也是第二家量產(chǎn)的一款材料，3年前的產(chǎn)品到今天我們進行了升級，開發(fā)了6E，就是更高的容量，同時我們又開發(fā)了高電壓叫6EH，當(dāng)然也有6微米的單晶6HC，6E和6A相比，總體上看起來差異不大，但是我們從前軀體燒結(jié)甚至包覆的元素還是做了一些調(diào)整，可以看到6A和6E相比，容量提升了5毫安時，包括在各個倍率下也是進行了測試，他都是容量更高，包括我們測試穩(wěn)定性，他也會表現(xiàn)的更好。這是全電池做的測試，比原來的6A高出5個毫安時，這是我們自己主動升級，目前這個材料在國內(nèi)有些客戶批量用戶，包括方總原來領(lǐng)軍的那個企業(yè)，我們前兩天剛剛招標，會批量使用。
他的壽命也保持同樣的水準。這個壽命達到什么水平？這是當(dāng)年SK測的數(shù)據(jù)，也講過，他用我們的材料可以做到4千次以上的壽命，但是用原來韓國的材料就是2千次的壽命，并且我們在高低溫的性能上更有優(yōu)勢，這是我們做的一個容量提升的6E，這些基礎(chǔ)上我們又做了一個高電壓，用了4.35V、4.4V的622，我們可以看，同樣拿6A做基準，我們在45度、4.5V、1C充放的時候，高溫循環(huán)壽命大幅度提升。
講一下6SC單晶化的產(chǎn)品，我們也和國內(nèi)的一款產(chǎn)品進行對比，可以看到我們單晶化程度更好一些。大家可以看到，容量和倍率，紅色的線和藍色的線，高出幾個毫安時，那個高出了6個毫安時，因為有不同細分的型號，面對不同的客戶。這是充放電曲線、電壓，都可以看到有明顯的優(yōu)勢，包括循環(huán)壽命、穩(wěn)定性，都還不錯。
大家現(xiàn)在比較關(guān)注的高鎳材料，811，811我們目前已經(jīng)實現(xiàn)了量產(chǎn)，并且實現(xiàn)了批量的供貨，這是一款12微米的產(chǎn)品，對比原來是國外的一款NCA，可以看到這個產(chǎn)品是球形度、致密度都比較好的，而且是經(jīng)過了表面處理的產(chǎn)品，他的容量在205毫安時以上?？梢钥吹轿覀冞@個材料都有一個特點，他的充電電壓都是非常低的，放電電壓會更高一些，所以我們在設(shè)計材料的時候一定要考慮他的輸出特性，他的DCIR的問題。當(dāng)然他的壽命，左邊是常溫，右邊是高溫，45度的高溫壽命表現(xiàn)的非常好。
這是我們實驗室做的電池，1000周93%，IC充分，常溫壽命。這個材料從我們客戶的評價來看，2000周以上的壽命肯定沒有問題，所以科技部十三五的重點研發(fā)計劃當(dāng)時定了1500周，針對低碳負極，我說正極材料肯定不會掉鏈子，我們的目標肯定照著2500周到3000周去做的，現(xiàn)在數(shù)據(jù)來看應(yīng)該是沒有什么問題。
我們也在做NCA，鎳811的這種NCA，鈷15%、鎳80%左右，大概3%的鋁，我們對標的是日本的一款NCA的產(chǎn)品，可以看到，我們在容量上大概能高出3個毫安時，看充放電曲線，我們的充電電壓是比較低的，放電電壓，尤其放電的末尾非常的飽滿，放的非常充分，畫一個大弧線下來，看后面的倍率特性也是比較好，這是壽命，這是25度下的電池測試的壽命，優(yōu)勢還是比較明顯，這是高溫45度，也是比較明顯的。
所以我一直很納悶，我們拿的都是日本的材料，是不是說日本的好材料都送不到中國，我們從中國電池廠拿出來的材料確實對比，我們一測發(fā)現(xiàn)我們包括NCA還是有明顯的優(yōu)勢，如果200毫安時左右鎳811的這款NCA，我們還做一款鎳88的，容量更高，鎳含量是87.7，放電容量達到213，這是拿日本的另外一款材料，可以看出我們的容量包括倍率特性總體還是表現(xiàn)更有優(yōu)勢，這個是45度的循環(huán)也是表現(xiàn)的更有優(yōu)勢一些。
這里報告一下我們在做高能量密度材料方面的一些進展，動力電池材料確實不像數(shù)碼電池材料，對壽命要求更長，我們的目標，如果方形、軟包配套的都是照著4000次以上的常溫壽命、2000次以上的高溫壽命這樣一個目標來設(shè)計的，當(dāng)然其存儲特性、安全特性都做到行業(yè)比較好的水平，所以我們還是有信心，盡可能不會輸于日本和韓國的材料，我們還是有信心做到的。不信大家可以測試一下。謝謝！
