三元高镍电池成动力电池发展趋势发热快问题待解决

　　随着新能源汽车的发展加速，对于动力电池的需求量也在加大，这样引起了电池材料的价格增速加快，其中钴为代表的电池主要材料价格增速最快。动力电池散热专家称钴价格的快速上涨除了受到用量的加大，还受制于钴矿资源的供不应求。

　　能量密度要求越来越高 高镍成为必然

　　钴在整个电池成本中仅占10%左右，但随着钴元素供需失衡，电池产能扩大，使许多企业对成本难以负担。而从能量密度来看，NCM523（镍钴锰比例为5:2:3）能量密度最高为200Wh/Kg，而NCM622和NCA811最高分别可达230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。可见高镍正极材料在能量密度上有明显的优势。随着能量密度要求的提升以及消费者对续航里程的延长，三元正极材料技术路线在不久的将来必然会向NCM622和NCM811转移。

　　受到国家政策要求2020年能量密度300Wh/kg目标的影响，国内主流动力电池企业纷纷抛出了自己的三元电池研发目标规划，其中电池中用高镍三元正极材料占比较大。国内电池巨头比亚迪旗下三元电池希望在2018年可以做到240Wh/kg，2020年可以做到300Wh/kg，正极会采用高镍三元材料。国轩高科2020年能量密度目标是300-350Wh/kg，同样采用高镍三元正极材料。亿纬锂能负责人表示，高镍型NCA（镍钴铝）、NCM622和NCM811是三元动力电池是公司最主要的发展方向，公司已完成NCM622型三元动力电池规划。

　　而据动力电池散热专家了解到，宁德时代在材料上也会逐步由磷酸铁锂/石墨到三元、再到高镍三元/硅碳、最后到固态锂和空气金属电池演进，宁德时代在未来将致力于高镍三元/硅碳电池研发，努力在2020前实现350Wh/kg的目标。

　　高镍电池安全性问题还有待解决 散热技术有待突破

　　动力电池散热专家称，从材料的特性来看，三元材料中镍含量越高，则电池能量密度越高，但是稳定性越差，安全性也越差，业内人士指出，高镍三元材料电池对制造环境、生产设备、电芯制造工艺等方面也提出了更高的要求，虽然业内发展高镍电池材料的“调子”已定，为了在保持其高比能量的同时，兼顾循环寿命和安全性，国内材料和电池企业还在苦心钻研。

　　另外三元高镍正极材料容易发热，可以通过材料改性优化、表面包覆、调整电解液和负极材料等方式来逐步解决，动力电池包散热设计、工艺上都要配合高镍电池容易发热的特。解决发热问题还可以从材料性方面进行，在三元材料晶格中掺杂一些金属离子和非金属离子，如添加21号元素“钪”，包括日亚化学等企业，通过这种方式解决了高镍电池的发热问题。

　　在材料表面包覆技术上也需要进行技术改进，使用厚度合适的金属化合物、锂盐或者某些单质，也能够使活性物质与电解液有物理隔离，减少副反应的发生，抑制过渡金属离子在电解液中的溶解，具有一定机械强度的非活性包覆层，还可在长期循环过程中减缓电极材料结构的坍塌，有效提高三元材料结构的稳定性。

　　动力电池散热技术人员还认为，采取添加剂优化电解液，可以有效地促进电极材料表面上形成高质量的表面保护膜，同时可抑制电解液的氧化分解，据了解，比亚迪目前正加强这方面的研发。其实除了安全性以外，高镍电池还有包括稳定性、热管理系统、供应体系重塑等问题需要解决，目前，国内有企业已经开发出NCM811材料，但距实际应用还有不少差距。

　　“在电池之外电池包之内加强散热，也不失为解决动力电池散热的一种可行方式。也对于提升动力电池的安全性有很好辅助作用。”文轩热能的动力电池热管理技术人员称。