三元&四元？高镍&无钴？……谁是未来电池材料主流技术？

近年来，我国动力锂电池业呈现出蓬勃发展的良好态势，动力锂电池生产技术也在此过程中不断创新、电池新材料的研发体系日趋完善、电池制造装备正向着智能化的方向快速迈进……我国全固态锂离子电池、氢燃料锂电池、金属空气电池、锂硫电池等新型高性能动力锂电池的研发，也在此期间取得了突破性进展，新型电池材料、新型高性能电池产品不断涌现。日前，在第四届动力锂电池应用国际峰会（CBIS2019）“推进电池材料新技术产业化”的圆桌论坛上，与会嘉宾就动力锂电池新材料成果、新技术、新产品等行业热点问题展开了广泛、深入的交流和探讨。论坛由浙江美都海创锂电科技有限公司总经理吴海军主持。图为论坛现场

图为浙江美都海创锂电科技有限公司总经理吴海军主持论坛

参与圆桌讨论的嘉宾北京当升材料科技股份有限公司董事、总经理李建忠表示，从目前的材料来看，三元材料电池从原来的333、523、622一路发展到现在的811，一直都在不断地变化升级，伴随着材料技术的不断进步，此前很多悬而未决的难题也逐步得以解决。而大家都很关注的安全问题，其实关于材料体系而言也是热稳定性的问题。图为北京当升材料科技股份有限公司董事、总经理李建忠李建忠指出，伴随着技术的更新迭代，材料本身在设计、工艺改进、工艺掺杂和处理等方面均有了明显提升，对材料的热稳定性有着较大改善。此前，给大家展示的NCM811，镍含量最高已经达到88%了，放热峰值已达到220-230摄氏度。就当前市场实际应用来说，特斯拉选择搭载NCM电池，日本的NCA电池镍含量也已达到90%以上。与此同时，我国一些动力锂电池公司在此方向的研发也取得了较大进展。那么在保障动力锂电池安全性能的问题上，材料发挥着怎么样的作用呢？李建忠认为，首先，只有保证材料的安全可靠，才能做出安全稳定的动力锂电池及电动汽车；其次，关于动力锂电池而言，安全是一个系统的问题，并非只取决于材料的某个方面性能。如材料、电池设计及制备等各个环节，都与动力锂电池的安全性能紧密相关，且其中任何一个环节出现了问题，都可能会给动力锂电池带来极大的安全隐患。讨论嘉宾亿纬锂能股份有限公司技术部总监何巍表示，从产业化的角度评估，新材料、新技术有两个评价维度，首先是技术成熟度，具备好的技术方向和技术成熟度的产品，才有产业化推广的价值；其次是新材料、新技术的应用价值，如高镍材料811或NCA，已经在E-Bike、电动工具等方面拥有近10年的应用经验，但目前811材料仍未完全解决动力锂电池应用中高安全性、高可靠性的要求。

图为亿纬锂能股份有限公司技术部总监何巍

未来，能量密度更高、成本更低的锂离子电池将是车企客户的核心需求。关于350公里以下的续航能力需求，何巍表示在中、短时间看好磷酸铁锂的应用，亿纬锂能也会进一步加大快充技术材料的研发；关于500公里以上续航能力需求，则持续看好三元高能量密度的材料。讨论嘉宾蜂巢能源科技有限公司总经理杨红新表示，近期很多人提到四元材料电池，四元这个词让人嗅到了一种商业化包装的气息。就像5G要比4G好一样，四元材料也会比三元材料好？

图为蜂巢能源科技有限公司总经理杨红新

就目前而言，相对成熟的三元材料电池仍有很多技术解决方案有待验证，如一些公司在包覆、掺杂、烧结等环节提出的解决方案，通过加入锂元素提高结构稳定性，使DSC温度变得更高、热稳定性变得更好。在无钴材料方面，杨红新指出，无钴材料是在钴价大幅波动时考虑的一个解决方案，且经历了较长的研发时间。以从三元衍生出来的无钴材料为例，可以分为中镍和高镍的无钴，其中，高镍无钴技术挑战难度较大。杨红新表示，高镍无钴也正是蜂巢能源正在研发的材料之一，75%的镍且不含钴。就当前国内市场来看，相较于同类产品，该材料在寿命、成本上的差异并不明显，若未来钴价上涨，则可能会凸显出一部分优势。但杨红新认为，无钴材料很大一部分的价值点在于由钴矿开采带来的人权、环境等问题，非洲分散矿、手抓矿涉及到很多国际问题。目前国际市场关于无钴材料的关注热度不减，因其已不仅涉及材料性能的问题，欧美的OEM商就开始要求每个供应商向其供应原材料的来源，查看其中是否涉及环境和人权问题。在大的国际环境下，无钴材料亦可作为一项储备技术，在钴价波动较大或资源供应紧张时，体现其战略价值。关于未来最理想的电池材料，杨红新表示，未来的电池材料一定是可以支撑动力锂电池更安全、更轻、更小、更高能量密度、更长续航里程、更长使用寿命、更低成本的要求，这也是电池人对未来的期望。讨论嘉宾我国汽车技术研究中心有限公司副总经理吴志新表示，整车厂关于电池来说是比较靠近终端的客户，但真正的用户是千千万万的消费者。一直以来，消费者都希望动力锂电池可以实现更高续航、快速充电、更低价格、稳定安全……

图为我国汽车技术研究中心有限公司副总经理吴志新

吴志新指出，近年新能源汽车安全事故频发，也让一部分消费者对新能源汽车望而却步，很多时候出现电动汽车起火、燃烧等事故时，大家会首先质疑动力锂电池及其材料，这其实并不公平。从安全角度来讲，没有绝对安全的材料和设计，但是可以通过热管理、充电管理等各个方面严格管控，最大限度地降低安全风险。同样，新能源汽车的安全是总体性的安全，有本质的安全和外围的安全，也希望消费者能够合理使用新能源汽车。吴志新表示，未来在总体设计方面，从零部件、系统、整车、充放电一直到车的应用，希望是以电池为中心来做开发和设计，让车辆的价值进一步提升。吴志新指出，假如将新能源汽车上动力锂电池定期检测，那么在动力锂电池退役进行回收或二手车交易时，就能供应更为全面、可靠的数据。同时，他也希望电池单体、电池模块在设计之初，充分将梯次利用及报废回收的诉求融合其中，从源头开始，布局全局。吴海军总结道，今年全球新能源汽车发生了多起起火事件，很多人质疑是不是新能源材料有什么问题？其实不然，任何产业的发展都会经过萌芽、高潮、衰败和死亡。目前，我国新能源汽车业仍然处于萌芽阶段，很多工作集中在材料研发方面，因为关于新能源汽车、未来新型动力锂电池乃至其他领域的电池而言，上游材料的品质和性能关于产业整体的发展至关重要。近年来，受国际宏观经济、资源环境的影响，上游材料价格波动较大，高镍材料、低钴材料的出现大多是为了顺应市场需求，特别是最近两年，高镍材料的技术不断突破。但不论是高镍材料也好，其它材料也罢，安全性能应当始终是摆在第一位的，不应片面地为了“钱”一味地提升能量密度，任何技术都要循序渐进，“要钱不要命”这种做法是万万不可取的。

最后，吴海军表示，目前很多公司都在做材料方面的战略规划，但是战略不仅仅是要放眼未来，更应重视眼下，“既要抬头看天，也要埋头拉车”，只有将当前把握好的公司才会有更为广阔的未来。