高镍电池在能量密度和降成本方面具有双重优势。一方面,以目前最火的NCM为例,相较NCM产品能量密度可提升25%,另一方面,高镍可以直接降低高价元素钴的用量。
技术突破后,车企和电池企业无论从成本角度还是性能角度都有动力去推进电池的高镍化。仅12月,就有宁德时代、特斯拉两大巨头先后抢夺镍矿资源。
那么,高镍和NCM有什么关系?、这些数字又代表什么?
01
NCM是什么?
要搞清楚这个问题,我们首先需要了解一点锂电池的相关背景知识。
锂电池材料主要分为四大块:正极材料、负极材料、隔膜和电解液。
其中,正极材料决定着电池的综合能量密度,也就是续航问题,是锂离子电池最为关键的材料。
你的手机用半天就没电了,而他的手机能用整整一天,这背后核心就是正极材料的差异。
你的电动车开公里就没电了,而他的车能够开公里才需要充电,这背后核心也是正极材料的差异。
目前,锂离子电池的正极材料主要包括钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和三元材料等几种。
钴酸锂,具有较好的电化学和加工性能,但生产成本较高,主要应用于手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备。
锰酸锂,具有资源丰富、成本低、电池安全性好等优点,但高温性能较差,主要应用在电动大巴,特种车辆,电动工具以及注重成本、对续航里程要求相对低的微型乘用车和电动自行车领域。
磷酸铁锂,具有价格低廉,环境友好、较高的安全性能等优势,但能量密度较低、主要应用于商用车(客车)和储能领域。
而三元正极材料,则一定程度上综合了钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂三类材料的优点,存在明显的三元协同效应。
我们今天要介绍的NCM,就属于三元正极材料的一种。
所谓NCM,其实是三元材料中三种金属镍(NI)、钴(CO)、锰(Mn)的英文缩写。
而NCM锂电池,就指的是该电池所采用的材料是镍钴锰,与之相类似的,还有采用镍钴铝的NCA。
而NCM、NCM和NCM,这里面末尾的数字代表的是三者的比例,以NCM电池为例,就指的是,正极材料用80%的镍、10%的钴和10%的锰所铸成的锂电池。
02
NCM、NCM和NCM
有何区别?
需要我们对各种材料的性能有一个了解。
在三元电池材料中,镍、钴、锰分别起的作用是:
镍——提高、增加材料的体积能量密度。
钴——稳定材料的层状结构,同时提高材料的循环和倍率性能。
锰——降低材料成本、提高材料安全性和结构稳定性。
简单来说就是,
镍的比例升高,能量密度升高,电池续航能力就变强。
钴的比例升高,稳定性增加。
锰的比例升高,安全性变高。
所以,我们就很清楚它们间的区别了:
相比于型和型电池,大幅提升了镍的占比,缩减了钴和锰的占比;
续航能力是提升了,但稳定性却变差了,使用寿命也相对更短,发生燃烧的危险性也相对更大,这就是前段时间广汽新能源AionS发生自燃的原因。
03
为什么说NCM高镍化是三元锂电池的未来?
从三元锂电池的技术发展来看,从NCM到NCM,再到NCM,高镍化一直是个比较显著的趋势。
为什么呢?
主要是因为高镍三元电池在能量密度和降成本方面有着绝对优势。
1)从性能角度来看
高镍三元有着无与伦比的能量密度优势,可显著提高续航里程
目前,NCM动力电池产品相较NCM产品能量密度可提升25%,后续高镍正极产品性能的进一步优化可使得能量密度优势提升30%以上。
能量密度提升意味着同等重量的电池可以提供更多的带电量,显著提升续航里程的同时实现轻量化。
以款宝马X1为例,据新浪汽车报道,换装电池后,在动力电池重量几乎不变的情况下,能量密度提升61%,续航里程提升83%。高镍电池在提升续航里程方面作用显著。
马斯克在今年9月也宣布将向“镍”车型转变,认为如果最大限度地利用镍,可以使价格降低50%,在能源密集车型(Cybertruck/Semi)中,特斯拉将使用%的镍。
2)从成本角度看
高镍电池可以降低正极材料中高价元素钴的用量,成本控制能力提升。
目前三元材料中,钴的市场价格远远高于其它两种化学材质,钴的比例下降了,电池成本也就下来了。
据相关数据显示,目前8系高镍正极售价约17-18万元/吨,高于5/6系30%,随着高镍三元的稳定性逐步强化且良率得到提升,未来三元的极限成本有望降至0.5元/wh左右,甚至比磷酸铁锂还要低15-20%。
所以,综合来看,未来随着高镍电池安全性问题得到进一步解决,商用的技术实现突破后,车企和电池企业无论从成本角度还是性能角度都有动力去推进电池的高镍化。
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NCM的投资机会
既然高镍化是未来锂电池的发展方向,那对应的投资机会有哪些呢?
对此,我们特意梳理了如下NCM概念股供大家参考