成本壓力高企高鎳正極成燎原之勢(shì)

2017-10-11 17:20:49 動(dòng)力電池網(wǎng)　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

鈷作為三元鋰電池正極材料所必須的元素，自2016年7月以來價(jià)格開始瘋狂上漲，截至2017年4月，已較年初增長(zhǎng)約1 5倍。業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，由于金屬鈷供應(yīng)緊張且動(dòng)力電池市場(chǎng)對(duì)金屬鈷的需求持續(xù)強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)下半年金屬鈷的采

鈷作為三元鋰電池正極材料所必須的元素，自2016年7月以來價(jià)格開始瘋狂上漲，截至2017年4月，已較年初增長(zhǎng)約1.5倍。業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，由于金屬鈷供應(yīng)緊張且動(dòng)力電池市場(chǎng)對(duì)金屬鈷的需求持續(xù)強(qiáng)勁，預(yù)計(jì)下半年金屬鈷的采購還將保持高價(jià)位運(yùn)行，甚至仍然存在著上漲的空間。

從市場(chǎng)角度來看，為實(shí)現(xiàn)300Wh/kg能量密度目標(biāo)，三元電池受到大家青睞，帶動(dòng)著鈷的市場(chǎng)需求繼續(xù)上升。有研究機(jī)構(gòu)透露，未來幾年內(nèi)鈷在全球動(dòng)力電池行業(yè)的需求平均年增長(zhǎng)速度在10%左右，而在中國市場(chǎng)平均年增速在12.5%左右。2017-2018年內(nèi)，鈷的市場(chǎng)缺口將超過3萬噸每年。

高鎳三元正極材料成趨勢(shì)

從需求側(cè)來看，鈷的此番漲價(jià)應(yīng)該還會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)的時(shí)間。鈷價(jià)上漲勢(shì)頭難以遏制，加上新能源車補(bǔ)貼減少，使下游整車企業(yè)向上壓價(jià)，中游電池企業(yè)兩頭承壓。然而，對(duì)于三元電池企業(yè)來說，目前還沒有找到可替代鈷的金屬。為了緩解鈷價(jià)上漲帶來的成本壓力，只能通過技術(shù)升級(jí)，盡量減少鈷的用量。

券商分析認(rèn)為，三元電池的地位短期內(nèi)不會(huì)改變。2019年后，金屬鋰和鈷的供給將持續(xù)吃緊，由于原材料價(jià)格上漲，倒逼著鋰電池向著高鎳電池技術(shù)邁進(jìn)。“未來三元電池中鎳鈷錳配比量將發(fā)生變化，現(xiàn)在主流三元電池鎳鈷錳配比是5:2:3，今后有可能變成6:2:2或是8:1:1”。

難以馴服的“鈷”牛

相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，9月6日國內(nèi)電解鈷市場(chǎng)報(bào)價(jià)418000-428000元/噸、四氧化三鈷市場(chǎng)報(bào)價(jià)350000-365000元/噸、氧化鈷市場(chǎng)報(bào)價(jià)300000-310000元/噸、三元材料NCM523市場(chǎng)報(bào)價(jià)185000-190000元/噸、鈷酸鋰市場(chǎng)報(bào)價(jià)385000-395000元/噸，部分鈷產(chǎn)品價(jià)格較去年七月增幅超過100%。

金屬鈷價(jià)格上漲勢(shì)頭為何如此迅猛？總體來看與鈷供需失衡有關(guān)。2016年我國金屬鈷消費(fèi)量約為4.6萬噸，其中電池領(lǐng)域消費(fèi)3.52萬噸。受新版補(bǔ)貼政策與能量密度直接掛鉤影響，動(dòng)力電池三元化獲得更多整車廠青睞，市場(chǎng)需求和占比快速提升，帶動(dòng)上游鈷產(chǎn)品需求增加及價(jià)格上漲。

根據(jù)政府出臺(tái)的規(guī)劃，今年國內(nèi)新能源車的銷量需要突破70萬輛，而整個(gè)上半年僅完成20萬輛不到，下半年新能源車還存在較大放量空間；長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，2020年累計(jì)銷售新能源車500萬輛，而即使今年銷量目標(biāo)完成，也才完成1/4不到。因此，不管是從短期還是長(zhǎng)期來看，金屬鈷需求很大。

然而現(xiàn)實(shí)是，我國鈷資源極度稀缺、幾乎全部依賴進(jìn)口。鈷作為伴生金屬，67%來自于銅伴生，32%來自鎳伴生。2016年，全球探明鈷總儲(chǔ)量約700萬噸，其中剛果金儲(chǔ)量約340萬噸，占全球總儲(chǔ)量47%。反觀我國鈷資源，多為伴生礦且品質(zhì)低、儲(chǔ)量小，依賴進(jìn)口的局面將長(zhǎng)期存在。

剛果金鈷產(chǎn)量占到全球63%

目前剛果金鈷產(chǎn)量占全球鈷產(chǎn)量63%，2016年國內(nèi)消費(fèi)的鈷94%來源于剛果金。因此在鈷資源嚴(yán)重稀缺和鈷需求拉大的雙重作用下，導(dǎo)致國內(nèi)鈷供給缺口將不斷擴(kuò)大。有研究機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2017年、2018年需求將分別達(dá)到12.34萬噸、13.27萬噸，而鈷供給量?jī)H為10.63萬噸和11.26萬噸。

此外，鈷價(jià)易受人為操縱。鈷屬于小金屬，儲(chǔ)量小、產(chǎn)量小、庫存少，在市場(chǎng)需求強(qiáng)勁的情況下，國際鈷價(jià)瘋狂上漲或在某種程度上受到了人為操縱的影響。據(jù)了解，當(dāng)前有部分鈷貿(mào)易商囤積居奇，惡意抬升金屬鈷價(jià)格，上演資本炒作的戲碼。這種市場(chǎng)投機(jī)行為，也助推著鈷價(jià)大幅上漲。

據(jù)了解，全球60%以上的鈷產(chǎn)能主要掌握在8個(gè)人手上。分別是包括瑞士帕拉投資在內(nèi)的五家企業(yè)董事長(zhǎng)、混沌投資董事長(zhǎng)葛衛(wèi)東、嘉能可掌舵者伊凡˙格拉森伯格、洛陽鉬業(yè)董事長(zhǎng)李朝春。業(yè)內(nèi)擔(dān)心，未來鈷原料定價(jià)權(quán)極有可能就掌握在這8個(gè)人手里，三元電池企業(yè)將會(huì)顯得非常被動(dòng)。

國內(nèi)企業(yè)爭(zhēng)相布局

雖然鈷在整個(gè)電池成本中僅占10%，但隨著鈷元素供需失衡，電池產(chǎn)能擴(kuò)大，使許多企業(yè)對(duì)成本難以負(fù)擔(dān)。而從能量密度來看，NCM523能量密度最高為200Wh/Kg，而NCM622和NCA811最高分別可達(dá)230Wh/Kg和280Wh/Kg以上。相較于低鎳正極材料，高鎳正極材料在能量密度上優(yōu)勢(shì)更大。

“從目前情況來看，高鎳正極材料無疑具有更大的發(fā)展?jié)摿Γ?dāng)前很多企業(yè)也認(rèn)識(shí)到了高鎳正極材料的價(jià)值，紛紛投入巨資研究。”天力鋰能技術(shù)副總工張磊表示，未來隨著能量密度要求的提升以及消費(fèi)者對(duì)續(xù)航里程的延長(zhǎng)，三元正極材料技術(shù)路線也必然會(huì)向NCM622和NCM811轉(zhuǎn)移。

受到2020年能量密度300Wh/kg小目標(biāo)的影響，此前國內(nèi)主流動(dòng)力電池企業(yè)紛紛拋出了自己的三元電池規(guī)劃。而在這些規(guī)劃中，高鎳三元正極材料被不斷提及。如比亞迪稱，旗下三元電池希望在2018年可以做到240Wh/kg，2020年可以做到300Wh/kg，正極會(huì)采用高鎳三元材料。

高鎳三元材料可提升動(dòng)力電池能量密度

國軒高科2020年能量密度目標(biāo)是300-350Wh/kg，同樣采用高鎳三元正極材料。億緯鋰能負(fù)責(zé)人表示，高鎳型NCA（鎳鈷鋁）、NCM622和NCM811是三元?jiǎng)恿﹄姵厥枪咀钪饕陌l(fā)展方向，公司已完成NCM622型三元?jiǎng)恿﹄姵匾?guī)劃。此外，包括國軒高科等電池企業(yè)也選擇走高鎳正極材料路線。

寧德時(shí)代（CATL）總裁黃世霖曾公開提到，寧德時(shí)代在材料上會(huì)逐步由磷酸鐵鋰/石墨到三元、再到高鎳三元/硅碳、最后到固態(tài)鋰和空氣金屬電池演進(jìn)。“十三五”期間，寧德時(shí)代將致力于高鎳三元/硅碳電池研發(fā)，努力實(shí)現(xiàn)350Wh/公斤的目標(biāo)，目前已經(jīng)組織專門團(tuán)隊(duì)確保實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)目標(biāo)。

重賞之下必有勇夫，電池企業(yè)有需求，相關(guān)材料企業(yè)自然進(jìn)展神速。國內(nèi)高鎳材料代表企業(yè)當(dāng)升科技表示，憑借著多年研發(fā)和生產(chǎn)高鎳多元正極材料的經(jīng)驗(yàn)，公司的NCM622三元材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)，并得到國內(nèi)、國際客戶的認(rèn)可，被廣泛應(yīng)用到新能源汽車動(dòng)力電池領(lǐng)域，產(chǎn)品供不應(yīng)求。

從當(dāng)升科技2017年半年度報(bào)告可看到，報(bào)告期內(nèi)其鋰電材料業(yè)務(wù)收入74.5億元，同比增長(zhǎng)50.88%。目前，當(dāng)升科技已啟動(dòng)第二代NCM622研發(fā)項(xiàng)目，將全面提升NCM622的綜合性能，滿足客戶更高性能的需求；同時(shí)在報(bào)告期內(nèi)，當(dāng)升科技完成了NCM811中試，預(yù)計(jì)今年內(nèi)將實(shí)現(xiàn)批量銷售。

由此可見，高鎳三元已成為正極材料領(lǐng)域公認(rèn)的“香餑餑”。確實(shí)，除了鈷價(jià)上漲帶來的壓力，在動(dòng)力電池材料里面，由于鎳的用量與動(dòng)力電池的能量密度呈正比，而能量密度又關(guān)乎新能源車的補(bǔ)貼額度，在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中舉足輕重。照目前情況來看，高鎳路線已成為主流動(dòng)力電池企業(yè)最佳選擇。

安全性問題待解決

韓國SK創(chuàng)新近日表示，公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)新型鋰離子電池的商業(yè)化生產(chǎn)。該電池當(dāng)中鎳的成份有所增加，而鈷等昂貴成份有所減少，鋰離子電池鎳的占比為80%、鈷為10%、錳為10%，從而使電池生命有所延長(zhǎng)及成本下降。同時(shí)，由于鎳元素的增加，該電池有望使電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程延長(zhǎng)至500km。

只不過，SK創(chuàng)新該款高鎳電池需到2018年下半年才會(huì)推向市場(chǎng)。畢竟從材料的特性來看，三元材料中鎳含量越高，則電池能量密度越高，但是穩(wěn)定性越差，安全性也越差。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，目前國內(nèi)正極材料仍以NCM523為主，NCM622量并不是很大，而NCM811還停留在研發(fā)階段。

截至目前，僅有松下等幾家公司擁有高鎳三元量產(chǎn)技術(shù)。業(yè)內(nèi)人士指出，高鎳三元材料電池對(duì)制造環(huán)境、生產(chǎn)設(shè)備、電芯制造工藝等方面也提出了更高的要求，雖然業(yè)內(nèi)發(fā)展高鎳電池材料的“調(diào)子”已定，為了在保持其高比能量的同時(shí)，兼顧循環(huán)壽命和安全性，國內(nèi)材料和電池企業(yè)還在苦心鉆研。

高鎳鋰電池規(guī)模應(yīng)用還需要提升其安全性

華東鋰電研究所劉鍇提到，三元高鎳正極材料容易發(fā)熱，可以通過材料改性優(yōu)化、表面包覆、調(diào)整電解液和負(fù)極材料等方式來逐步解決。材料改性方面，在三元材料晶格中摻雜一些金屬離子和非金屬離子，比如說添加21號(hào)元素“鈧”。包括日亞化學(xué)等企業(yè)，通過這種方式解決了高鎳電池的發(fā)熱問題。

其次，在材料表面包覆一些厚度合適的金屬化合物、鋰鹽或者某些單質(zhì)，也能夠使活性物質(zhì)與電解液有物理隔離，減少副反應(yīng)的發(fā)生，抑制過渡金屬離子在電解液中的溶解，具有一定機(jī)械強(qiáng)度的非活性包覆層，還可在長(zhǎng)期循環(huán)過程中減緩電極材料結(jié)構(gòu)的坍塌，有效提高三元材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

再次，采取添加劑優(yōu)化電解液，可以有效地促進(jìn)電極材料表面上形成高質(zhì)量的表面保護(hù)膜，同時(shí)可抑制電解液的氧化分解。比亞迪表示，在電解液上，比亞迪加大對(duì)耐高溫高壓電解液甚至固體電解液的測(cè)試和研發(fā)。同時(shí)，比亞迪也在嘗試用硅材料做電池的負(fù)極，并對(duì)導(dǎo)電劑、連接劑、制備工藝做出了大的調(diào)整。

天津力神也提到，其針對(duì)高鎳三元材料特性開發(fā)了多元素包覆技術(shù)，在提升材料性能的同時(shí)，保持其容量倍率；在電解液方面，通過新型的抗氧化添加劑的使用，來提高電池的循環(huán)性能，減少高鎳材料在使用過程中的膨脹；電池工藝上使用新型黏合劑減少硅材料在使用過程中的膨脹，確保電池安全性。

“其實(shí)除了安全性以外，高鎳電池還有包括穩(wěn)定性、熱管理系統(tǒng)、供應(yīng)體系重塑等問題需要解決。目前，國內(nèi)有企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出NCM811材料，但距實(shí)際應(yīng)用還有不少差距。在我看來，高鎳電池如果要進(jìn)入到規(guī)模化的推廣，至少要等到兩年以后。”國內(nèi)某上市電池企業(yè)負(fù)責(zé)人這樣表示。

不過總的來看，隨著三元電池技術(shù)和市場(chǎng)的不斷開拓，帶來鋰、鈷等資源的緊缺，從而導(dǎo)致鋰資源將在未來幾年內(nèi)供不應(yīng)求。“特別是由于鈷本身供給彈性小，而如果主流廠商均選擇走NCM622路線，則將在2019—2021年面臨鈷供給嚴(yán)重不足，鈷的供給情況會(huì)倒逼新能源車企向NCM811的路徑發(fā)展。”劉鍇認(rèn)為。

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