成本壓力高企 高鎳正極成燎原之勢
鈷作為三元鋰電池正極材料所必須的元素，自2016年7月以來價格開始瘋狂上漲，截至2017年4月，已較年初增長約1 5倍。業內分析認為，由于金屬鈷供應緊張且動力電池市場對金屬鈷的需求持續強勁，預計下半年金屬鈷的采
鈷作為三元鋰電池正極材料所必須的元素，自2016年7月以來價格開始瘋狂上漲，截至2017年4月，已較年初增長約1.5倍。業內分析認為，由于金屬鈷供應緊張且動力電池市場對金屬鈷的需求持續強勁，預計下半年金屬鈷的采購還將保持高價位運行，甚至仍然存在著上漲的空間。
從市場角度來看，為實現300Wh/kg能量密度目標，三元電池受到大家青睞，帶動著鈷的市場需求繼續上升。有研究機構透露，未來幾年內鈷在全球動力電池行業的需求平均年增長速度在10%左右，而在中國市場平均年增速在12.5%左右。2017-2018年內，鈷的市場缺口將超過3萬噸每年。
高鎳三元正極材料成趨勢
從需求側來看，鈷的此番漲價應該還會持續較長的時間。鈷價上漲勢頭難以遏制，加上新能源車補貼減少，使下游整車企業向上壓價，中游電池企業兩頭承壓。然而，對于三元電池企業來說，目前還沒有找到可替代鈷的金屬。為了緩解鈷價上漲帶來的成本壓力，只能通過技術升級，盡量減少鈷的用量。
券商分析認為，三元電池的地位短期內不會改變。2019年后，金屬鋰和鈷的供給將持續吃緊，由于原材料價格上漲，倒逼著鋰電池向著高鎳電池技術邁進。“未來三元電池中鎳鈷錳配比量將發生變化，現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
相關數據顯示，9月6日國內電解鈷市場報價418000-428000元/噸、四氧化三鈷市場報價350000-365000元/噸、氧化鈷市場報價300000-310000元/噸、三元材料NCM523市場報價185000-190000元/噸、鈷酸鋰市場報價385000-395000元/噸，部分鈷產品價格較去年七月增幅超過100%。
金屬鈷價格上漲勢頭為何如此迅猛？總體來看與鈷供需失衡有關。2016年我國金屬鈷消費量約為4.6萬噸，其中電池領域消費3.52萬噸。受新版補貼政策與能量密度直接掛鉤影響，動力電池三元化獲得更多整車廠青睞，市場需求和占比快速提升，帶動上游鈷產品需求增加及價格上漲。
根據政府出臺的規劃，今年國內新能源車的銷量需要突破70萬輛，而整個上半年僅完成20萬輛不到，下半年新能源車還存在較大放量空間；長遠來看，2020年累計銷售新能源車500萬輛，而即使今年銷量目標完成，也才完成1/4不到。因此，不管是從短期還是長期來看，金屬鈷需求很大。
然而現實是，我國鈷資源極度稀缺、幾乎全部依賴進口。鈷作為伴生金屬，67%來自于銅伴生，32%來自鎳伴生。2016年，全球探明鈷總儲量約700萬噸，其中剛果金儲量約340萬噸，占全球總儲量47%。反觀我國鈷資源，多為伴生礦且品質低、儲量小，依賴進口的局面將長期存在。
剛果金鈷產量占到全球63%
目前剛果金鈷產量占全球鈷產量63%，2016年國內消費的鈷94%來源于剛果金。因此在鈷資源嚴重稀缺和鈷需求拉大的雙重作用下，導致國內鈷供給缺口將不斷擴大。有研究機構預測，2017年、2018年需求將分別達到12.34萬噸、13.27萬噸，而鈷供給量僅為10.63萬噸和11.26萬噸。
此外，鈷價易受人為操縱。鈷屬于小金屬，儲量小、產量小、庫存少，在市場需求強勁的情況下，國際鈷價瘋狂上漲或在某種程度上受到了人為操縱的影響。據了解，當前有部分鈷貿易商囤積居奇，惡意抬升金屬鈷價格，上演資本炒作的戲碼。這種市場投機行為，也助推著鈷價大幅上漲。
據了解，全球60%以上的鈷產能主要掌握在8個人手上。分別是包括瑞士帕拉投資在內的五家企業董事長、混沌投資董事長葛衛東、嘉能可掌舵者伊凡˙格拉森伯格、洛陽鉬業董事長李朝春。業內擔心，未來鈷原料定價權極有可能就掌握在這8個人手里，三元電池企業將會顯得非常被動。
國內企業爭相布局
雖然鈷在整個電池成本中僅占10%，但隨著鈷元素供需失衡，電池產能擴大，使許多企業對成本難以負擔。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勢更大。
“從目前情況來看，高鎳正極材料無疑具有更大的發展潛力，當前很多企業也認識到了高鎳正極材料的價值，紛紛投入巨資研究。”天力鋰能技術副總工張磊表示，未來隨著能量密度要求的提升以及消費者對續航里程的延長，三元正極材料技術路線也必然會向NCM622和NCM811轉移。
受到2020年能量密度300Wh/kg小目標的影響，此前國內主流動力電池企業紛紛拋出了自己的三元電池規劃。而在這些規劃中，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，正極會采用高鎳三元材料。
高鎳三元材料可提升動力電池能量密度
國軒高科2020年能量密度目標是300-350Wh/kg，同樣采用高鎳三元正極材料。億緯鋰能負責人表示，高鎳型NCA（鎳鈷鋁）、NCM622和NCM811是三元動力電池是公司最主要的發展方向，公司已完成NCM622型三元動力電池規劃。此外，包括國軒高科等電池企業也選擇走高鎳正極材料路線。
寧德時代（CATL）總裁黃世霖曾公開提到，寧德時代在材料上會逐步由磷酸鐵鋰/石墨到三元、再到高鎳三元/硅碳、最后到固態鋰和空氣金屬電池演進。“十三五”期間，寧德時代將致力于高鎳三元/硅碳電池研發，努力實現350Wh/公斤的目標，目前已經組織專門團隊確保實現量產目標。
重賞之下必有勇夫，電池企業有需求，相關材料企業自然進展神速。國內高鎳材料代表企業當升科技表示，憑借著多年研發和生產高鎳多元正極材料的經驗，公司的NCM622三元材料已經實現規模化量產，并得到國內、國際客戶的認可，被廣泛應用到新能源汽車動力電池領域，產品供不應求。
從當升科技2017年半年度報告可看到，報告期內其鋰電材料業務收入74.5億元，同比增長50.88%。目前，當升科技已啟動第二代NCM622研發項目，將全面提升NCM622的綜合性能，滿足客戶更高性能的需求；同時在報告期內，當升科技完成了NCM811中試，預計今年內將實現批量銷售。
由此可見，高鎳三元已成為正極材料領域公認的“香餑餑”。確實，除了鈷價上漲帶來的壓力，在動力電池材料里面，由于鎳的用量與動力電池的能量密度呈正比，而能量密度又關乎新能源車的補貼額度，在市場競爭中舉足輕重。照目前情況來看，高鎳路線已成為主流動力電池企業最佳選擇。
安全性問題待解決
韓國SK創新近日表示，公司已經實現新型鋰離子電池的商業化生產。該電池當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及成本下降。同時，由于鎳元素的增加，該電池有望使電動車續航里程延長至500km。
只不過，SK創新該款高鎳電池需到2018年下半年才會推向市場。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，但是穩定性越差，安全性也越差。從實際應用情況來看，目前國內正極材料仍以NCM523為主，NCM622量并不是很大，而NCM811還停留在研發階段。
截至目前，僅有松下等幾家公司擁有高鎳三元量產技術。業內人士指出，高鎳三元材料電池對制造環境、生產設備、電芯制造工藝等方面也提出了更高的要求，雖然業內發展高鎳電池材料的“調子”已定，為了在保持其高比能量的同時，兼顧循環壽命和安全性，國內材料和電池企業還在苦心鉆研。
高鎳鋰電池規模應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熱，可以通過材料改性優化、表面包覆、調整電解液和負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號元素“鈧”。包括日亞化學等企業，通過這種方式解決了高鎳電池的發熱問題。
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，也能夠使活性物質與電解液有物理隔離，減少副反應的發生，抑制過渡金屬離子在電解液中的溶解，具有一定機械強度的非活性包覆層，還可在長期循環過程中減緩電極材料結構的坍塌，有效提高三元材料結構的穩定性。
再次，采取添加劑優化電解液，可以有效地促進電極材料表面上形成高質量的表面保護膜，同時可抑制電解液的氧化分解。比亞迪表示，在電解液上，比亞迪加大對耐高溫高壓電解液甚至固體電解液的測試和研發。同時，比亞迪也在嘗試用硅材料做電池的負極，并對導電劑、連接劑、制備工藝做出了大的調整。
天津力神也提到，其針對高鎳三元材料特性開發了多元素包覆技術，在提升材料性能的同時，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。
“其實除了安全性以外，高鎳電池還有包括穩定性、熱管理系統、供應體系重塑等問題需要解決。目前，國內有企業已經開發出NCM811材料，但距實際應用還有不少差距。在我看來，高鎳電池如果要進入到規模化的推廣，至少要等到兩年以后。”國內某上市電池企業負責人這樣表示。
不過總的來看，隨著三元電池技術和市場的不斷開拓，帶來鋰、鈷等資源的緊缺，從而導致鋰資源將在未來幾年內供不應求。“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年面臨鈷供給嚴重不足，鈷的供給情況會倒逼新能源車企向NCM811的路徑發展。”劉鍇認為。
責任編輯：lixin
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