NCM是指鎳、鈷和錳三種材料按一定比例的組合。電池的能量密度也相應(yīng)提高。NCA的陰極材料由鎳鈷鋁組成，三種材料的通常比例為8:1.5:0.5。能量密度相對(duì)較高的NCA的大規(guī)模應(yīng)用主要由日本和韓國(guó)主導(dǎo)。

由于NCM電池具有滿足消費(fèi)者需求的優(yōu)異容量，許多汽車制造商目前使用NCM電池，但其壽命不如NCA電池系統(tǒng)。本文將介紹NCA電池的特點(diǎn)，并比較NCM電池和NCA電池之間的差異。

什么是NCA電池

鋁酸鎳鈷鋰或NCA自1999年開始使用。它比能量高，比功率相當(dāng)好，使用壽命長(zhǎng)，與NMC類似。安全性和成本不太令人滿意。以下總結(jié)了六個(gè)關(guān)鍵特征，以及NCA細(xì)胞的主要參數(shù)。

 

 

NCA是鋰鎳氧化物的進(jìn)一步發(fā)展；添加鋁使電池具有更好的化學(xué)穩(wěn)定性。高能量和功率密度以及良好的使用壽命使NCA成為電動(dòng)汽車動(dòng)力總成的候選車型。高成本和邊際安全有負(fù)面影響。

NCA電池也是一種鋰離子電池，與NCM相比，其化學(xué)成分從錳變?yōu)殇X，其特點(diǎn)是壽命更長(zhǎng)。NCA電池由特斯拉和松下于2019年開發(fā)。然而，由于技術(shù)壁壘較高，大多數(shù)汽車制造商尚未將其投入使用。NCA電池目前安裝在特斯拉電動(dòng)汽車上。

2020年9月，特斯拉在電池日活動(dòng)上發(fā)布了其新型4680大型圓柱形電池。4680電池采用NCM陰極、非tab（全tab）技術(shù)和干電極技術(shù)，大大降低了制造成本。從10%充電到80%只需15分鐘。

NCM和NCA之間的區(qū)別是什么

NCM是指三元鋰正極材料中鎳（NI）、鈷（CO）和錳（Mn）的英文縮寫。NCA是指三元鋰正極材料中鎳（NI）、鈷（CO）和鋁（Al）的英文縮寫。

● NI——增加和增加材料的體積能量密度。

● CO穩(wěn)定了材料的層狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)提高了材料的循環(huán)和速率性能。

● Mn——降低材料成本，提高材料安全性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。

● AI——它可以抑制材料在高脫鋰狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)坍塌。

 

 

NCM電池NCA電池

代表電池的類型。目前主流的類型有NCM523、NCM622、NCM811。松下、LG、三星、江蘇天鵬的18650、21700系列。

主要生產(chǎn)廠家CATL、LG、SK、三星SDI、比亞迪等。

能量密度NCM811電池的理論能量密度上限為300wh/kg。NCA電池的理論能源密度上限為350wh/kg

隨著鎳含量的不斷降低，目前的成本低于NCA電池。NCA電池的生產(chǎn)工藝要求更高，當(dāng)鈷的用量相近時(shí)，成本略高于NCM。

生產(chǎn)工藝NCM811的生產(chǎn)工藝比NCA簡(jiǎn)單，但比NCM523和622更困難。生產(chǎn)設(shè)備的密封性要求高，NCA對(duì)溫度高度敏感。生產(chǎn)環(huán)境的溫度和濕度需要控制在10%以下，這增加了生產(chǎn)和管理成本。

循環(huán)壽命描述1000-2000次，必須經(jīng)常使用以確保其壽命，一旦不使用，如果長(zhǎng)時(shí)間使用，它會(huì)迅速衰減。1000-2000次后，NCA電池將不會(huì)出現(xiàn)NCM需要經(jīng)常使用以保證其壽命的問(wèn)題。

安全性能鎳含量越高，安全性能越低，這需要良好的BMS管理系統(tǒng)和電池組設(shè)計(jì)。需要良好的EMS管理和電池組的設(shè)計(jì)，但在某些極端濫用條件下，安全性有明顯優(yōu)勢(shì)。

下游應(yīng)用電動(dòng)汽車、消費(fèi)品、儲(chǔ)能等。電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具、園藝工具等。

 

NCA電池的發(fā)展現(xiàn)狀

目前，中國(guó)尚未大規(guī)模生產(chǎn)NCA電池的主要原因如下：

1.中國(guó)電池公司對(duì)NCA的研發(fā)起步晚于日本和韓國(guó)，在制造工藝、專利和材料使用方面與日本和韓國(guó)公司仍有一定差距。

2.NCA電池的生產(chǎn)工藝比NCM811更嚴(yán)格。例如，NCA要求在制造過(guò)程中將濕度控制在10%以下，而NCM和其他類型的電池目前只需要在液體注入過(guò)程中嚴(yán)格控制濕度。這種高標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)環(huán)境對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)構(gòu)成了巨大挑戰(zhàn)。

3、充放電過(guò)程中產(chǎn)生嚴(yán)重氣體，會(huì)導(dǎo)致電池鼓包變形，周期和保質(zhì)期會(huì)降低。電池存在安全隱患。因此，NCA電池通常由耐壓圓柱形電池殼制成，這減少了氣體產(chǎn)生，以控制電池膨脹和變形的問(wèn)題。

4.高鎳材料在充電狀態(tài)下的熱穩(wěn)定性較差，這導(dǎo)致電池的安全性降低，使得電池制造商和最終產(chǎn)品用戶對(duì)NCA電池的安全存在擔(dān)憂。有必要從電池設(shè)計(jì)、電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和電力使用等方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可靠的安全設(shè)計(jì)。

NCM和NCA的發(fā)展方向

● 中國(guó)以NCM路線為主。

● 日本主要基于NCA路線。

● 韓國(guó)是NCM和NCA的聯(lián)合開發(fā)國(guó)

 

 

NCM與NCA電池–哪個(gè)更好

在NCM電池中，根據(jù)三者的含量，NCM材料可分為NCM111、NCM523、NCM622、NCM811等，后面的數(shù)字代表三者的比例。隨著巡航里程需求的增加，電池的比能量需要更高，鈷作為稀有金屬的價(jià)格持續(xù)上漲，高鎳系統(tǒng)NCM811將成為未來(lái)的重要發(fā)展趨勢(shì)。NCM811相關(guān)公司信息是排名前5的NCM811高鎳三元正極材料公司。

NCA中鎳鈷鋁的常見比例為8:1.5:0.5，鋁的含量相對(duì)較少，因此可以理解為接近二元材料，使用Al（過(guò)渡金屬）代替錳。通過(guò)離子摻雜和表面涂層對(duì)鋰鎳鈷錳氧化物進(jìn)行改性。離子摻雜可以增強(qiáng)材料的穩(wěn)定性并改善材料的循環(huán)性能。然而，在生產(chǎn)過(guò)程中，由于Al是兩性金屬，不容易沉淀，因此NCA材料的生產(chǎn)過(guò)程中存在閾值。

結(jié)論

NCM和NCA都是高鎳三元鋰電池。最大的優(yōu)勢(shì)是它們的高比能量，可以為車輛提供更充足的動(dòng)力。如果但從能源需求的角度來(lái)看，NCA電池似乎仍具有更多優(yōu)勢(shì)。然而，考慮到制造工藝、成本和當(dāng)前技術(shù)條件，中國(guó)電池公司目前主要專注于NCM的生產(chǎn)。

然而，幾乎所有大型電池公司都在積極研究和開發(fā)NCA。可以預(yù)計(jì)，中國(guó)未來(lái)將能夠突破技術(shù)壁壘，大規(guī)模生產(chǎn)NCA電池。NCM和NCA電池將同時(shí)成為三元鋰電池的主要結(jié)構(gòu)。