NCM811正极材料技术门槛偏高

在原材料方面，常规三元正极材料由于碳酸锂成本普遍低于氢氧化锂，大部分厂商均采用碳酸锂作为锂源材料。高镍三元材料由于Ni3+在高温情况下容易发生歧化反应，烧结温度一般低于800℃，因此采用低熔点的氢氧化锂；在工艺和设备方面，高镍三元材料尤其容易产生金属离子混排问题，需要在纯氧环境中生产，因此高镍产品的烧结需要氧气炉，而常规三元只需使用空气炉，同时高镍材料制备对烧结窑炉密封性和车间环境（水分、温度）的要求都比较高。但目前国内的生产设备还无法完全满足高镍三元材料的制备要求。若后期核心设备国产化提速，掌握核心生产工艺与技术的高镍生产企业会优先受益。

NCM811技术门槛偏高

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普通三元和高镍三元工艺和设备的对比

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高镍三元正极材料由于镍含量的增加导致材料的循环和倍率性能都不尽人意，目前存在的主要问题包括：

①高镍三元材料在合成过程中部分Ni2+占据Li+位，形成Li+、Ni2+混排；

②热稳定较差，在4.3V充电状态下，NCM111分解峰值温度为306℃，NCM523为290℃，而NCM811仅为232℃，同时伴随着放热量的急剧增加；

③表层结构不稳定，表层出现过度脱锂导致高镍三元材料的层状结构向尖晶石结构、惰性岩盐结构转变；

④二次粒子中的应变与微裂纹；

⑤过高的表面碱含量，NCM111的pH为8~9，而NCM811/NCA的pH则高达11~12。

改善高镍三元材料的综合电化学性能主要围绕包覆、掺杂、电解液和隔膜等方面展开改性研究。

图：NCM正极材料改性方法

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多重方案解决811安全问题。镍的含量虽然会使电池容量增加，但是热稳定性的下降将直接影响到电芯的安全性。随着811技术研发进程的加速，国内企业相继提出解决NCM811安全问题方案，并实现量产运用到相应的车型上。以宁德时代为例，公司从电芯环节通过机械设计和化学设计来应对安全和热失控问题，而模组环节采用多个温度传感器实时监测，电池包环节运用业界首创阻燃技术进一步解决NCM811带来的安全问题。目前，宁德时代NCM811电池已经实现量产，蔚来ES6和合众U等车型预计将在2019年下半年上市并采用该款811电池。

图：宁德时代NCM811多重安全设计方案

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