根據(jù)國(guó)家發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》，到2020 年，新能源汽車年產(chǎn)銷達(dá)到200萬(wàn)輛，動(dòng)力電池單體比能量達(dá)到300瓦時(shí)/公斤以上，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)350瓦時(shí)/公斤，系統(tǒng)比能量力爭(zhēng)達(dá)到260瓦時(shí)/公斤、成本降至1元/瓦時(shí)以下。到2025年，新能源汽車占汽車產(chǎn)銷20%以上，動(dòng)力電池系統(tǒng)比能量達(dá)到350瓦時(shí)/公斤。
目前的磷酸鐵鋰材料受到理論比容量的限制達(dá)不到2020年的要求，三元的NCM111和NCM523等材料也很難達(dá)到2020 年單體電池300wh/kg的目標(biāo)。目前的主流的NCM523 可以達(dá)到160-200wh/kg，而NCM622 和NCM811分別可以達(dá)到230wh/kg和280wh/kg。所以未來(lái)需要大力發(fā)展高鎳的NCM622、NCM811和NCA材料。同時(shí)，對(duì)于三元材料，振實(shí)密度在2-2.5 g/cm3，而磷酸鐵鋰材料振實(shí)密度在1-1.4g/cm3，所以三元材料擁有更高的體積能量密度，這對(duì)于電池的小型化有重要作用。
對(duì)于三元電池的型號(hào)，高鎳材料主要指三元材料中的鎳含量提高。因?yàn)樵谌狽CM 和NCA中，Ni 主要是提供容量作用，含量越高，電池的能量密度越大；而Co貢獻(xiàn)一部分容量的同時(shí)可以穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；Mn/Al主要用來(lái)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，三者協(xié)同作用，共同發(fā)揮出三元材料高能量密度、較低成本等優(yōu)點(diǎn)。
三元NCA 材料，國(guó)外起步較早，國(guó)內(nèi)的起步較晚。根據(jù)GGII 的統(tǒng)計(jì)，截止2016年末，國(guó)內(nèi)從事NCA 生產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量超過(guò)了15家，大多數(shù)處于建設(shè)發(fā)展初期，少量企業(yè)處于小批量生產(chǎn)送樣檢測(cè)的階段，與日韓存在明顯的差距。目前特斯拉電動(dòng)汽車采用的為日本松下的NCA 電池，帶動(dòng)了全球的NCA 生產(chǎn)的熱潮。國(guó)內(nèi)NCA 生產(chǎn)量為幾百噸左右，根據(jù)GGII 預(yù)計(jì)，到2018年國(guó)內(nèi)NCA 材料需求將突破千噸。
國(guó)內(nèi)的正極材料企業(yè)正在積極布局高鎳三元材料，未來(lái)高鎳三元材料比重會(huì)逐步提升。目前國(guó)內(nèi)布局高鎳三元材料的企業(yè)有當(dāng)升科技、杉杉能源、天津巴莫、國(guó)軒高科、格林美等。根據(jù)高工鋰電的調(diào)研，高鎳三元材料的占比持續(xù)上升，2016年國(guó)內(nèi)高鎳的NCM622、NCM811和NCA在三元材料總產(chǎn)量的占比已經(jīng)超過(guò)5%，預(yù)計(jì)2017年將達(dá)到10%。
未來(lái)高能量密度的NCM622與NCM811和NCA占比將逐步提升。特別的，截止2016 年末，國(guó)內(nèi)從事NCM811/NCA企業(yè)相對(duì)較少，大多數(shù)處于生產(chǎn)線建設(shè)階段和小批量生產(chǎn)階段。其中處于研發(fā)階段的占據(jù)大多數(shù)，為55%；處于產(chǎn)線建設(shè)階段的有25%；處于小批量生產(chǎn)階段的有20%。
高鎳三元材料技術(shù)難度較大，需要企業(yè)科研的不斷投入。由于NCM和NCA結(jié)合了LiCoO2、 LiNiO2以及LiMnO2/ LiAlO2的優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)三者之間的協(xié)同作用，表現(xiàn)出高能量密度、良好循環(huán)性和較好的成本優(yōu)勢(shì)的特點(diǎn)。隨著鎳含量的提高，整體能量密度得到提高，但是由于鈷、錳/鋁等含量降低，導(dǎo)致穩(wěn)定性下降。同時(shí)高鎳的三元材料制備工藝、設(shè)備以及生產(chǎn)環(huán)境等方面的要求都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通三元材料，特別是其前驅(qū)體在存儲(chǔ)使用過(guò)程中容易吸潮成果凍狀，不易調(diào)漿和極片涂布，并且高鎳的三元材料對(duì)窯爐設(shè)備的要求很高，很難調(diào)控。
