三元材料千篇一律的邏輯就是鎳鈷錳，你占多少他占多少，除了前面的111、523，還有424，433、622、701515、811、NCA（權(quán)且也并入三元考慮）、N90等等。但當(dāng)松下的NCA已經(jīng)在特斯拉汽車上廣泛使用時(shí)，國內(nèi)為何這兩年卻開始流行622了？

個(gè)人認(rèn)為，這與近幾年有關(guān)部門以能量密度為標(biāo)準(zhǔn)的迫切要求有關(guān)——當(dāng)國內(nèi)大多數(shù)廠家還沒能普遍掌握NCA（或811）材料，當(dāng)多數(shù)電池廠還用不好NCA（或811）材料，而國家政策又對(duì)高比能量有明確要求，不得已往高鎳挪一步吧，這可能就是大多數(shù)材料廠口喊著8系三元，卻走上了622路線。

對(duì)比之下，LG化學(xué)早在2016年就將BEV電芯升級(jí)為NCM 622材料（由國內(nèi)某公司供貨）。也許過幾年國內(nèi)仍然做不出像樣的NCA或811，那就繼續(xù)炒一下701515！但無論如何，從當(dāng)前形勢來看，622將會(huì)在今后幾年內(nèi)成為三元材料高鎳化發(fā)展的“起步姿態(tài)”。

從111到811和NCA的簡單對(duì)比

從化學(xué)式分析上來看，LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2似乎只是將523中的0.1的錳換成了鎳，沒有降低鈷的用量。但實(shí)際上，目前的622中的鈷用的會(huì)更少一些，甚至是接近正比例613，比如宜賓鋰寶的兩款產(chǎn)品M606和M610，分別對(duì)應(yīng)的化學(xué)式組成為：LiNi0.6Co0.1Mn0.3O2和LiNi0.65Co0.15Mn0.20O2。

也有其它公司的產(chǎn)品的622屬于LiNi0.6Co0.16Mn0.24O2組成，如果仍然按照此前的化合價(jià)分析法，可以得知，在1mol最終產(chǎn)物（LiNi0.6Co0.16Mn0.24O2）中，只有0.24mol的Ni2+，其余0.36mol都是Ni3+。同時(shí)可以推算出：如果材料中的Ni2+和Ni3+全部轉(zhuǎn)變成最終的Ni4+，則對(duì)應(yīng)的脫鋰量為（2*0.24+0.36=0.84），相當(dāng)于230mAh/g的比容量，而實(shí)際上622的比容量一般在180~190mAh/g之間。

如前所述，其實(shí)只需要0.5mol的鎳的變化（Ni2+→Ni3+→Ni4+）即可對(duì)應(yīng)全部鋰脫嵌要求的電中性，故將鎳從0.5提升到0.6實(shí)則對(duì)材料的比容量提升不大，NCM523實(shí)際上也可實(shí)現(xiàn)180mAh/g的比容量。但不幸地是，622的表面堿性卻提升了不少。

在生產(chǎn)方面，市場上并未有專門的622燒結(jié)設(shè)備，而依據(jù)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)目的，6系三元逐步分化為兩類——二次球和單晶，前者向低端走，偏重成本控制；后者向高端走，偏重高比容量。因此，前者一般可在原有的NCM523生產(chǎn)線適當(dāng)改造后用于622生產(chǎn)；后者則有廠家按照811或NCA的生產(chǎn)工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)建設(shè)后用于622生產(chǎn)。

這種看似“高標(biāo)準(zhǔn)、高起點(diǎn)”的設(shè)計(jì)方案實(shí)際上成了高不成低不就的一種“雞肋”設(shè)計(jì)。如前所述，三元材料的燒結(jié)溫度是隨著高鎳化而逐步降低的，所謂用于811的高鎳生產(chǎn)線，是按照純氧氣氛和850℃以下的正常工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)。

如果用于622材料的生產(chǎn)，即意味著原本適用于800℃以下的爐窯不得不提高設(shè)計(jì)冗余以便在1050℃以上（622的最高燒結(jié)溫度可達(dá)960℃）使用，這對(duì)爐窯系統(tǒng)是一種挑戰(zhàn)和浪費(fèi)。在鋰源方面，高燒結(jié)溫度使得622可以繼續(xù)使用碳酸鋰為原料，與真正的高鎳材料相比，這降低了設(shè)備的耐堿腐蝕要求。

今年以來，三元產(chǎn)品單晶化發(fā)展明顯，根據(jù)不完全信息統(tǒng)計(jì)，國內(nèi)主要的電芯企業(yè)均已批量導(dǎo)入單晶產(chǎn)品，并形成需求快速增長的狀態(tài)。所謂單晶即是指相對(duì)于常規(guī)的三元材料而言，不再追求以亞微米的一次顆粒構(gòu)筑10微米左右二次球的方式，而直接任由一次顆粒長大到5μm左右的晶狀單顆粒。

三元單晶是一個(gè)很早就出現(xiàn)的產(chǎn)品概念，早期就有523單晶、現(xiàn)在市場上也出現(xiàn)了所謂的NCA單晶。在生產(chǎn)方面，對(duì)前驅(qū)體的要求一般是5μm左右的前驅(qū)體二次球，混鋰后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，最終二次顆粒完全融合成一個(gè)單晶顆粒。

相對(duì)一般的三元二次球而言，單晶具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）更高的充電截止電壓（4.4V）帶來更大的比容量指標(biāo)，滿足電池對(duì)高能量密度正極材料的要求。

（2）更好的循環(huán)性能來自于顆粒內(nèi)部良好的結(jié)晶性和外部光滑表面對(duì)界面副反應(yīng)的減少，尤其是更高溫度燒結(jié)下行程的良好結(jié)晶性對(duì)緩沖顆粒在充放電過程中的體積變化應(yīng)力提供了有利的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。

（3）更好的可壓實(shí)性，雖然很多人對(duì)單晶材料的可壓實(shí)性的認(rèn)識(shí)有一些自相矛盾的觀點(diǎn)，但從邏輯上說單晶材料肯定不用擔(dān)心象二次球一樣發(fā)生破碎的可能了，只要不怕斷帶——放心壓。

對(duì)比二次球與單晶材料的比表面積可能會(huì)對(duì)材料的可壓實(shí)性有另一個(gè)角度的理解。比表面積是三元產(chǎn)品質(zhì)量控制的一個(gè)重要指標(biāo)，從反應(yīng)活性角度上說，既需要產(chǎn)品有足夠大的比表面積與電解液實(shí)現(xiàn)良好接觸，也需要盡量減少比表面積以抑制電解液與材料的副反應(yīng)；從材料的電池加工工藝角度來說，過高的比表面積則會(huì)造成勻漿涂布的困難。

三元二次球一般的BET指標(biāo)都限制在0.2m2/g左右，而單晶材料的BET指標(biāo)往往在1~2m2/g之間。我們知道，顆粒越小其比表面積越大，而亞微米級(jí)的小顆粒組成二次球后比5μm的單晶具有更小的比表面積，這說明——大量的小顆粒的密集團(tuán)聚將原本很多的“表面”相互掩蓋成“內(nèi)部”。

但這種“內(nèi)部”并不是一成不變的，單晶材料在極片壓實(shí)過程中，只要其單晶顆粒不破碎，其BET不會(huì)有明顯的增加，其產(chǎn)品的BET指標(biāo)就相當(dāng)于其“最大比表面積”；而二次球在極片輥壓的過程中必然發(fā)生變形（一次顆粒的重新構(gòu)筑），這也意味著二次球在極片加工后實(shí)際“暴露”的比表面積要有所增加，其產(chǎn)品的BET指標(biāo)就相當(dāng)于其“最小比表面積”。

因此，無論是三元單晶還是三元二次球，兩種材料在極片壓實(shí)后實(shí)際“暴露”的比表面積才是其在電池體系中的“真比表面積”。

根據(jù)以上分析可以推測，同一化學(xué)比例組成的單晶和二次球，孰具有更大的可壓實(shí)性？這個(gè)問題還是要從“單晶的最大比表面積”和“二次球的最小比表面積”來衡量。對(duì)于具有相同BET指標(biāo)的兩種材料，我猜測單晶材料的可壓實(shí)特性要優(yōu)于二次球。

單晶化在6系三元材料中的持續(xù)發(fā)展帶來些許希望。否則，單純鎳比例的增加并不能給當(dāng)前三元的發(fā)展帶來一絲新意。我個(gè)人對(duì)622的所謂“興起”表示不屑，畢竟在外圍更高鎳含量的材料已經(jīng)量產(chǎn)并在電池中實(shí)現(xiàn)了商用（材料成本還低），我們現(xiàn)在提622實(shí)在是沒什么新意，因?yàn)橐坏?11或NCA的量產(chǎn)技術(shù)和實(shí)用技術(shù)成熟并普及開來，622則無疑成了雞肋。

幸好，單晶化發(fā)展讓雞肋622成為了雞排622。雖然，“正新雞排”的出現(xiàn)讓我們一度認(rèn)為雞肋不再是雞肋，但回味之后發(fā)現(xiàn)雞排依然是雞肋。所謂“我們不再是我們，我們依然是我們”。

在持續(xù)關(guān)注能量密度和成本的狀態(tài)下，622在低成本和單晶化兩大方向上的分化會(huì)更加明顯。單晶622已經(jīng)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和小規(guī)模的應(yīng)用，但單晶化的腳步不會(huì)停留，會(huì)更進(jìn)一步向高鎳化嘗試。

當(dāng)前，高端數(shù)碼類產(chǎn)品（例如蘋果）依然在使用鈷酸鋰而不是任何一種三元，這主要是因?yàn)殁捤徜嚫叩膲簩?shí)密度帶來的高的體積能量密度，盡管三元材料的高鎳化發(fā)展很快，克容量提升也非常明顯，但對(duì)于體積能量密度而言，則是要考慮材料克容量和壓實(shí)密度兩個(gè)指標(biāo)。

這里可以估算一下，假如一款高壓LCO具有180mAh/g的克容量發(fā)揮及4.3g/cm3的壓實(shí)密度，而對(duì)應(yīng)的三元材料大約為3.7g/cm3的壓實(shí)密度，則該三元材料至少應(yīng)該具有210mAh/g的克容量，這還不考慮兩者電壓平臺(tái)的差異。而210mAh/g的克容量顯然已經(jīng)屬于8系高鎳的范疇了。不過這樣說來，三元還是有一定希望去取代LCO的。

最后，回到本文的話題，從當(dāng)前技術(shù)發(fā)展勢頭來看，在國家高比能電池指標(biāo)的要求下，在特斯拉的現(xiàn)實(shí)對(duì)照下，NCA或811終究要成為三元中的主流方案。因此622可能只是一個(gè)短命的“山寨貨”，在整個(gè)層狀材料發(fā)展的歷史長河中，注定是個(gè)雞肋的角色。

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