鎳這種元素你可能聽說過，但不知道它與你生活有什麼直接關系，鎳最近漲價的事兒可能你更不關心。而且由于當下俄烏局勢，持續數月的沖突再加上西方國家的制裁因素，導緻包括鎳原材料在内的多種能源、原材料、晶片等全球供應不足，原本每噸2萬美元的鎳現在已經漲到3.3萬美元。
這種原材料級别的産品，如果你不是專業領域可能根本不在乎它是什麼，它又能做什麼。然而我們日常使用的不鏽鋼、電動車的動力電池，都需要這種鎳元素的參與；而且現在動力電池的鎳含量還比較高，例如NCM811、523電池，鎳占比成分分别為80%和50%。
現在高價位的鎳元素有人很早就開始布局，例如特斯拉與多方簽訂了鎳餓的供貨協定。但像特斯拉這樣的企業還是少數，對于那些手裡沒掌握鎳資源，能不能把電池中的鎳成分降低或者說，把鎳成分取消？
未來動力電池格局，多種電池并行？
鎳的比例越高就代表電池的能量密度越大，現在的主流發展路線如果想提高電池能量密度、提升車輛續航裡程，就是把鎳的占比拉高，例如811、523電池，還有LG将為特斯拉提供的鎳含量90%的NCMA新電池。這些電池，都在向着高鎳這個趨勢發展，但鎳的成本越來越高，也就有了另外一種發展路線。
無鎳或者低鎳電池的解決方案，其實也有現成的，例如一直在使用的磷酸鐵锂電池（LFP）、新研發的鈉電池等，但以上提到的兩種電池，在能量密度上都不如使用了鎳元素的三元锂電池（NCM）。
結合實際情況來看，目前我們還沒能找到能夠在化學性上能夠提到鎳元素在電池中起到高能量密度的元素，是以理論上現在的三元锂電池依舊走着高鎳，或者以後全鎳的路線。那麼未來的新能源汽車領域，電池的應用也會逐漸多樣化，短期内應該會以三種類型組成：鈉電池、磷酸鐵锂電池以及三元锂電池。
鈉電池由于無法在同等體積下達成與磷酸鐵锂同樣的能量密度，是以将會更适用于低成本的電動車；磷酸鐵锂電池将會成為一大部分新能源汽車所使用的主流電池，也會和鎳含量不算高的锂電池形成競争；那麼高鎳電池，有可能将成為高端電動車的專屬，例如811、特斯拉的90%鎳元素新電池。
那麼高鎳電池的應用，雖然能量密度提升，但钴和錳元素的降低也就意味着使用壽命和化學穩定性會有一定的削減，同時還得做好電池的熱管理系統；另外，高鎳還涉及着電池配方與锂元素的比例混合，鎳與锂元素的價格現在都居于高位，背後的成本考量也同樣重要。
如果不用鎳，能不能有高密度？
在沒有新型材料、新化學結構出現之時，鈉電池更适用于儲能領域的前提下，要想真正實作無鎳電池，我們還得把目光看像磷酸鐵锂電池。随着電池技術發展，磷酸鐵锂一直受到能量密度低的問題困擾。
像甯德時代、國軒高科、比亞迪等一批做電池的企業，給出了解決磷酸鐵锂電池短闆的解決方案。
甯德時代的磷酸鐵锂電池單體能量密度可達174Wh/kg，麒麟電池搭載磷酸鐵锂時的能量密度能超過160Wh/kg；比亞迪現在裝車的磷酸鐵锂電池單體能量密度最大140Wh/kg，比亞迪還預計在2022年，推出第二代刀片電池，能量密度将會達到180Wh/kg；國軒高科今年底實作230Wh/kg磷酸鐵锂電芯的量産，今年還對磷酸鐵锂能量密度目标突破260Wh/kg。
這些磷酸鐵锂電池已經比發展初期的能量密度有着很大提升，基本上已經能達到與NCM523三元锂電池一樣的能量密度165Wh/kg。
先說甯德時代是怎麼實作磷酸鐵锂電池的高能量密度，甯德時代是将磷酸鐵锂電池應用在麒麟電池中，所謂麒麟電池就是一個新的電池模組方案，在尺寸不變的情況下通過技術手段實作内部能容納更多的電芯。比亞迪第二代刀片電池大機率也會采用這種思路，來實作磷酸鐵锂電池的高能量密度。
除了以上的方案之外，國軒高科給出了第二種思路。
正極材料克容量很少有人提及，磷酸鐵锂正極材料的克容量上限是170mAh/g，現行的主流電池配方在146mAh/g左右。實際上磷酸鐵锂正極材料容量還有一定的提升空間，在電池容量整體保持不變的前提下，減少負極材料容量來增加正極材料容量，這樣一來電池的能量密度就得以提升。
之後的負極材料國軒高科選擇了矽基負極材料，也是一種高能量密度的必需元素，矽的容量理論上是4200mAh/g，比石墨烯高10倍，這也是最近幾年矽基負極材料得到廣泛應用的原因。但需要面臨的問題是，矽的膨脹率非常高，充放電膨脹率可以達到300%左右，過大的膨脹率也就導緻了電池循環使用壽命的縮減，普通石墨烯基負極也就10%左右的膨脹率。
是以加大正極材料容量、采用矽基材料作為負極，确實能夠提升磷酸鐵锂電池的能量密度，但在使用壽命上仍然是一個難點。國軒高科給出的解決方案是在負極中摻入少量的矽元素，才找到了在高能量密度和使用壽命之間的平衡。
預計今年底，230Wh/kg的磷酸鐵锂電池将會得到量産。個人認為，210Wh/kg的能量密度已經是磷酸鐵锂電池的極限容量，如果還能提高能量密度，無非是以上提到的兩位那麼操作，在電池模組空間使用率上下文章。
總結
動力電池領域正面臨着核心原材料價格的上漲，此時手握原材料資源的企業就相當于握着未來高端電動車核心零部件的入場券。在沒有新型電池出現之前，高鎳比例就代表着高能量密度，也代表着高端車型“标配”。
那麼此時無鎳的磷酸鐵锂電池能不能達到與其三元锂電池同樣的能量密度，至少現在我們看到了通過改變模組空間使用率、改變正極容量、負極材料的多種解決方案，能讓磷酸鐵锂達到與523等配比的三元锂電池同等的能量密度。