巴斯夫杉杉电池材料有限公司的循环自动生产线。均为长沙晚报通讯员 周欣 摄

在巴斯夫杉杉研究院分析技术中心，技术人员正在检测分析原材料产品。

今年以来，长沙锚定“1+2+N”的制造业产业集群格局，大力推动先进制造业发展，作为“2”中之一的先进储能材料产业集群全面发力。其中，长沙正极材料国内领先，聚集了巴斯夫杉杉电池材料有限公司等一批行业龙头企业。记者日前了解到，巴斯夫杉杉承担的长沙市重大科技专项“新一代高镍低钴化锂电池正极材料关键技术研发与产业化”，着力破解电动汽车续航里程焦虑和成本较高等行业痛点，已取得多项技术突破。

现状：新能源汽车全面推广面临两大挑战

市民周先生最近打算换车，朋友建议买一辆电动汽车，因为这是未来趋势。可他和家人探访多家4S店后仍委决不下，因为经常跑长途，他担心电动汽车跑到中途会没电。

“续航里程焦虑和成本居高不下，已成为制约电动汽车全面推广的两大瓶颈。动力电池作为电动汽车的核心部件，是破解这两大瓶颈的关键一环。”巴斯夫杉杉副总经理兼研究院副院长Jacky博士说。

新能源汽车动力电池经过多年发展，形成了以三元锂电池和磷酸铁锂电池两大技术路线并存的格局。磷酸铁锂电池拥有使用寿命长、成本低等优势，多应用于商用车和中低端乘用车。而三元锂电池具备磷酸铁锂电池无法超越的高能量密度优势，可以让汽车跑得更远，是未来主流中高端电动乘用车最具发展前景的选择，缺点是成本高。

“两条技术路线定位不一样，竞争会持续很多年。”Jacky介绍，动力电池系统的成本占到整车的40%~55%，其能量密度还决定了电动汽车的续航里程，能量密度越高，电动汽车跑得越远。而动力电池系统的成本构成中正极材料占比最大，正极材料的容量和工作电压也决定了整个电池系统的能量密度。

作为行业领头雁，巴斯夫杉杉致力于更具能量密度优势的三元锂电池正极材料的开发与应用。其中，镍、钴、锰“三兄弟”各司其职，镍主要提升电池能量密度，钴提升使用寿命，锰提升稳定性。其成本居高不下，主要源于对钴、镍、锂等有价金属原材料的需求较高，尤其是全球钴资源相对匮乏，价格远高于其他金属原材料。

“因此，开发高镍低钴三元材料是在提高能量密度的同时提升材料成本优势的重要途径。高镍化意味着提升了续航里程，低钴化就是降低了成本。”Jacky说。

攻关：实验室和生产线24小时运转

技术路径明确了，但要真正实现并不容易。随着正极材料中镍含量提升，钴和锰的含量改变，能量密度提高的同时，必定会影响产品的稳定性和循环性（使用寿命），这些都需要通过技术来弥补、解决。

巴斯夫杉杉与长沙理工大学组成项目开发联合体，同时对新型高镍低钴三元前驱体与正极材料进行技术攻关，以实现在钴元素减少的同时也能保证良好的产品稳定性。

驱车走在金洲大道上，人们常被路旁一栋别具特色的金色建筑吸引，这里就是巴斯夫杉杉研究院。该研究院拥有国内顶尖的研发力量和设备，每天200多名研发技术人员在里面马不停蹄地攻关。“实验室24小时运转，三班倒，因为晚上也有人送样检测，样品一到，需要保证在一两个小时内出检测结果，以保证生产的连续与稳定。”Jacky说。

记者在偌大的楼里看到，无论是实验室还是分析技术中心，或是电池技术中心，技术人员都在有序忙碌。尤其是电池技术中心，上万块电池正在进行容量、常温和高温循环、存储等测试，技术人员不时整理着电脑上的最新数据，场面令人震撼。

来到一条马路之隔的生产车间，记者按要求穿戴好后，经过风淋室吹掉身上的灰尘，才被允许进入其中。生产车间内有几十米长的循环自动生产线和几层楼高的机械装置，从配料、混料、装钵、烧结、粉碎到除磁包装，各道工序都自动完成。

“那是计量平台，主要是控制精度，每一种材料多少千克，误差要控制在正负40克。”车间主任李计雨指着一个四层楼高的装置介绍。走进烧结车间，记者瞬间感觉温度明显要高不少。在这里，不同的产品炉内温度不一样，有的700℃左右，有的需要达到1000℃。

“窑炉升一次温需要十几天，所以一旦运转起来就不会停，包括节假日，除非窑炉需要维护。”李计雨说。

破局：续航600公里产品实现量产

随着高镍低钴三元材料前驱体晶体择优生长调控技术、高效单晶烧结技术等多项关键技术的突破，项目第一代正极材料成功实现量产，其所含的钴要比常规同等镍含量的三元材料低5%，已在数家国内主流动力电池企业投入应用，实现销售收入约5000万元。

“第二代产品通过数家动力电池企业评测即将量产，只含有10%的钴，具有容量高、循环性好、成本低的优点，产品技术处于行业前列。”Jacky说，让他记忆最深刻的是第二代产品在中试时，发现容量比之前小试样品要低并且品质不稳定，这意味着连续几个月的付出都白费了。“当时怎么也找不到原因，非常焦虑。其实这也是一个普遍现象，做重点项目经常会碰到一些意想不到的难题。最后，团队通过大量实验和数据分析，并对前驱体做了进一步优化，问题才得以解决。”

目前，项目团队正在开发第三代产品，镍含量将进一步提升到90%以上，同时将钴含量降低到5%以下甚至无钴。从续航里程来说，第一代产品可以实现续航600公里，第二代产品达到700公里，第三代产品将超过800公里，成本也随着产品的更新换代在逐步降低。

“接下来，我们的重点是加深与海内外客户的交流，将两款高镍低钴正极材料产品向市场推广，进一步增强长沙在锂电池正极材料市场的综合竞争力，使湖南在高镍低钴三元正极材料领域处于行业领先地位。”Jacky信心满满地说。