動(dòng)力電池“去鈷”戰(zhàn)

時(shí)間:2020-05-17 15:31來(lái)源:中國(guó)電池聯(lián)盟 作者:子蕊
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       近日，寧德時(shí)代舉行2019年業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群表示：“公司有自己的‘無(wú)鈷’電池技術(shù)儲(chǔ)備，目前研發(fā)進(jìn)展順利，正在想辦法搞好供應(yīng)鏈，因?yàn)槭且粋�(gè)全新的、顛覆性的產(chǎn)品。”一時(shí)間，電池無(wú)鈷化成為業(yè)界的焦點(diǎn)話題……
 
       “無(wú)鈷”是方向
 
       鈷，元素符號(hào)Co，在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族，是制造三元鋰電池重要的原材料。目前消費(fèi)電子、新能源汽車、電動(dòng)物流車等領(lǐng)域的鋰電池主要采用了鈷酸鋰、三元、高鎳等含鈷正極材料。
 
       含鈷正極材料的金屬元素價(jià)格中，鈷是鎳的2-6倍，是錳的20-60倍。作為動(dòng)力電池最昂貴的材料，鈷價(jià)格波動(dòng)極大程度上影響著三元材料價(jià)格，鈷的緊缺將會(huì)對(duì)電動(dòng)汽車成本產(chǎn)生巨大影響。各國(guó)也都希望搶占先機(jī)，掌握鈷的開(kāi)采和銷售網(wǎng)絡(luò)。
 
       數(shù)據(jù)顯示，剛果（金）生產(chǎn)的3萬(wàn)噸至4萬(wàn)噸鈷大部分來(lái)自自由身礦工，以及洛陽(yáng)鉬業(yè)、浙江華友鈷業(yè)等中資企業(yè)，中國(guó)已主宰剛果（金）鈷礦出口網(wǎng)絡(luò)。雖然鈷元素的使用存在價(jià)格高、資源少、受牽制等風(fēng)險(xiǎn)，但種種數(shù)據(jù)表明，無(wú)鈷電池可以應(yīng)用于電動(dòng)汽車。
 
       電動(dòng)汽車動(dòng)力電池主要包括NMC/NCA三元電池、磷酸鐵鋰電池等技術(shù)路線。目前，電動(dòng)乘用車市場(chǎng)上以三元電池為主，鈷對(duì)于三元電池的循環(huán)穩(wěn)定性起到了至關(guān)重要的作用。
 
       鈷元素在三元材料中起到增強(qiáng)導(dǎo)電性，提高充放電可逆性等作用。去除鈷元素后，材料的導(dǎo)電性會(huì)急劇下降。但是，理論研究和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整和工藝優(yōu)化，無(wú)鈷材料的離子電導(dǎo)率可達(dá)到LFP水平，循環(huán)壽命也能夠大大改善。
 
       來(lái)自蜂巢能源的同型號(hào)軟包測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)對(duì)比顯示，在常規(guī)含鈷正極基礎(chǔ)上去除鈷元素后，離子電導(dǎo)率雖然有所降低，但通過(guò)無(wú)鈷材料本身、電化學(xué)體系和電池包的合理設(shè)計(jì)，應(yīng)用于電動(dòng)汽車電池是可行的。此外，無(wú)鈷材料常溫循環(huán)優(yōu)于NCM811材料，高溫循環(huán)穩(wěn)定性與NCM811接近。
 
       電池巨頭的無(wú)鈷布局
 
       電池成本占電動(dòng)汽車總成本40%以上，新能源汽車產(chǎn)業(yè)想要迅速發(fā)展，迫切需要降低動(dòng)力電池等核心部件的成本，特別是要大力發(fā)展和推廣降低成本的正極材料。三元鋰電池降低鈷比例和含量后，不僅整車的成本會(huì)相應(yīng)降低，還會(huì)削弱鈷價(jià)波動(dòng)對(duì)企業(yè)帶來(lái)的影響。
 
       隨著2019年新能源補(bǔ)貼政策的退坡，各新能源車企逐漸轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)方向，為降低成本，采用了更廉價(jià)的磷酸鐵鋰電池替代高能量密度的電池。
 
       目前，市場(chǎng)上無(wú)鈷電池方案主要有兩個(gè)方向：一是傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池路徑，通過(guò)提升單個(gè)電芯能量密度以及CTP、刀片電池等技術(shù)，做到降本增效；二是開(kāi)發(fā)新型無(wú)鈷材料電池。除寧德時(shí)代外，特斯拉、蜂巢能源、IBM、格林美等企業(yè)也有“無(wú)鈷”計(jì)劃。
 
       去年12月，IBM表示，其電池研究實(shí)驗(yàn)室提出了一種新方法，能夠利用從海水中提取的材料，制造一種不含重金屬的新型電池，有望取代鋰離子電池。新電池采用三種新的專利材料，包括不含鈷和鎳的正極材料和高閃點(diǎn)液體電解質(zhì)等。在充電過(guò)程中，通過(guò)獨(dú)特的組合，抑制鋰金屬枝晶形成，降低電池可燃性。
 
       今年2月18日，特斯拉透露上海超級(jí)工廠的電動(dòng)汽車中將使用“無(wú)鈷”電池。市場(chǎng)認(rèn)為，特斯拉所指的無(wú)鈷電池為在中國(guó)市場(chǎng)已經(jīng)應(yīng)用多年的磷酸鐵鋰電池。不過(guò)2月21日晚，特斯拉回復(fù)一位用戶時(shí)表示：“請(qǐng)留意四月特斯拉的電池發(fā)布會(huì)，無(wú)鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰。”但隨后特斯拉刪除了該回復(fù)。
 
       受新冠疫情影響，特斯拉原計(jì)劃四月份舉行的“電池日”推遲到5月第3周。據(jù)推測(cè)，特斯拉披露的主要內(nèi)容可能為展示其內(nèi)部Roadrunner項(xiàng)目成果，包括Jeff Dahn研究成果、Maxwell技術(shù)應(yīng)用、低于100美元/kwh的電池成本目標(biāo)等。
 
       有消息人士透露，寧德時(shí)代計(jì)劃明年在中國(guó)向特斯拉供應(yīng)一種改良的長(zhǎng)壽命鎳錳鈷（NMC）電池，其陰極為鎳含量為50％而鈷含量?jī)H為20％。
 
       2019年，長(zhǎng)城汽車旗下子公司蜂巢能源發(fā)布了無(wú)鈷材料和四元材料電池。據(jù)介紹，無(wú)鈷材料性能可以達(dá)到NCM811電池同等水平，但電池材料成本會(huì)下降5%至15%，整體綜合成本可以降低5%，而且原材料的供應(yīng)更加穩(wěn)定。
 
       當(dāng)前，蜂巢能源科技有限公司自主研發(fā)的無(wú)鈷材料已完成百公斤級(jí)試產(chǎn)，采用該無(wú)鈷材料的電芯產(chǎn)品同步開(kāi)發(fā)中，能量密度達(dá)到240~245Wh/kg。
 
       5月18日，蜂巢能源將舉辦名為《無(wú)鈷，芯未來(lái)》的線上發(fā)布會(huì)，相信屆時(shí)會(huì)有更多有關(guān)無(wú)鈷電池的最新和重磅信息公布，讓我們共同期待。
 
       格林美近日在回答投資者提問(wèn)時(shí)也表示，目前公司已擁有無(wú)鈷前驅(qū)體的技術(shù)儲(chǔ)備，并開(kāi)發(fā)出低鈷（鈷含量低于百分之一）和無(wú)鈷的前驅(qū)體材料。
 
       面對(duì)日益增加的成本，全球電池供應(yīng)商都在減少鈷在三元電池中的含量，如更改電池正極材料配方比例，將三元電池中鎳鈷錳或鎳鈷鋁配比從6:2:2改為8:1:1等。對(duì)此，有分析人士也指出，鈷元素在三元材料體系中具有穩(wěn)定層狀結(jié)構(gòu)和提升循環(huán)性能的作用，目前技術(shù)尚未成熟，短期內(nèi)還無(wú)法替代。但是，無(wú)鈷電池作為基于三元（正極）材料的不含鈷元素電池，一定會(huì)是下一代電池技術(shù)的方向。
 
(責(zé)任編輯：子蕊)
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