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无钴电池破灭？特斯拉每年采购6000吨钴的背后

时间:2020-07-08 09:39来源:皆电 作者:唐科
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       近日，据外媒CNBC援引业内人士消息，特斯拉计划向全球最大的金属矿商Glencore采购钴原料。按照双方的长期合作协议，Glencore将向特斯拉每年供应6000吨的钴。更有消息称，这些钴将计划用于上海工厂与柏林工厂。
 
       今年2月，路透社报道称，特斯拉将在国产车型中应用无钴电池，随后，特斯拉在短视频平台“故弄玄虚”地回复网友『无钴，不代表一定是磷酸铁锂』，吊足众人胃口。一石激起千层浪，当时钴相关产业的股价大片跌停。
 
       如今，特斯拉大规模采购钴矿，传言似乎不攻自破，至少特斯拉短时间还将依赖“含钴”的电池。
 
       钴是什么？
 
       目前的纯电车主要线路是三元锂电池，主要分为NCM（镍钴锰）和NCA（镍钴铝）两种方案，以特斯拉Model 3为例，目前它采用的是和松下合作研发的21700电池，它本质上也是一种NCA电池，这里的C就代表钴元素。
       为什么非要钴不可呢？从目前的材料技术来看，钴是三元锂电池正极中不可或缺的材料，主要起到稳定结构的作用，可以防止电池过热和延长使用寿命，重点是，目前还没有找到钴的完美替代品。
 
       钴金属有两个特点，一是不可再生、二是非常稀缺。根据《矿产利用与保护》期刊的研究，钴在地壳中的含量很低，地壳中钴的平均丰度仅为0.0025%，且地壳中的钴90%呈分散状态。比起大洋锰结核和大洋富钴结壳等大洋底部的矿藏，陆地上的钴含量就更不足了。
 
       钴金属
 
       2019年，全球已探明的钴矿储量大约700万吨，按照2019年全球14万吨的开采量计算，钴仅剩50年的余量，这与镍、锰、铝等矿产数十亿乃至百亿吨级别的储量相比，少得有点可怜。
 
       除了稀缺性，钴矿的分布也非常集中。刚果、澳大利亚和古巴是全球钴的主要产地，三个国家的钴储量加起来约占全球储量的70%左右。而咱们中国已探明的钴储量为8万吨，仅占全球总储量的1.14%。
 
       为什么都在追求无钴？
 
       一是成本问题，二是资源限制，三是人道主义。
 
       根据有色金属产业咨询机构安泰科的统计，2018年全球钴消费量约为12.6万吨，其中电池行业的用钴量占比60.86%，达到7.8万吨。
 
       2014年的钴价是20万元/吨，到2018年一度冲高到66万元/吨，据上海有色网数据显示，截止今年5月，钴价依旧高达25.3万元/吨。相比之下，正极材料中的镍、铝、锰的价格分别约为10万元/吨、1.3万元/吨、1万元/吨。肉眼可见的成本差距。
       考虑到这个问题，特斯拉一直在走降钴路线，其产品中钴的含量确实从2018年的10%不断下降，目前已经到不足3%。但钴在特斯拉的电池中依旧不可或缺。根据电池供应链研究机构Benchmark的计算，现在每辆Model S上需要的钴为11公斤，每辆Model 3所需钴的约4.5公斤。
 
       那么，上面提到的特斯拉将要每年采购6000吨钴，大概是什么概念呢？
 
       去年全球钴的产量为14万吨，特斯拉的采购量大概占全球的4.2%。作为全球最大的钴供应商，Glencore去年的钴产量约4.63万吨，特斯拉每年向其采购6000吨，相当于拿走了其七分之一的年产量。
 
       如果以每辆Model 3所需4.5公斤钴计算，每年这6000吨的钴，将能够满足特斯拉133万辆车的钴量需求。想象一下，如果这133万辆车的实现无钴化，将省下多少成本？
       再说资源限制。21世纪能源转型，石油逐渐被电气取代，而随着智能手机、电脑、数码终端等电池设备愈发普及，再加上汽车逐渐电气化，锂电池产业越发重要，各国也开始意识到钴矿的价值。我们前面也说到了，刚果、澳大利亚和古巴是全球钴的主要产地，三个国家的钴储量加起来约占全球储量的70%左右。资源集中的弊端就是容易引发资源争夺。
 
       上世纪7、80年代，美国为了控制波斯湾的石油选择了与伊拉克结盟，而伊朗为了将石油的开采权收归国有，与西方国家、伊拉克展开了历时八年的战争。如果未来纯电动车全球普及后依然离不开钴，那“钴战争”可能一触即发。
 
       最后是人道主义。和很多非洲国家一样，虽然刚果有着丰富的铜、钴、锡、镍矿产资源，但几十年来刚果一直饱受着“资源诅咒”，除了开采业外，刚果其他产业的发展都停滞不前（采矿业占刚果收入80%左右），加上战火洗礼、政权腐败的原因，社会发展近乎停滞。
 
       手工采矿的儿童
 
       由于设备落后，为了养家糊口，很多刚果人家倾巢出动参与手工采矿。根据刚果政府估算，目前国内出口的钴中有20%都由手工采矿者开采。其中约有4万名儿童从事采矿工作（2014年数据），有些儿童每天在矿场工作高达12小时，每天只能赚1000~2000刚果法郎（折合4.1～8.2元人民币）。出于人道主义考虑，全球电池产业也在减少对钴的需求。
 
       无钴电池是什么？
 
       基于上述几个原因，全球电池供应商和车企在电池产品研发中，都在尽力降钴甚至是去钴化。目前动力电池两大主流技术路线中，能量密度具备优势的三元锂电池，从NCM111、NCM523、NCM622发展到NCM811，钴的比例在逐步降低；而另一路线磷酸铁锂电池本身不含钴，但能量密度天然存在短板，因此车企试图通过结构创新来进行弥补，例如比亚迪今年推出的刀片结构磷酸铁锂电池。
 
       除上述两种路线之外，今年5月，国内蜂巢能源科技还发布了两款无钴电池，这两款电池将采用镍锰酸锂结构。这一技术其实在20年前就已经有了理论基础，但受限于电解液和循环性能的问题，一直未能产业化。而蜂巢能源通过阳离子掺杂技术、单晶技术、纳米网络化包覆三项关键技术，实现这种电池的规模化应用。
       今年蜂巢能源发布的两款产品中，第一款电芯容量为115Ah，能量密度为245wh/kg，在整车端能够实现15年120万公里的质保，计划在2021年6月份推向市场；另一款电芯容量为225Ah，以B级轿车为模型，仿真测得NEDC工况续航里程最高可达880公里。如果它们真的能够实现大规模产业化，或许真的能取代含钴的三元锂电池。
 
       特斯拉到底无钴不无钴？
 
       ——2019年2月，特斯拉宣布将以2.18亿美元溢价55%收购Maxwell，后者拥有的干电池电极技术和超级电容器技术，能够提升电池能量密度和简化电池制造工艺。
 
       ——2019年10月，据外媒Electrek报道，特斯拉秘密收购了加拿大的电池制造和工程公司Hibar Systems。后者是一家专业生产电池单体设备的公司，在美国、中国均设有工厂。
 
       ——2020年5月，特斯拉与韩国韩华集团签订了电池制造机器的订单。再加上近期的采购钴的消息，特斯拉的一系列动作都在指向自主生产电池。
 
       5月22日，特斯拉CEO马斯克在推特上宣布，暂定今年9月15日举行“特斯拉电池日”活动，活动将包括参观电池生产系统。据悉，本次电池日，特斯拉或将带来一款寿命高达百万英里的全新电池。有内部人士透露，这款电池将是特斯拉与宁德时代携手研发。
 
       5月初，宁德时代表示，已经准备好制造一款寿命高达124万英里（约200万公里）的电池，或采用无钴结构，这将是目前三元锂电池寿命的3~5倍。目前还不确定这款电池是否就是将在特斯拉电池日公布的合作项目。
 
       “马斯克告诉我，特斯拉希望自己做电池”，宁德时代董事长曾毓群在2019年度业绩网上说明会上表示，“据我了解，他们的技术路线对我们不会有冲击，双方在共同探讨如何把电池做得更好”。
 
       从市场角度来说，特斯拉一只手要去钴，另一只手又要买钴，这正是马斯克的高明之处，一来一回将谈判的主动权掌握在自己手中。特斯拉要自己产电池估计是没跑了，但是不是“无钴”的呢？我们只能希望特斯拉9月的电池日不要再跳票了。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 特斯拉 无钴电池 钴 钴采购
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