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动力电池“去钴”战

时间:2020-05-17 15:31来源:中国电池联盟 作者:子蕊
点击: 次
       近日，宁德时代举行2019年业绩说明会，宁德时代董事长曾毓群表示：“公司有自己的‘无钴’电池技术储备，目前研发进展顺利，正在想办法搞好供应链，因为是一个全新的、颠覆性的产品。”一时间，电池无钴化成为业界的焦点话题……
 
       “无钴”是方向
 
       钴，元素符号Co，在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族，是制造三元锂电池重要的原材料。目前消费电子、新能源汽车、电动物流车等领域的锂电池主要采用了钴酸锂、三元、高镍等含钴正极材料。
 
       含钴正极材料的金属元素价格中，钴是镍的2-6倍，是锰的20-60倍。作为动力电池最昂贵的材料，钴价格波动极大程度上影响着三元材料价格，钴的紧缺将会对电动汽车成本产生巨大影响。各国也都希望抢占先机，掌握钴的开采和销售网络。
 
       数据显示，刚果（金）生产的3万吨至4万吨钴大部分来自自由身矿工，以及洛阳钼业、浙江华友钴业等中资企业，中国已主宰刚果（金）钴矿出口网络。虽然钴元素的使用存在价格高、资源少、受牵制等风险，但种种数据表明，无钴电池可以应用于电动汽车。
 
       电动汽车动力电池主要包括NMC/NCA三元电池、磷酸铁锂电池等技术路线。目前，电动乘用车市场上以三元电池为主，钴对于三元电池的循环稳定性起到了至关重要的作用。
 
       钴元素在三元材料中起到增强导电性，提高充放电可逆性等作用。去除钴元素后，材料的导电性会急剧下降。但是，理论研究和实验结果表明，通过结构调整和工艺优化，无钴材料的离子电导率可达到LFP水平，循环寿命也能够大大改善。
 
       来自蜂巢能源的同型号软包测评数据对比显示，在常规含钴正极基础上去除钴元素后，离子电导率虽然有所降低，但通过无钴材料本身、电化学体系和电池包的合理设计，应用于电动汽车电池是可行的。此外，无钴材料常温循环优于NCM811材料，高温循环稳定性与NCM811接近。
 
       电池巨头的无钴布局
 
       电池成本占电动汽车总成本40%以上，新能源汽车产业想要迅速发展，迫切需要降低动力电池等核心部件的成本，特别是要大力发展和推广降低成本的正极材料。三元锂电池降低钴比例和含量后，不仅整车的成本会相应降低，还会削弱钴价波动对企业带来的影响。
 
       随着2019年新能源补贴政策的退坡，各新能源车企逐渐转变经营方向，为降低成本，采用了更廉价的磷酸铁锂电池替代高能量密度的电池。
 
       目前，市场上无钴电池方案主要有两个方向：一是传统磷酸铁锂电池路径，通过提升单个电芯能量密度以及CTP、刀片电池等技术，做到降本增效；二是开发新型无钴材料电池。除宁德时代外，特斯拉、蜂巢能源、IBM、格林美等企业也有“无钴”计划。
 
       去年12月，IBM表示，其电池研究实验室提出了一种新方法，能够利用从海水中提取的材料，制造一种不含重金属的新型电池，有望取代锂离子电池。新电池采用三种新的专利材料，包括不含钴和镍的正极材料和高闪点液体电解质等。在充电过程中，通过独特的组合，抑制锂金属枝晶形成，降低电池可燃性。
 
       今年2月18日，特斯拉透露上海超级工厂的电动汽车中将使用“无钴”电池。市场认为，特斯拉所指的无钴电池为在中国市场已经应用多年的磷酸铁锂电池。不过2月21日晚，特斯拉回复一位用户时表示：“请留意四月特斯拉的电池发布会，无钴，不代表一定是磷酸铁锂。”但随后特斯拉删除了该回复。
 
       受新冠疫情影响，特斯拉原计划四月份举行的“电池日”推迟到5月第3周。据推测，特斯拉披露的主要内容可能为展示其内部Roadrunner项目成果，包括Jeff Dahn研究成果、Maxwell技术应用、低于100美元/kwh的电池成本目标等。
 
       有消息人士透露，宁德时代计划明年在中国向特斯拉供应一种改良的长寿命镍锰钴（NMC）电池，其阴极为镍含量为50％而钴含量仅为20％。
 
       2019年，长城汽车旗下子公司蜂巢能源发布了无钴材料和四元材料电池。据介绍，无钴材料性能可以达到NCM811电池同等水平，但电池材料成本会下降5%至15%，整体综合成本可以降低5%，而且原材料的供应更加稳定。
 
       当前，蜂巢能源科技有限公司自主研发的无钴材料已完成百公斤级试产，采用该无钴材料的电芯产品同步开发中，能量密度达到240~245Wh/kg。
 
       5月18日，蜂巢能源将举办名为《无钴，芯未来》的线上发布会，相信届时会有更多有关无钴电池的最新和重磅信息公布，让我们共同期待。
 
       格林美近日在回答投资者提问时也表示，目前公司已拥有无钴前驱体的技术储备，并开发出低钴（钴含量低于百分之一）和无钴的前驱体材料。
 
       面对日益增加的成本，全球电池供应商都在减少钴在三元电池中的含量，如更改电池正极材料配方比例，将三元电池中镍钴锰或镍钴铝配比从6:2:2改为8:1:1等。对此，有分析人士也指出，钴元素在三元材料体系中具有稳定层状结构和提升循环性能的作用，目前技术尚未成熟，短期内还无法替代。但是，无钴电池作为基于三元（正极）材料的不含钴元素电池，一定会是下一代电池技术的方向。
 
(责任编辑：子蕊)
文章标签： 动力电池 无钴电池 去钴
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