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動(dòng)力電池能否做到無(wú)鈷？
時(shí)間:2021-04-26 21:34來(lái)源:電池聯(lián)盟 作者:子蕊
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據(jù)日經(jīng)中文網(wǎng)報(bào)道，松下在1月12日（美國(guó)當(dāng)?shù)貢r(shí)間11日）舉行的全球最大規(guī)模數(shù)字技術(shù)展——國(guó)際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì)（CES）上表示，公司將致力于開(kāi)發(fā)不使用鈷的鋰離子電池，并打算在幾年內(nèi)把目前低于5%的鈷的使用比率降至零。
據(jù)了解，一輛新能源汽車的很大一部分成本來(lái)自于動(dòng)力電池，而動(dòng)力電池的一大成本則在于“鈷”。但由于鈷是稀有金屬，價(jià)格昂貴，為了降低成本，動(dòng)力電池企業(yè)紛紛開(kāi)始了對(duì)于無(wú)鈷電池的研發(fā)。
為什么要研發(fā)無(wú)鈷電池？
目前動(dòng)力電池分為磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池兩種主流路線。磷酸鐵鋰電池本身不含鈷，車企希望通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，來(lái)彌補(bǔ)其能量密度上的短板，例如，比亞迪的刀片電池號(hào)稱“超級(jí)磷酸鐵鋰電池”，搭載刀片電池的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程有望達(dá)到700—800公里。
三元鋰電池按正極材料分類，有NCM（鎳鈷錳）和 NCA（鎳鈷鋁）兩種方案。鈷能夠明顯提升鋰電池的能量密度和電池壽命，防止電池過(guò)熱和延長(zhǎng)使用壽命。
雖然鈷元素并不參與電化學(xué)反應(yīng)，但是在高鎳的同時(shí)，降低鈷含量，是提升電池能量密度和降低成本的好方法。
不過(guò)，鈷不僅昂貴還很稀缺——全球僅有710萬(wàn)噸鈷儲(chǔ)量，并且集中分布在剛果(金)。
為了減少對(duì)鈷的依賴，特斯拉、蜂巢能源、寧德時(shí)代等國(guó)際主流動(dòng)力電池企業(yè)都在進(jìn)行低鈷及無(wú)鈷化的嘗試。
龍頭企業(yè)的去鈷化嘗試
特斯拉一直有著“無(wú)鈷”的想法。去年2月18日，特斯拉表示將自主研發(fā)新電池，這種新電池的含鈷量可能為零。當(dāng)時(shí)市場(chǎng)預(yù)計(jì)，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。
在去年9月召開(kāi)的特斯拉電池日上，特斯拉CEO馬斯克表示，在新電池中，正極材料部門將會(huì)消除對(duì)鈷的使用，轉(zhuǎn)而依賴鎳。這樣做的好處是能夠?qū)⒊杀窘档?2%。
去年5月18日，蜂巢能源在《無(wú)鈷·芯未來(lái)》線上發(fā)布會(huì)上亮相了兩款無(wú)鈷電池。這兩款電芯的發(fā)布，標(biāo)志著無(wú)鈷電池正式進(jìn)入落地階段，可以實(shí)現(xiàn)最高達(dá)880公里的續(xù)航里程。
據(jù)蜂巢能源總經(jīng)理?xiàng)罴t新透露，蜂巢能源的無(wú)鈷材料電芯產(chǎn)品，材料性能可達(dá)到NCM811同等水平，材料成本可降低5~15%，相應(yīng)帶來(lái)的電芯BOM成本也可以降低約5%，且會(huì)讓材料不受戰(zhàn)略資源影響。
去年12月2日，蜂巢能源在無(wú)錫舉辦了以“蜂啟·領(lǐng)未來(lái)”為主題的國(guó)內(nèi)首個(gè)電池日。電池日上，蜂巢能源正式宣布無(wú)鈷電池接受預(yù)定，這意味著蜂巢能源的無(wú)鈷電池將進(jìn)入量產(chǎn)倒計(jì)時(shí)階段。蜂巢能源或成為全行業(yè)率先實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷電池量產(chǎn)的電池企業(yè)。
寧德時(shí)代也曾在業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上表示，公司一直有無(wú)鈷電池的技術(shù)儲(chǔ)備。
無(wú)鈷電池雖然“完美”，但也不是沒(méi)有缺點(diǎn)，想要成為主流，還需要一段漫長(zhǎng)的時(shí)間。
短期內(nèi)還無(wú)法替代三元電池
有業(yè)內(nèi)人士坦言，正極材料在提高鎳含量、實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷化后，電池的能量密度達(dá)到了極限，會(huì)產(chǎn)生層狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、倍率性能低、高電壓條件下穩(wěn)定性差等問(wèn)題。
同時(shí)，低鈷的鎳鈷錳811電池更容易發(fā)生安全事故。因?yàn)殡S著鎳所占比例的增大，正極材料的熱穩(wěn)定性就會(huì)降低。當(dāng)電池遇到外力沖擊、過(guò)充、高溫等情況時(shí)，引發(fā)熱失控的概率越大。
一位專家表示，從整體來(lái)看，無(wú)鈷材料的技術(shù)和性能還存在缺陷，要取代鎳鈷錳或鎳鈷鋁的話，還要經(jīng)過(guò)一段很長(zhǎng)的時(shí)間。
一些企業(yè)也在探索通過(guò)用其他材料來(lái)代替鈷的方法。據(jù)悉，格林美已經(jīng)完成了從中鎳、低鎳到高鎳的全系列的技術(shù)儲(chǔ)備，公司正在探索開(kāi)發(fā)鋁、硼、鎂元素來(lái)取代鈷。
總之，未來(lái)5年，電池產(chǎn)業(yè)仍是三元電池為主、磷酸鐵鋰電池為輔的技術(shù)路線，無(wú)鈷電池還無(wú)法在短期內(nèi)替代三元電池。在無(wú)鈷電池占領(lǐng)市場(chǎng)之前，鈷還是必不可少的！
(責(zé)任編輯：子蕊)
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