金屬鈷正在成為影響未來動力電池發(fā)展的關(guān)鍵原材料。
隨著新能源汽車補(bǔ)貼逐年退坡，企業(yè)在追求電池高能量密度以保證較高補(bǔ)貼的同時(shí)，還使出“渾身解數(shù)”降低電池生產(chǎn)成本，以保持在市場上的優(yōu)勢。其中，不斷降低鈷的用量成為不少企業(yè)的選擇。
（文丨本報(bào)實(shí)習(xí)記者 董梓童）
爭相布局無鈷電池
5月11日，寧德時(shí)代董事長曾毓群在公司2019年網(wǎng)上業(yè)績說明會上公開表示：“公司有自己的無鈷電池技術(shù)儲備，目前研發(fā)進(jìn)展順利，正在想辦法搞好供應(yīng)鏈。這是一個全新的、顛覆性的產(chǎn)品?！?
早在今年2月，路透社就曾報(bào)道，特斯拉與寧德時(shí)代商討在中國工廠使用無鈷的磷酸鐵鋰電池事宜。若順利實(shí)施，該款磷酸鐵鋰電池將首次被用于特斯拉在中國生產(chǎn)Model 3車型。
會上，曾毓群也承認(rèn)了這一事實(shí)。他說：“公司與特斯拉的技術(shù)團(tuán)隊(duì)很早就有溝通對接，供貨時(shí)間大概在今年下半年。我們在磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池方面都有先進(jìn)的產(chǎn)品，供貨不限于磷酸鐵鋰電池或三元鋰電池，具體供貨產(chǎn)品取決于市場需求?！?
鈷是動力電池生產(chǎn)制造的關(guān)鍵原料，價(jià)格昂貴。目前鈷價(jià)維持在25萬元/噸左右，且呈上升趨勢。為降低動力電池成本，研發(fā)無鈷電池成為企業(yè)發(fā)展的重要推手。領(lǐng)先于寧德時(shí)代，已有企業(yè)推出了相關(guān)產(chǎn)品。
2019年7月，長城汽車旗下子公司蜂巢能源發(fā)布無鈷材料的電芯產(chǎn)品。無鈷材料性能可以達(dá)到三元鋰電池811型同等水平，材料成本降低5%-15%，電芯成本可降低約5%。
同時(shí)，松下、LG、中航鋰電等都將無鈷電池技術(shù)作為研發(fā)方向之一。2019年底，IBM表示，旗下實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的無鈷電池獲得突破性進(jìn)展，已找到其他金屬材料代替鈷。為加速商業(yè)化，目前已與產(chǎn)業(yè)鏈上下游達(dá)成合作。
尚未實(shí)現(xiàn)規(guī)?；虡I(yè)化
寧德時(shí)代并未透露公司無鈷電池的具體技術(shù)路線。但在市場看來，不管是寧德時(shí)代，還是其他電池企業(yè)，要想實(shí)現(xiàn)無鈷電池商業(yè)化、規(guī)?；a(chǎn)和銷售，還有很長一段路要走。
目前，已知可行的無鈷電池技術(shù)方案包括：使用其他金屬代替鈷、精細(xì)調(diào)控高鎳材料組分等。在電池高鎳化趨勢漸明的背景下，不斷提升鎳含量，同時(shí)降低鈷含量成為多數(shù)電池企業(yè)的選擇。
經(jīng)過近幾年的發(fā)展，三元鋰電池中鎳、鈷、錳的比例已經(jīng)從最開始的1:1:1，發(fā)展到3:3:3，再到5:2:3，直至目前的8:1:1。鈷、錳用量一直在降低。811型電池鈷含量大約在10%左右。甚至有產(chǎn)品的鎳含量可以達(dá)到93%，鈷含量在3%左右。
雖然此類電池具有更高的能量密度，更低的成本，以及更輕的重量，但是其穩(wěn)定性和安全性也大打折扣。
據(jù)了解，鈷有穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的作用，是電池不可或缺的關(guān)鍵原料。鈷的含量越高越能有效減少陽離子混排，降低材料阻抗值，提高材料電子電導(dǎo)率，改善倍率性能，降低電芯內(nèi)阻。而目前無鈷電池技術(shù)仍未完全成熟，一旦溫度過高，容易引起燃燒。
業(yè)內(nèi)人士稱，截至目前，國內(nèi)三元鋰電池企業(yè)尚未實(shí)現(xiàn)無鈷電池的規(guī)?；a(chǎn)和銷售。然而，有分析機(jī)構(gòu)認(rèn)為，現(xiàn)今高鎳低鈷電池可以說已經(jīng)在客觀上實(shí)現(xiàn)相對“無鈷”。如此看來，現(xiàn)階段，電池企業(yè)還無法完全拋棄這個奢侈的金屬原材料。
平衡能量密度和安全性
對于動力電池而言，市場上的需求主要體現(xiàn)在高能量密度和安全性上，兼顧兩者才是贏家。無鈷的磷酸鐵鋰電池安全性更強(qiáng)但能量密度相對稍低，低鈷的三元鋰電池能量密度優(yōu)勢明顯但穩(wěn)定性稍差。
在所有技術(shù)路線中，業(yè)內(nèi)認(rèn)為能兼顧兩者的，是被稱之為下一代動力電池解決方案的固態(tài)電池。固態(tài)電池具有不可燃、不腐蝕、不揮發(fā)、不漏液等優(yōu)勢，安全性高。同時(shí)，固態(tài)電池使用金屬鋰做負(fù)極，匹配高電壓正極材料，可進(jìn)一步提升能量密度。全球范圍內(nèi)有超20家企業(yè)表示擬布局或已經(jīng)涉及固態(tài)電池技術(shù)的開發(fā)。
值得注意的是，不只磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池可以選擇無鈷路線，無鈷化也是固態(tài)電池的技術(shù)方向。2019年10月，雷諾汽車高級副總裁Gilles Normand公開表示，到2025年，公司旗下新能源汽車可能會使用鈷含量為零的固態(tài)電池。但目前受技術(shù)及成本制約，無鈷固態(tài)電池也還未跨過規(guī)?；a(chǎn)的門檻。
此外，特斯拉無鈷電池技術(shù)路線也讓市場充滿好奇。興業(yè)證券預(yù)計(jì)，除了上述提及的與寧德時(shí)代合作開發(fā)的無鈷磷酸鐵鋰電池外，還包括特斯拉子公司Maxwell自主研發(fā)的“新型高鎳正極+預(yù)鋰化負(fù)極+干電池技術(shù)+超級電容”無鈷鋰離子電池。
無鈷電池技術(shù)商業(yè)化競爭的序幕已經(jīng)拉開。
