受疫情等因素影響，原計(jì)劃于今年4月舉辦的特斯拉“電池日”再度跳票，馬斯克口中的無(wú)鈷電池依舊神秘感十足。
然而，長(zhǎng)城控股集團(tuán)旗下的蜂巢能源科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“蜂巢能源”）卻先行一步，正式推出NMX無(wú)鈷電池，成為全球第一家成功研發(fā)出無(wú)鈷電池的企業(yè)。
圖片來(lái)源：蜂巢能源官網(wǎng)
“鑒于鈷的穩(wěn)定性能，無(wú)鈷電池將成為未來(lái)動(dòng)力電池的一個(gè)重要發(fā)展趨勢(shì)。”蜂巢能源總裁楊紅新說(shuō)。
事實(shí)上，自今年初坊間傳出國(guó)產(chǎn)特斯拉將使用寧德時(shí)代的“無(wú)鈷電池”后，資本市場(chǎng)便聞“鈷”而動(dòng)，雖然后來(lái)特斯拉所謂的無(wú)鈷電池僅僅是一份合作協(xié)議。
不過(guò)目前動(dòng)力電池領(lǐng)域?qū)Α盁o(wú)鈷”的關(guān)注已空前高漲。中國(guó)汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長(zhǎng)王子冬對(duì)《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者說(shuō)，“這主要是源于動(dòng)力電池?zé)o鈷化可以降低成本”。
“降本”驅(qū)動(dòng)電池“無(wú)鈷”
當(dāng)前，新能源汽車市場(chǎng)常用電池分別為以鎳鈷錳（NCM）、鎳鈷鋁（NCA）為主要材料的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。
根據(jù)研究機(jī)構(gòu)EVTank最新數(shù)據(jù)顯示，今年1~4月，國(guó)內(nèi)NCM三元鋰電池裝機(jī)量占比升至72.87%，依然是動(dòng)力電池市場(chǎng)中的“王者”。
而正是這位“王者”身上的鈷元素，成為影響新能源汽車產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定性的重要因素。
據(jù)記者了解，作為動(dòng)力電池正極材料中的重要元素之一，鈷不但可以穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu)，而且可以提高材料的循環(huán)和倍率性能。但是鈷在地殼中的含量較低，豐度僅為0.0025%，全球陸地鈷的儲(chǔ)量約為710萬(wàn)噸。如果不考慮回收，2026年以后，鈷將供不應(yīng)求，無(wú)法支撐新能源汽車的發(fā)展。
而隨著新能源汽車保有量的迅速增長(zhǎng)，鈷價(jià)格也從2016年的12萬(wàn)元/噸一度飆升至2018年的60萬(wàn)元/噸，即便是在當(dāng)前，鈷價(jià)依然維持在24萬(wàn)元/噸。這使得電池成本居高不下。
以A級(jí)電動(dòng)車（緊湊型車，車身長(zhǎng)度在4.2米至4.6米之間）為例，動(dòng)力電池成本基本占到整車成本近一半，其成本若難以進(jìn)一步下降，在補(bǔ)貼完全退坡之后，將會(huì)導(dǎo)致電動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)難以正常盈利。
為應(yīng)對(duì)鈷短缺，許多電池制造商早已開(kāi)始對(duì)三元鋰電池“增鎳降鈷”，以期降低成本。
據(jù)悉，部分三元鋰電池中含鈷比例已從較早的鈷酸鋰中的59%，降至目前普遍應(yīng)用的NCM523電池的12%，后又降至NCM811中的7%。而松下、特斯拉等企業(yè)更是對(duì)外宣稱，目前三元鋰電池鈷含量可降至3%。
但有分析指出，盡管目前電池的“高鎳低鈷”趨勢(shì)滿足了企業(yè)的降本需求，但另一方面“高鎳低鈷”可能會(huì)導(dǎo)致電池過(guò)熱，容易引起燃燒，安全性會(huì)受到影響。所以，要做到真正的“無(wú)鈷化”，必須要有一定的技術(shù)突破。
多種路線博弈
為盡快擺脫資源束縛，降低成本，多家動(dòng)力電池企業(yè)加大力度研發(fā)無(wú)鈷電池。
今年初，比亞迪推出了基于磷酸鐵鋰電池的刀片電池，宣稱該電池在安全性和電池壽命方面有較大優(yōu)勢(shì)。由于磷酸鐵鋰電池屬于“無(wú)鈷電池”，所以有業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，比亞迪此舉走在了特斯拉“無(wú)鈷電池”的前面。
比亞迪方面認(rèn)為，刀片電池利用形狀特點(diǎn)提升了電池包縱向的利用率，緩解磷酸鐵鋰能量密度先天不足的局限性，再加上無(wú)模組技術(shù)，PACK層面減少連接件的數(shù)量，在成本下降30%的同時(shí)，電池能量密度提升50%。
圖片來(lái)源：比亞迪官微
寧德時(shí)代同樣選擇了基于磷酸鐵鋰電池發(fā)展無(wú)鈷電池的技術(shù)路徑。寧德時(shí)代推出的CTP（Cell To Pack）技術(shù)，通過(guò)省去電池模組，對(duì)電池包結(jié)構(gòu)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)大幅降本。數(shù)據(jù)顯示，寧德時(shí)代CTP電池包體積利用率提高15%-20%，零部件數(shù)量減少40%，生產(chǎn)效率提升50%。
LG化學(xué)、松下等外資企業(yè)目前仍以采用NCM電池為主，但兩家公司也正著手研究，通過(guò)研發(fā)四元電池等方式，盡量減少鈷元素的使用量及依賴程度。
“無(wú)論是寧德時(shí)代的CTP方案，還是比亞迪的刀片電池，都屬于電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的改變，本質(zhì)上還是堆電芯，擠空間，而非材料上的創(chuàng)新?！蓖踝佣诮邮堋睹咳战?jīng)濟(jì)新聞》記者采訪時(shí)認(rèn)為，“早在2003年，第二代豐田普銳斯就將此前的圓柱形鎳氫電池改為新型方形鎳氫電池，這與比亞迪‘刀片電池’的思路如出一轍?！?
王子冬稱：“無(wú)鈷電池既包括磷酸鐵鋰和錳酸鋰電池，也包括一些新型技術(shù)路線，這其中最關(guān)鍵的技術(shù)在于用什么可以代替鈷在動(dòng)力電池中的支撐作用?！?
蜂巢能源給出的技術(shù)路線，與寧德時(shí)代、比亞迪采用的無(wú)鈷技術(shù)路線不同，NMX電池首度被提出。
“無(wú)鈷技術(shù)中三項(xiàng)技術(shù)極為關(guān)鍵，分別為陽(yáng)離子摻雜技術(shù)、單晶技術(shù)和納米網(wǎng)絡(luò)包覆技術(shù)?！睏罴t新向記者解釋，陽(yáng)離子摻雜技術(shù)，通過(guò)強(qiáng)化學(xué)鍵穩(wěn)定氧八面體結(jié)構(gòu)，減少鋰鎳混排，大幅改善了材料的穩(wěn)定性，可以在4.3V-4.35V電壓下穩(wěn)定工作，實(shí)現(xiàn)能量密度比磷酸鐵鋰提高40%；單晶技術(shù)則可以改善電池的安全性和壽命，電芯壽命可比多晶高鎳三元高出70%；納米網(wǎng)絡(luò)包覆技術(shù)，可以減少正極材料與電解液的副反應(yīng)，有效改善高電壓下的材料循環(huán)性能。”
楊紅新告訴記者，為了使無(wú)鈷材料走到規(guī)?；瘧?yīng)用階段，蜂巢能源通過(guò)多種復(fù)合技術(shù)，改善了無(wú)鈷層狀材料的鎳鋰離子混排問(wèn)題以及循環(huán)壽命的問(wèn)題。
圖片來(lái)源：每經(jīng)記者 歐陽(yáng)凱 攝
據(jù)了解，蜂巢能源首款無(wú)鈷電池計(jì)劃于2021年6月推出并量產(chǎn)，在通用化電芯尺寸設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成，并搭載245wh/kg的能量密度值；另一款計(jì)劃于2021年下半年量產(chǎn)的L6薄片無(wú)鈷長(zhǎng)電芯，其搭載的是226Ah容量電池，能量密度值為240wh/kg，在矩陣式PACK設(shè)計(jì)支持下，可實(shí)現(xiàn)880Km的續(xù)航里程。
如果蜂巢能源公布的目標(biāo)最終得以實(shí)現(xiàn)，該公司推出的L6電芯將成為目前全球范圍內(nèi)已公開(kāi)的動(dòng)力電池中續(xù)航里程最長(zhǎng)的一款。
但圍繞無(wú)鈷電池的競(jìng)爭(zhēng)遠(yuǎn)不止上述幾種技術(shù)路線，還包括石墨烯、氫燃料、全固體電池等多類電池。無(wú)鈷電池的本質(zhì)是降低成本，但最終能實(shí)現(xiàn)多大的降本比例，現(xiàn)在仍無(wú)法判斷。
“現(xiàn)在無(wú)鈷電池的材料比有鈷的還貴，你去買一塊寧德時(shí)代811的電池，再去買一塊該品牌523的電池，一比便知?！蓖踝佣寡裕?dāng)前動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)鏈中存在的問(wèn)題很多，情況復(fù)雜，并不是把鈷去掉了，就能馬上降低電池成本。
但新能源汽車未來(lái)的發(fā)展前景，仍在推動(dòng)著動(dòng)力電池企業(yè)在“無(wú)鈷”的研發(fā)之路上快馬加鞭。根據(jù)規(guī)劃，2025年我國(guó)新能源汽車新車銷量占比將達(dá)到25%。另?yè)?jù)預(yù)測(cè)，2035年全球新能源汽車的市場(chǎng)滲透率將達(dá)到50%。這意味著誰(shuí)率先在“無(wú)鈷電池”上實(shí)現(xiàn)突破，誰(shuí)將在未來(lái)市場(chǎng)中占據(jù)紅利。
