據日經中文網報道,松下在1月12日(美國當地時間11日)舉行的全球最大規模數字技術展——國際消費類電子產品展覽會(CES)上表示,公司將致力于開發不使用鈷的鋰離子電池,并打算在幾年內把目前低于5%的鈷的使用比率降至零。
據了解,一輛新能源汽車的很大一部分成本來自于動力電池,而動力電池的一大成本則在于“鈷”。但由于鈷是稀有金屬,價格昂貴,為了降低成本,動力電池企業紛紛開始了對于無鈷電池的研發。
為什么要研發無鈷電池?
目前動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,車企希望通過結構創新,來彌補其能量密度上的短板,例如,比亞迪的刀片電池號稱“超級磷酸鐵鋰電池”,搭載刀片電池的電動汽車續航里程有望達到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,防止電池過熱和延長使用壽命。
雖然鈷元素并不參與電化學反應,但是在高鎳的同時,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,鈷不僅昂貴還很稀缺——全球僅有710萬噸鈷儲量,并且集中分布在剛果(金)。
為了減少對鈷的依賴,特斯拉、蜂巢能源、寧德時代等國際主流動力電池企業都在進行低鈷及無鈷化的嘗試。
龍頭企業的去鈷化嘗試
特斯拉一直有著“無鈷”的想法。去年2月18日,特斯拉表示將自主研發新電池,這種新電池的含鈷量可能為零。當時市場預計,特斯拉所指的無鈷電池為在中國市場已經應用多年的磷酸鐵鋰電池。
在去年9月召開的特斯拉電池日上,特斯拉CEO馬斯克表示,在新電池中,正極材料部門將會消除對鈷的使用,轉而依賴鎳。這樣做的好處是能夠將成本降低12%。
去年5月18日,蜂巢能源在《無鈷·芯未來》線上發布會上亮相了兩款無鈷電池。這兩款電芯的發布,標志著無鈷電池正式進入落地階段,可以實現最高達880公里的續航里程。
據蜂巢能源總經理楊紅新透露,蜂巢能源的無鈷材料電芯產品,材料性能可達到NCM811同等水平,材料成本可降低5~15%,相應帶來的電芯BOM成本也可以降低約5%,且會讓材料不受戰略資源影響。
去年12月2日,蜂巢能源在無錫舉辦了以“蜂啟·領未來”為主題的國內首個電池日。電池日上,蜂巢能源正式宣布無鈷電池接受預定,這意味著蜂巢能源的無鈷電池將進入量產倒計時階段。蜂巢能源或成為全行業率先實現無鈷電池量產的電池企業。
寧德時代也曾在業績說明會上表示,公司一直有無鈷電池的技術儲備。
無鈷電池雖然“完美”,但也不是沒有缺點,想要成為主流,還需要一段漫長的時間。
短期內還無法替代三元電池
有業內人士坦言,正極材料在提高鎳含量、實現無鈷化后,電池的能量密度達到了極限,會產生層狀結構不穩定、倍率性能低、高電壓條件下穩定性差等問題。
同時,低鈷的鎳鈷錳811電池更容易發生安全事故。因為隨著鎳所占比例的增大,正極材料的熱穩定性就會降低。當電池遇到外力沖擊、過充、高溫等情況時,引發熱失控的概率越大。
一位專家表示,從整體來看,無鈷材料的技術和性能還存在缺陷,要取代鎳鈷錳或鎳鈷鋁的話,還要經過一段很長的時間。
一些企業也在探索通過用其他材料來代替鈷的方法。據悉,格林美已經完成了從中鎳、低鎳到高鎳的全系列的技術儲備,公司正在探索開發鋁、硼、鎂元素來取代鈷。
總之,未來5年,電池產業仍是三元電池為主、磷酸鐵鋰電池為輔的技術路線,無鈷電池還無法在短期內替代三元電池。在無鈷電池占領市場之前,鈷還是必不可少的!