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無(wú)鈷電池靠譜嗎


來(lái)源:全國(guó)能源信息平臺(tái)

[導(dǎo)讀]  業(yè)內(nèi)坦言,鋰電正極材料提高鎳含量、實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷化后,電池的能量密度達(dá)到了極限。但在熱穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、倍率性等方面還存在技術(shù)壁壘。

中國(guó)粉體網(wǎng)訊  業(yè)內(nèi)坦言,鋰電正極材料提高鎳含量、實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷化后,電池的能量密度達(dá)到了極限。但在熱穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、倍率性等方面還存在技術(shù)壁壘。


無(wú)鈷電池,無(wú)疑是今年動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的一大熱點(diǎn)


年初,特斯拉表示將使用無(wú)鈷電池,并稱,“無(wú)鈷,不一定代表是磷酸鐵鋰”;隨后,寧德時(shí)代在業(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;之后,蜂巢能源率先發(fā)布了兩款基于鎳錳二元正極材料打造的無(wú)鈷電池產(chǎn)品……


國(guó)內(nèi)外企業(yè)相繼布局無(wú)鈷電池的同時(shí),資本市場(chǎng)也聞“鈷”而動(dòng)。在日前召開(kāi)的第8屆中國(guó)電池新能源產(chǎn)業(yè)國(guó)際高峰論壇上,北京大學(xué)教授其魯坦言,從材料合成結(jié)果來(lái)看,完全100%的鎳酸鋰不穩(wěn)定,如果沒(méi)有鈷,電池衰減非?,其化學(xué)結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生變化。有鈷,且有不少于5%的鉻,才能讓鎳酸鋰變成穩(wěn)定的材料。


有利于降低電池成本


目前電動(dòng)汽車主流配套的三元鋰電池,其正極材料為鎳鈷錳或鎳鈷鋁,鈷在其中起著穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)、提高材料循環(huán)和倍率性能的作用,是正極材料中不可或缺的一員。


但鈷也有缺點(diǎn)——資源稀缺,價(jià)格昂貴。全球鈷儲(chǔ)量?jī)H有710萬(wàn)噸,且集中分布在政局不穩(wěn)定的剛果(金)。近年來(lái),鈷價(jià)多次出現(xiàn)過(guò)劇烈波動(dòng),全年漲幅高達(dá)130%。在開(kāi)采過(guò)程中,使用童工、手挖礦等問(wèn)題也讓鈷的應(yīng)用蒙上了陰影。


近10年,電池供應(yīng)商、正極材料企業(yè)都在想方設(shè)法減少鈷的用量。最初,鈷酸鋰正極材料含鈷量約為59%,之后的鎳鈷錳三元材料在111/523/622/811四種配比下,鈷含量分別降為18%、12.2%、12%、7%。


降低鈷含量,可以起到降低電池成本的作用。蜂巢能源科技有限公司電芯研發(fā)中心總經(jīng)理高飛表示,鈷價(jià)對(duì)電池成本影響顯著,且受供需關(guān)系影響較大,發(fā)展少鈷、無(wú)鈷技術(shù),或提前鎖定鈷價(jià),是推動(dòng)電池持續(xù)降本的重要保障。


相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示,全球動(dòng)力電池領(lǐng)域用鈷需求量將從2019年的1.82萬(wàn)噸大幅上升至2025年的6.35萬(wàn)噸,年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到23.2%。高飛算了一筆賬:生產(chǎn)1輛特斯拉ModelS將消耗13.68公斤鈷。如果目前全球鈷儲(chǔ)量的30%用在電動(dòng)汽車上,折算下來(lái),約支撐1.7億輛車的生產(chǎn)規(guī)模,電動(dòng)汽車每年按500萬(wàn)的銷量來(lái)算,30年左右,鈷將消耗殆盡,“而全部使用無(wú)鈷電池,總成本可以降低26億美元。”


蜂巢能源已于去年9月率先發(fā)布了無(wú)鈷正極電芯產(chǎn)品。據(jù)高飛介紹,蜂巢無(wú)鈷電池分為E平臺(tái)和H平臺(tái),共規(guī)劃四款產(chǎn)品,容量為90Ah到226Ah不等。電芯最高可實(shí)現(xiàn)880公里續(xù)駛里程,預(yù)計(jì)于2021年6月量產(chǎn)。


固有缺陷難消除


那么,無(wú)鈷電池真的漸行漸近了嗎?


蜂巢能源的無(wú)鈷材料路線很清晰——在鎳酸鋰的基礎(chǔ)上加錳,即鎳錳電池。


“無(wú)鈷兩元材料存在固有缺陷,從驗(yàn)證結(jié)果來(lái)看,無(wú)鈷鎳錳(NM7525)材料克容量與鎳鈷鋰(NCM622)接近,但循環(huán)性能和倍率性能略差,材料熱穩(wěn)定也低于后者。”格林美股份有限公司副總經(jīng)理潘驊坦言,鋰電正極材料提高鎳含量、實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷化后,電池的能量密度達(dá)到了極限。但在熱穩(wěn)定性、循環(huán)壽命、倍率性等方面還存在技術(shù)壁壘。


高飛坦言,無(wú)鈷材料存在三大隱患:層狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、高比例鋰鎳混排問(wèn)題;較低的倍率性能;高電壓體系下,循環(huán)穩(wěn)定性較差。他表示,蜂巢能源通過(guò)陽(yáng)離子摻雜技術(shù)、單晶技術(shù)和納米網(wǎng)絡(luò)化包覆技術(shù),對(duì)前驅(qū)體、粉末尺寸、電芯化學(xué)體系進(jìn)行優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了無(wú)鈷化,已在車輛上進(jìn)行實(shí)測(cè)。


此外,對(duì)大家擔(dān)心的鈷資源枯竭問(wèn)題,業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為不必悲觀!2019年車輛用鈷量是1.82萬(wàn)噸,不到用鈷總量的15%!闭憬A友循環(huán)科技有限公司總經(jīng)理鮑偉認(rèn)為,即使未來(lái)三元正極材料向高鎳化方向發(fā)展,但伴隨新能源汽車銷量增長(zhǎng)和單車帶電量大提升,動(dòng)力電池整體用鈷量仍將保持高速增長(zhǎng),“中長(zhǎng)期高鎳三元趨勢(shì)不會(huì)改變,無(wú)鈷電池的影響,預(yù)期大于實(shí)質(zhì)意義!


其魯表示,目前鈷資源可以做到近100%回收,無(wú)限循環(huán)使用,不用過(guò)多擔(dān)憂。


在鮑偉看來(lái),鈷價(jià)并不是真的昂貴,而是作為小眾金屬,容易被炒作、被資本市場(chǎng)攪動(dòng)!白鳛殁捊饘偕a(chǎn)商,我們也特別希望鈷價(jià)穩(wěn)定,維持在30萬(wàn)元/噸左右較好!


不能犧牲安全性


不可忽視的是,電池作為核心部件,很大程度上直接決定車輛的性能。追求無(wú)鈷,萬(wàn)萬(wàn)不能犧牲安全性。


億維鋰能董事長(zhǎng)劉金成向記者直言,無(wú)鈷是個(gè)偽命題!盀槭裁床挥免捘?鈷很可愛(ài),三元電池有它結(jié)構(gòu)才穩(wěn)定。安全可靠是行業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ),技術(shù)得經(jīng)過(guò)5年、10年的驗(yàn)證,‘硬上’只能說(shuō)很大膽。”


即便是低鈷的鎳鈷錳811電池也被爆出多起安全事故!暗外掚姵厥且环N市場(chǎng)導(dǎo)向,企業(yè)開(kāi)發(fā)了便往前推!眹(guó)軒高科高級(jí)副總裁徐興無(wú)坦言,低鈷811電池確實(shí)存在不少問(wèn)題,建議緩一緩,是比較明智的選擇!敖档湍芰棵芏葘(duì)安全是有好處的,等技術(shù)真正成熟再大批量上車!


據(jù)了解,高活性的鎳占比越大,正極材料的熱穩(wěn)定性就會(huì)相應(yīng)降低。也就是說(shuō),當(dāng)電池遇到過(guò)充、高溫、外力沖擊等情況時(shí),更容易引發(fā)熱失控。


那么,是否可以通過(guò)其他材料來(lái)代替鈷的作用?潘驊表示,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。


潘驊預(yù)計(jì),基于成本優(yōu)勢(shì),無(wú)鈷材料會(huì)率先在價(jià)格敏感的領(lǐng)域,比如兩輪車、儲(chǔ)能等應(yīng)用場(chǎng)景上使用。整體來(lái)看,無(wú)鈷材料的技術(shù)和性能還存在缺陷,取代鎳鈷錳或鎳鈷鋁還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間,行業(yè)仍需進(jìn)一步攻關(guān)。


(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星屑)

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