從實驗室到落地 無鈷電池能走多遠？
時間:2021-08-31 09:03來源:NE時代 作者:Leon
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動力電池市場一直處于不斷變動的狀態。
2019年磷酸鐵鋰電池占整個電池裝機量的比例不足5%，可到2021年7月，該比例已經提升到了30%。不僅是不同正極材料體系的變化，即便三元材料體系本身，也經歷了從5系絕對地位到8系、5系、6系分立的轉變。
即使是現在，雖然頭部企業已現，但關于電池路線的研究從來都不是一成不變。
寧德時代鈉離子電池、蜂巢無鈷電池、輝能、衛藍等固態電池，電池企業都在針對市場需求布局更多樣化的技術路線。而在新能源汽車市場還未完全放量，形成穩定供應格局的大背景下，每一種技術路線，都有可能成為車企未來新的選擇。
最先被炒成熱點并且被很多電池企業帶進實驗室的，當屬少鈷、無鈷電池。
從少鈷到無鈷的實驗
關于無鈷電池的研究，電池企業選擇從少鈷入手。
LG化學遵循去鈷提鎳研發思路，將NCM和NCA摻雜而成四元鋰電池，正極材料鎳含量約為85%，鈷、錳、鋁的含量皆為5%，減少鈷用量的同時添加鋁提高安全性、增加材料結構的穩定性。
將鋁摻雜到原始NCM電池正極材料中，相較于811體系，除了小幅降低鈷的用量，還提升了鎳和鋁的用量，降本空間有限。
韓媒報道LG化學NCMA電池7月份會用到特斯拉在中國的車型上，9月份通用汽車也將開始使用，不過是否會大規模應用暫時未知。
“少鈷”只是通向“無鈷”的一個過程。
但是目前無鈷電池相關的項目，像松下的無鈷電池、萬向123的無鈷高鎳正極材料電池正極片、容百科技尖晶石型單晶無鈷高電壓鎳錳酸鋰正極材料，基本上都是處于實驗室或者專利公示階段，還沒走到量產階段。
比“無鈷”更加激進的技術路線，是寧德時代21C實驗室提出來的“無鈷無鎳”電池，不同于現有的NCA、NCM和LFP電池，完全去掉“鎳”和“鈷”的鋰電池。
雖然從資源的角度看，在保證電池性能的前提下，鈷和鎳能去掉肯定是最理想狀態，但是同時去掉兩種材料隨之而來問題肯定會更多，而解決這些問題的過程，需要耗費大量的時間、人力、物力，目前該項目還在實驗室階段。
從少鈷到無鈷，再到無鈷無鎳，每一步注定會艱難前行，但是誰走出第一步可能就是這個行業的風向標。
蜂巢能源從NCMA少鈷電池，再到成都車展上宣布無鈷電池落地歐拉櫻桃貓，將“去鈷去鎳”的終極目標又往前推進了一步。
蜂巢能源無鈷電池走出實驗室 落地歐拉櫻桃貓
櫻桃貓是長城歐拉品牌旗下首款純電SUV，尺寸4510×1855×1665mm，軸距2710mm。
據蜂巢能源官方消息，櫻桃貓將搭載蜂巢能源82.5kWh無鈷電池包，常溫工況續航里程600km以上。
由蜂巢能源供應115Ah無鈷電芯，正極采用無鈷鎳錳酸鋰單晶材料，系統能量密度170Wh/kg。
未來無鈷電池材料將在常州工廠生產，規劃年產量2萬噸，一期5000噸產線已建成投產；無鈷電芯主要在馬鞍山基地生產，未來規劃年產能超過10GWh。
按照蜂巢能源的規劃，無鈷電池未來可以覆蓋A00—B+車型，續航400—800+km。
除了是第一家將無鈷電池落地的企業，蜂巢能源推出世界首款單晶無鈷正極材料，突破了基礎研發的壟斷現狀，這是整個行業前進過程中非常重要的一步。
此外，蜂巢能源還建立起了關于無鈷電池專利的核心壁壘，針對正極材料、電芯、模組PACK進行全方位的專利布局和保護，截至2021年8月底，蜂巢能源關于無鈷電池國內專利申請共超過69項，國際專利申請超過46項。
同時，蜂巢能源也表示，后續也會從以下幾個方面建立起更加堅固的專利壁壘：
嘗試采用其他金屬元素摻雜、替代鈷金屬以及包覆改性無鈷正極材料，提升無鈷電池的容量和充放電倍率性能；
優化材料晶體結構提升無鈷正極材料性能；
對傳統的尖晶石錳酸鋰材料、磷酸鐵鋰、層狀鈷酸鋰材料進行摻雜和改性，或者將多種不同微觀結構的正極材料混合使用進一步提升正極材料綜合充放電性能；
從電芯層面（疊片長電芯）、從pack模組層面（長電芯pack模組）、從系統設計層面（不同材料類型電芯混用）綜合提升電池包的能量密度和倍率性能。
蜂巢能相關負責人曾在采訪中表示，無鈷電池還有抗過充和熱穩定性的天然優勢，理論能量密度可以與三元材料持平。此外，無鈷材料合成工藝與常規三元的合成可以共線生產，加上去掉“鈷”元素，降本空間也很可觀。
應用落地、產能布局、專利壁壘、性能及成本優勢，助力無鈷電池邁上新臺階。
但是，開局之后，無鈷電池能搶占多大的市場？這個關系到整個無鈷電池市場未來的空間，以及蜂巢能源如何能在其中找到更多的客戶。
從“鈷”的稀缺度到主機廠的接受度 無鈷電池的機會究竟有多大？
“鈷”在全球存儲量越有限，意味著被替代的可能性越大。而這，正是無鈷電池發展的機遇。
美國地質調查局數據顯示，已探明的鈷礦儲量710萬噸，按照14萬噸年開采量估算，可開采年限約為50年。一旦開采量需求增長，可開采年限也會相應減少。
“鈷”整體量的限制，加上分布不均勻，中國電池企業很有可能會因此卡脖子。
而且，超過70%的鈷資源分布在剛果金、澳大利亞兩個國家，整個“鈷”資源的分布基本上都在國外，而且這些國家針對“鈷”的出口，從提價、收稅到推出禁令，政策上一變再變。
從國家層面來看，如果要徹底完成電動化轉型，要么對“鈷”等核心資源進行掌控，要么發展可替代產品。目前來看，后者可能性更大。
而且今年受疫情的不可抗因素影響，全球電池材料都在漲價。
這些可控和不可控的因素，都從一定程度上限制著電池行業的穩定發展，“去鈷”已經迫在眉睫。
落地到電池企業的生產上，對“鈷”比較明顯的感知是價格。
中國本土“鈷”資源的占比只有1%左右，大約7.1萬噸，但是2014年至2020年中國鈷的產量合計就達到了3.25萬噸。而且近幾年中國鈷的產量逐漸下滑，進口的比例逐漸增加，使得電池企業得到“鈷”的成本越來越高。
“鈷”價格的居高不下，與動力電池企業降本的大方向背道而馳，所以很多電池企業也開始在鎳礦、鈷礦上投資，但這畢竟是體量大、融資能力強、背景強勁的公司能玩轉的方式，很多市場規模還沒完全擴張的公司，本來在電池生產上已經自顧不暇，上游材料資源的掌控更加艱難。
出于資源限制、成本控制這兩大因素的考量，“無鈷”肯定是終極目標。以此倒推，目前市面上的三元電池未來很有可能是要替換的對象。
“無鈷”電池在解決電解液材料適配、正極材料缺鈷造成的鎳鋰混排以及對循環壽命的影響等等問題的基礎上，還需要和主機廠建立聯系，主機廠對無鈷電池的接受度，一定程度上決定著無鈷電池能走多遠。
針對這一問題，NE時代采訪了業內人士，以此來了解主機廠究竟是如何看“無鈷”電池的。
整體采訪下來，主機廠首先比較認可“無鈷”作為未來的方向，目前也有很多電池企業在布局，但是未解決的問題也非常多。作為主機廠，雖然在電池技術路線上有偏好，但是不排斥任何的技術路線，前提是滿足主機廠對于安全的核心訴求下，平衡成本、續航、長壽命等等因素，綜合考量的結果。
隨著搭載無鈷電池的整車面世，無鈷材料各項性能得到用戶認可之后，才有更多的友商和上下游企業加入該技術路線，行業協同效應就會顯現，大規模應用也就有了可能。
未來很遠，但來日可期。
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