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動力電池能否做到無鈷？

時間:2021-04-26 21:34來源:電池聯(lián)盟作者:子蕊

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據(jù)日經(jīng)中文網(wǎng)報道，松下在1月12日（美國當?shù)貢r間11日）舉行的全球最大規(guī)模數(shù)字技術(shù)展——國際消費類電子產(chǎn)品展覽會（CES）上表示，公司將致力于開發(fā)不使用鈷的鋰離子電池，并打算在幾年內(nèi)把目前低于5%的鈷的使用比率降至零。

據(jù)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(yè)紛紛開始了對于無鈷電池的研發(fā)。

為什么要研發(fā)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(jié)構(gòu)創(chuàng)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(xù)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(xué)反應(yīng)，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(yè)都在進行低鈷及無鈷化的嘗試。

龍頭企業(yè)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(fā)新電池，這種新電池的含鈷量可能為零。當時市場預(yù)計，特斯拉所指的無鈷電池為在中國市場已經(jīng)應(yīng)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(zhuǎn)而依賴鎳。這樣做的好處是能夠?qū)⒊杀窘档?2%。

去年5月18日，蜂巢能源在《無鈷·芯未來》線上發(fā)布會上亮相了兩款無鈷電池。這兩款電芯的發(fā)布，標志著無鈷電池正式進入落地階段，可以實現(xiàn)最高達880公里的續(xù)航里程。

據(jù)蜂巢能源總經(jīng)理楊紅新透露，蜂巢能源的無鈷材料電芯產(chǎn)品，材料性能可達到NCM811同等水平，材料成本可降低5~15%，相應(yīng)帶來的電芯BOM成本也可以降低約5%，且會讓材料不受戰(zhàn)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(lǐng)未來”為主題的國內(nèi)首個電池日。電池日上，蜂巢能源正式宣布無鈷電池接受預(yù)定，這意味著蜂巢能源的無鈷電池將進入量產(chǎn)倒計時階段。蜂巢能源或成為全行業(yè)率先實現(xiàn)無鈷電池量產(chǎn)的電池企業(yè)。

寧德時代也曾在業(yè)績說明會上表示，公司一直有無鈷電池的技術(shù)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(nèi)還無法替代三元電池

有業(yè)內(nèi)人士坦言，正極材料在提高鎳含量、實現(xiàn)無鈷化后，電池的能量密度達到了極限，會產(chǎn)生層狀結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定、倍率性能低、高電壓條件下穩(wěn)定性差等問題。

同時，低鈷的鎳鈷錳811電池更容易發(fā)生安全事故。因為隨著鎳所占比例的增大，正極材料的熱穩(wěn)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(fā)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(shù)和性能還存在缺陷，要取代鎳鈷錳或鎳鈷鋁的話，還要經(jīng)過一段很長的時間。

一些企業(yè)也在探索通過用其他材料來代替鈷的方法。據(jù)悉，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)儲備，公司正在探索開發(fā)鋁、硼、鎂元素來取代鈷。

總之，未來5年，電池產(chǎn)業(yè)仍是三元電池為主、磷酸鐵鋰電池為輔的技術(shù)路線，無鈷電池還無法在短期內(nèi)替代三元電池。在無鈷電池占領(lǐng)市場之前，鈷還是必不可少的！

(責任編輯：子蕊)

文章標簽：動力電池正極材料無鈷電池

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