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(tài)。
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(jīng)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(jīng)歷了從5系絕對地位到8系、5系、6系分立的轉(zhuǎn)變。
即使是現(xiàn)在，雖然頭部企業(yè)已現(xiàn)，但關(guān)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(wèi)藍等固態(tài)電池，電池企業(yè)都在針對市場需求布局更多樣化的技術(shù)路線。而在新能源汽車市場還未完全放量，形成穩(wěn)定供應(yīng)格局的大背景下，每一種技術(shù)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(yè)帶進實驗室的，當(dāng)屬少鈷、無鈷電池。
從少鈷到無鈷的實驗
關(guān)于無鈷電池的研究，電池企業(yè)選擇從少鈷入手。
LG化學(xué)遵循去鈷提鎳研發(fā)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)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(xué)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(guī)模應(yīng)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(guān)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(chǎn)階段。
比“無鈷”更加激進的技術(shù)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(xiàn)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(tài)，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(yè)的風(fēng)向標(biāo)。
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(biāo)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(jù)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(xù)航里程600km以上。
由蜂巢能源供應(yīng)115Ah無鈷電芯，正極采用無鈷鎳錳酸鋰單晶材料，系統(tǒng)能量密度170Wh/kg。
未來無鈷電池材料將在常州工廠生產(chǎn)，規(guī)劃年產(chǎn)量2萬噸，一期5000噸產(chǎn)線已建成投產(chǎn)；無鈷電芯主要在馬鞍山基地生產(chǎn)，未來規(guī)劃年產(chǎn)能超過10GWh。
按照蜂巢能源的規(guī)劃，無鈷電池未來可以覆蓋A00—B+車型，續(xù)航400—800+km。
除了是第一家將無鈷電池落地的企業(yè)，蜂巢能源推出世界首款單晶無鈷正極材料，突破了基礎(chǔ)研發(fā)的壟斷現(xiàn)狀，這是整個行業(yè)前進過程中非常重要的一步。
此外，蜂巢能源還建立起了關(guān)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(guān)于無鈷電池國內(nèi)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(xù)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(yōu)化材料晶體結(jié)構(gòu)提升無鈷正極材料性能；
對傳統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(tǒng)設(shè)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(guān)負責(zé)人曾在采訪中表示，無鈷電池還有抗過充和熱穩(wěn)定性的天然優(yōu)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(guī)三元的合成可以共線生產(chǎn)，加上去掉“鈷”元素，降本空間也很可觀。
應(yīng)用落地、產(chǎn)能布局、專利壁壘、性能及成本優(yōu)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(guān)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(fā)展的機遇。
美國地質(zhì)調(diào)查局數(shù)據(jù)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(yīng)減少。
“鈷”整體量的限制，加上分布不均勻，中國電池企業(yè)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(zhuǎn)型，要么對“鈷”等核心資源進行掌控，要么發(fā)展可替代產(chǎn)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(yè)的穩(wěn)定發(fā)展，“去鈷”已經(jīng)迫在眉睫。
落地到電池企業(yè)的生產(chǎn)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(chǎn)量合計就達到了3.25萬噸。而且近幾年中國鈷的產(chǎn)量逐漸下滑，進口的比例逐漸增加，使得電池企業(yè)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(yè)降本的大方向背道而馳，所以很多電池企業(yè)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(zhuǎn)的方式，很多市場規(guī)模還沒完全擴張的公司，本來在電池生產(chǎn)上已經(jīng)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(biāo)。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(huán)壽命的影響等等問題的基礎(chǔ)上，還需要和主機廠建立聯(lián)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(yè)內(nèi)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(yè)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(shù)路線上有偏好，但是不排斥任何的技術(shù)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(xù)航、長壽命等等因素，綜合考量的結(jié)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(yè)加入該技術(shù)路線，行業(yè)協(xié)同效應(yīng)就會顯現(xiàn)，大規(guī)模應(yīng)用也就有了可能。
未來很遠，但來日可期。
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