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从实验室到落地 无钴电池能走多远?
来源:kok平台 | 作者:kok平台买球赛hiveyan | 发布时间: 2021-10-22 04:47:53 | 16 次浏览 | 分享到:

  2019年磷酸铁锂电池占整个电池装机量的比例不足5%,可到2021年7月,该比例已经提升到了30%。不仅是不同正极材料体系的变化,即便三元材料体系本身,也经历了从5系绝对地位到8系、5系、6系分立的转变。

  宁德时代钠离子电池、蜂巢无钴电池、辉能、卫蓝等固态电池,电池企业都在针对市场需求布局更多样化的技术路线。 而在新能源汽车市场还未完全放量,形成稳定供应格局的大背景下,每一种技术路线,都有可能成为车企未来新的选择。

  LG化学遵循去钴提镍研发思路,将NCM和NCA掺杂而成四元锂电池,正极材料镍含量约为85%,钴、锰、铝的含量皆为5%,减少钴用量的同时添加铝提高安全性、增加材料结构的稳定性。

  将铝掺杂到原始NCM电池正极材料中,相较于811体系,除了小幅降低钴的用量,还提升了镍和铝的用量,降本空间有限。

  韩媒报道LG化学NCMA电池7月份会用到特斯拉在中国的车型上,9月份通用汽车也将开始使用,不过是否会大规模应用暂时未知。

  但是目前无钴电池相关的项目,像松下的无钴电池、万向123的无钴高镍正极材料电池正极片、容百科技尖晶石型单晶无钴高电压镍锰酸锂正极材料,基本上都是处于实验室或者专利公示阶段,还没走到量产阶段。

  比“无钴”更加激进的技术路线C实验室提出来的“无钴无镍”电池,不同于现有的NCA、NCM和LFP电池,完全去掉“镍”和“钴”的锂电池。

  虽然从资源的角度看,在保证电池性能的前提下,钴和镍能去掉肯定是最理想状态,但是同时去掉两种材料随之而来问题肯定会更多,而解决这些问题的过程,需要耗费大量的时间、人力、物力,目前该项目还在实验室阶段。

  从少钴到无钴,再到无钴无镍,每一步注定会艰难前行,但是谁走出第一步可能就是这个行业的风向标。

  蜂巢能源从NCMA少钴电池,再到成都车展上宣布无钴电池落地欧拉樱桃猫,将“去钴去镍”的终极目标又往前推进了一步。

  据蜂巢能源官方消息,樱桃猫将搭载蜂巢能源82.5kWh无钴电池包,常温工况续航里程600km以上。

  由蜂巢能源供应115Ah无钴电芯,正极采用无钴镍锰酸锂单晶材料,系统能量密度170Wh/kg。

  未来无钴电池材料将在常州工厂生产,规划年产量2万吨,一期5000吨产线已建成投产;无钴电芯主要在马鞍山基地生产,未来规划年产能超过10GWh。

  除了是第一家将无钴电池落地的企业,蜂巢能源推出世界首款单晶无钴正极材料,突破了基础研发的垄断现状,这是整个行业前进过程中非常重要的一步。

  此外,蜂巢能源还建立起了关于无钴电池专利的核心壁垒,针对正极材料、电芯、模组PACK进行全方位的专利布局和保护,截至2021年8月底,蜂巢能源关于无钴电池国内专利申请共超过69项,国际专利申请超过46项。

  尝试采用其他金属元素掺杂、替代钴金属以及包覆改性无钴正极材料,提升无钴电池的容量和充放电倍率性能;

  对传统的尖晶石锰酸锂材料、磷酸铁锂、层状钴酸锂材料进行掺杂和改性,或者将多种不同微观结构的正极材料混合使用进一步提升正极材料综合充放电性能;

  从电芯层面(叠片长电芯)、从pack模组层面(长电芯pack模组)、从系统设计层面(不同材料类型电芯混用)综合提升电池包的能量密度和倍率性能。

  蜂巢能相关负责人曾在采访中表示,无钴电池还有抗过充和热稳定性的天然优势,理论能量密度可以与三元材料持平。此外,无钴材料合成工艺与常规三元的合成可以共线生产,加上去掉“钴”元素,降本空间也很可观。

  但是,开局之后,无钴电池能抢占多大的市场?这个关系到整个无钴电池市场未来的空间,以及蜂巢能源如何能在其中找到更多的客户。

  美国地质调查局数据显示, 已探明的钴矿储量710万吨,按照14万吨年 开采量估算,可开采年限约为 50 年。一旦开采量需求增长,可开采年限也会相应减少。

  而且,超过70%的钴资源分布在刚果金、澳大利亚两个国家,整个“钴”资源的分布基本上都在国外,而且这些国家针对“钴”的出口,从提价、收税到推出禁令,政策上一变再变。

  从国家层面来看,如果要彻底完成电动化转型,要么对“钴”等核心资源进行掌控,要么发展可替代产品。目前来看,后者可能性更大。

  中国本土“钴”资源的占比只有1%左右,大约7.1万吨,但是2014年至2020年中国钴的产量合计就达到了3.25万吨。而且近几年中国钴的产量逐渐下滑,进口的比例逐渐增加,使得电池企业得到“钴”的成本越来越高。

  “钴”价格的居高不下,与动力电池企业降本的大方向背道而驰,所以很多电池企业也开始在镍矿、钴矿上投资,但这毕竟是体量大、融资能力强、背景强劲的公司能玩转的方式,很多市场规模还没完全扩张的公司,本来在电池生产上已经自顾不暇,上游材料资源的掌控更加艰难。

  出于资源限制、成本控制这两大因素的考量,“无钴”肯定是终极目标。以此倒推,目前市面上的三元电池未来很有可能是要替换的对象。

  “无钴”电池在解决电解液材料适配、正极材料缺钴造成的镍锂混排以及对循环寿命的影响等等问题的基础上,还需要和主机厂建立联系,主机厂对无钴电池的接受度,一定程度上决定着无钴电池能走多远。

  整体采访下来,主机厂首先比较认可“无钴”作为未来的方向,目前也有很多电池企业在布局,但是未解决的问题也非常多。作为主机厂,虽然在电池技术路线上有偏好,但是不排斥任何的技术路线,前提是满足主机厂对于安全的核心诉求下,平衡成本、续航、长寿命等等因素,综合考量的结果。

  随着搭载无钴电池的整车面世,无钴材料各项性能得到用户认可之后,才有更多的友商和上下游企业加入该技术路线,行业协同效应就会显现,大规模应用也就有了可能。