降钴是主流,但别被“无钴”带跑偏

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导|语

2020/05/23

“电池手艺刷新的确是一个相对迟缓的事情。”


文丨王小西

编纂丨小叮当


“无钴”电池掀起的澎湃海潮所缔造的宣传结果,仿佛“新生活”就在面前。然则,我们卖力思虑一下,对于“无钴”这个概念,就会意生疑窦。



什么叫“无钴”?磷酸铁锂也很“无钴”的好吧!若是不界定清楚局限,这个说法很轻易把人带偏。而特斯拉凭借壮大的“带货能力”,将“无钴”概念的火星点燃,“燎”起了一轮强存眷,然则特斯拉打了个擦边球就闪了。我们没等着特斯拉,却等来了蜂巢。


蜂巢能源科技公司5月18日争先表态了两款无钴电池。说起来很牛,这两款电池使用了NMX无钴材料,供应了高轮回寿命、高平安性和高能量密度的手艺优势。


第一款产物是是基于590模组的电芯设计,容量为115Ah,电芯的能量密度达到245wh/kg。因为是在通用化电芯尺寸设计根蒂上完成,所以可以搭载到今朝大部门新的纯电平台上,并传播可以实现15年120万公里质保。而第二款是正在与长城合作斥地的一款产物,是L6薄片无钴长电芯,容量226Ah,经由矩阵式PACK设计,能够实现880公里的续航里程。



按照蜂巢能源董事长杨红新介绍,两款“无钴”电池最早2021年6月可以量产。无疑,若是这种手艺正式落地的话,能真正跨越里程焦虑。不外,既然还有一年以上时间才能量产,我们不妨来视察一下,这个“无钴”的含金量究竟有多高?


 “无钴”若何做到


此次发布虽说无异于“亮剑”,然则细节方面照样要推敲一下。此外,我们不克忘怀,宁德时代也有本身的“无钴”手艺贮备,这是宁德时代5月11日发布2019年业绩时候透露的,但宁德时代照样对照谦逊,没有讲更多信息。


回头来说,如今车企首要用的三元锂电池为什么要用到钴?做到“无钴”难度在哪里?(提前交待一下,有些根蒂的常识,好比钴的储量情形、NCM照样NCA、523/622/811啥的,请先自行百度一下哈,我们直接说重点。)


实际上,钴的感化就是为了按捺锂电池的“镍锂混排”现象。因为,若是发生“镍锂混排”现象,那么三元锂电池里面的微观构造或者就彻底发生杂沓,会导致电池寿命和容量大幅缩短,甚至发生另外危险。


除此之外,钴还能够降低材料的阻抗值,提高材料电子电导率,改善倍率机能、降低电芯内阻等等,原则上是弗成替代的。并且,因为钴太贵了,就算因为特斯拉的原因大跌,电解钴如今也要25万元/吨,并且储量少又架不住络续增进的需求,所以特斯拉这种能狠心烧钱的主,才想着把钴给去了。


那么,蜂巢是经由什么手段来达到“无钴”的呢?


第一个,是阳离子掺杂手艺。也就是经由提高材料的上限电压,将能量密度提高40%(比拟磷酸铁锂)。蜂巢说本身采用了“两种化学键能更大的元素”来替代钴,能够在4.3~4.35V高电压下不乱工作,能量密度提高并且成本降低。


第二个是单晶手艺。单晶的颗粒强度更强,构造加倍不乱,耐压力强度能够提高10倍。这么说吧,单晶电芯寿命能够比多晶高镍三元凌驾70%。此次综合来看,就像蜂巢能源市场总监郝雷明确认的,是用了尖晶镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)做正极材料。



其实,之前就有好多人测验用包罗尖晶镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4在内的尖晶石锰酸锂LiMn2O4、富锂锰基Li2MnO3、镍酸锂LiNiO2等正极材料来替代钴,不外大多数正极材料在高温机能、能量密度和轮回寿命上不如三元锂电池。


第三个算是黑科技——纳米收集化包覆。经由在单晶外观包覆一层纳米氧化物,能够削减正极材料与电解液的副回响,有效改善高电压下的材料轮回机能。


然则,因为蜂巢对这三项手艺没有供应更多的细节,我们只有等来岁量产今后才能验证。


还有一个非常实际的成家问题要解决,就像真锂研究总裁墨柯说的,“镍锰酸锂材料最大的问题是今朝还找不到与之成家的电解液系统。现有的六氟磷酸锂电解液系统因为电压不敷5伏会被分化,电池也会随之失效。”蜂巢选择镍锰进行“无钴”冲破,成家的难度应该不会不考虑吧?



此外,我们从蜂巢的“手艺立异曲线”上能够看出,到2022年“无钴”电池的能量密度才能跨越三元锂电池,所以,我们不消盼望太高。并且,2022年,真正的竞争敌手会来。


“无钴”照样“四元”?


要说“无钴”是推翻性手艺,生怕谈不上。为什么这么说?因为,“无钴”从手艺上来说难度很大。早就有国表里专家说过,“钴元素在三元材估中短期内无法完全消弭替代。”并且,前瞻手艺研发和量产落地是两回事,究竟NCM811电池都才刚起头应用。


凭据研究机构EVTank最新的数据,本年1~4月国内三元锂电池装机量占比升至72.87%,而磷酸铁锂电池(LFP)进一步跌至22.93%,锰酸锂电池(LMO)以及其他电池加起来占的比例不足5%。所以,三元锂电池今朝的地位照样非常稳定的。


此外,2月份的一次业内座谈会上,行业人士也就特斯拉的“无钴”说法进行了商量,并认为:



首先,特斯拉所讲的“无钴电池”也许率指的是磷酸铁锂(LFP),包罗国外媒体也已经确认过这件事。并且,就算特斯拉真的用“无钴”正极材料锂电池,年削减的钴用量不外几百吨。而2020年全球钴消费量估计增进11%至14.8万吨,2020~2025年时代估计连结7%摆布的年均增速,是以特斯拉的手艺路线转变,其实对钴消费的整体影响相对有限。


其次,现阶段国内没有一家企业能够实现真正意义的无钴正极材料的批量化生产和发卖。而行业人士也认为,特斯拉选用磷酸铁锂首要是基于成本考虑,并不料味着三元电池的机能存在问题。换芯后,低配版Model 3估计电池成本将下降20%~30%,初期整车成本估计下降2万元以上。这也意味着其售价会降到25万元摆布。


此外,我们不光要看蜂巢如许的国内电池企业在做什么,也要看看它们的国际敌手们在做什么。事实上,更多企业正在结构镍钴锰铝(NCMA)“四元”锂电池。而领军的通用汽车,本年3月发布了自立研发的Ultium动力电池包。


Ultium应该算是第一种将量产的NCMA四元锂电池,经由到场铝,能够将电池中的钴含量降低约70%,这种电池包涵量比传统圆柱形电池包多20倍,续航里程可达到400英里(约650公里)或更高。并且,为顺利实现推进产能扶植,通用汽车与LG化学合资23亿美元(约合人民币162亿元)成立合资公司Ultium Cells LLC,来进行结合研发和生产。



而凭据客岁7月份的“蜂巢能源品牌计谋规划及产物发布会”的内容,蜂巢本身也在斥地NCMA四元锂电池的项目,然则还处于概念性阶段,2018年9月蜂巢公司立项,其时估计2019年岁尾完成材料的前期斥地,2020年12月规划完成材料切实定,并估计在2022年11月达到四元电芯商品化量产。从时间上来说,会比“无钴”还要慢一些。


但不管怎么说,四元锂电池一旦成功量产,冲击性照样很高的。电池组的成本也能降低好多,将会下降至100美元/kWh(约合694元/kWh),也就是真正能匹敌燃油车成本的最终方针价钱。这对于蜂巢发布的“无钴”镍锰酸锂电池来说,或者是最主要的敌手。


中国科学院物理研究所李泓博士说过,“电池是一个很复杂的系统,一个新材料的贸易化,必需要所有配套材料同步刷新,这自己就是一个相对复杂、长周期的斥地;而产物斥地完成后,还有小试、中试、量产,时代络续批改也是一个漫长过程,是以,电池手艺刷新的确是一个相对迟缓的事情。”



同样我们来看蜂巢,固然已经完成了“无钴”电池的手艺攻关,今朝还只是一个“概念产物”,从过程来说,“无钴”电池客岁岁尾完成材料斥地工作,本年3月完成材料系统优化和4月的材估中试,发布会今后,要到8月系统定型,再经由各类靠得住性及机能等验证之后,2021年11月实现无钴电芯量产,速度已经算是相当快的了。


是以,“无钴”电池的落地需要1~2年时间是毋庸置疑的,过于高调的宣传会拔苗助长,我们在此之前照样应该踏扎实实地做好根蒂工作。再说,无论是“四元”电池照样“无钴”电池,都不是最终的解决方案。我们能够看看蜂巢的手艺成长曲线图,最终它的方针照样要走到固态电池上去的。


王小西

比天空更空阔的……

THE END

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