长城抓住了电池无钴战争的先机

前沿车市2020-05-21

钴实在太贵了,谁能真正三元电池去钴,谁得天下。

5月18日,蜂巢能源科技公司在《无钴·芯未来》线上发布会上,发布了两款无钴电池,可以实现最高达880公里的续航里程。

第一款电池是基于590模组的电芯设计,容量为115Ah,能量密度为245wh/kg,能够匹配绝大部分纯电平台,最大特点是具备有出色的循环寿命,使得电芯在整车端能够实现15年120万公里的质保,期望在明年6月份推出。

而另外一款电池是L6拨片无钴长电芯,容量为226Ah,这是一款联合研发产品,能量密度高达245Wh/kg,在矩阵式PACK设计支持下,可实现880公里续航,期望在明年下半年实现量产。

近年来无钴电池概念被炒得火红火热,无钴电池技术也被誉为是汽车电池的未来。

为什么大家都奔向无钴之路?

原因其实很简单,钴越来越贵,越来越少。

从目前的汽车电池的分类来看,主要分为磷酸铁锂和三元锂两种技术路线。前者目前主要研发者是比亚迪,该电池天生无钴,最新一代的超级磷酸锂刀片电池将会搭载在汉上,这种电池相比起三元锂安全一些,不过电池密度偏低,从目前汉的信息来看,电池系统能量密度为140Wh/kg(能量密度已经较以前提升 50%)。所以,目前市面上装机电池仍然以三元锂为主,今年1-4月占国内电池装机量72.87%。

既然三元锂电池装机量这么大,那么它的原材料来源、价格就显得非常重要。三元锂电池中,阳极采用了镍钴锰三种材料,其中钴这种材料在地表中含量只有 0.0025%,全球陆地钴的储量约为 710 万吨,而且非常集中在刚果(金)。

你随便百度一下都知道这是一个局势动荡的国家,采矿成本越来越高,随着电动车越卖越多,造成钴资源越加稀缺,钴的价格从2016年开始一飞冲天,如果不算回收,那么钴矿很可能会在2026年被掏空,自此去钴电池就成为了大家努力的方向。

为什么大家都不用磷酸铁锂?

其实也并不是大家都不去用,只是用的人特别少。据说特斯拉在未来将会使用宁德时代提供的磷酸铁锂电池,以增加国产率和降低制造成本,宁德时代也表示有这技术的储备。磷酸铁锂有很多好处,而且相比起三元锂电池更为安全,关键还更便宜。比亚迪表示,他们手上的超级磷酸铁锂刀片电池的价格将比三元电池便宜20%,即每十度电便宜 2000 元。以每辆车 70 kwh 电池容量计算,一辆车的电池成本将下降 1.4万 元。

但它的硬伤也不少,除了容量之外,刀片电池劣势是电芯长度太长,在实际设计、制造和应用上,技术挑战和难度很大,它可以是过渡方案,但最终方向还是三元锂电池无钴化。

从目前的三元锂电发展来啊看,钴的含量已经非常低,特斯拉甚至宣称其电池含钴量只有3%。对于三元锂电池的完全去钴,今年两家动力电池巨头都发布了最新信息。据媒体透露,特斯拉或许会在“电池日”上发布一种新型的无钴电池技术,而该技术并非容量较低的磷酸铁锂技术。

而特斯拉已经于去年收购了一家名为Maxwell的电池制造商,所以特斯拉自制电池只是时间上的问题。而作为特斯拉电池供应商之一的宁德时代也宣称,已经有自己的无钴电池技术储备,目前研发进展顺利,正在想办法完善供应链,并且强调“是一个全新的、颠覆性的产品”。

所谓去钴可能只是寻找替代材料

可能有人会问,直接抽走三元材料镍钴锰中的钴行不行?问这个问题之前,大家先要搞清楚钴的作用。镍钴锰锂离子电池三元体系中,三种元素各司其职,其中钴是活性物质,既能稳定材料的层状结构,又能减小阳离子混排,便于材料深度放电,从而提高材料的放电容量。

假设将钴抽走,就会变成二元材料——镍锰酸锂。这种材料其实已经存在很长一段时间,不过这种材料的电压会变大,电量会增加,并不适合电动车使用,需要匹配适合电解液。所以所谓的去钴不是直接把钴拿走,更准确的表达应该是寻找替代品。

那蜂巢是怎么做到去钴的呢?

实现突破无钴技术瓶颈,蜂巢能源有三项技术极为关键,分别是阳离子掺杂技术、单晶技术和纳米网络化包覆。

阳离子掺杂技术:采用两种化学键能更大的元素掺杂到材料中替代钴,通过强化学键稳定氧八面体结构,减少锂镍混排,大幅改善了材料的稳定性,可以在4.3-4.35V电压下稳定工作,实现能量密度比磷酸铁锂提高40%。

单晶技术:电池在极片制作过程中,为了在有限的壳体空间内加入更多的活性材料,单晶材料在辊压过程中具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,耐压力强度可以提高10倍。正是这种稳定的晶体结构,为无钴材料带来超长的使用寿命,电芯寿命可以比多晶高镍三元高出70%。

纳米网络化包覆:单晶表面包覆一层纳米氧化物,可以减少正极材料与电解液的副反应。该技术可有效改善高电压下的材料循环性能。

去钴,说到底是为了降低成本,但蜂巢能源此次只是发布了“无钴”电池,并没有公布价格。据蜂巢能源对媒体透露,其无钴电池能量密度和三元基本相当,安全性比三元好,但是不如铁锂,成本有望做到和铁锂差不多,或者略高一点点,肯定比三元要低。

发布会之后,蜂巢无钴电池马上就迎来质疑的声音。有业内人士表示:在理论上,如果真正意义上的三元去钴电池能量密度应该比三元电池高,而蜂巢能源的无钴电池能源密度只是介于三元和磷酸铁锂之间。所以这究竟是真正的技术突破,还是一种概念误解,还需要进一步验证。

前沿君

其实,三元去钴的概念是从特斯拉和宁德时代开始炒起来,但第一个发布的企业却是长城汽车旗下的蜂巢能源。从目前国内的新能源车电池布局来看,电池装车量头三名的企业分别是宁德时代、比亚迪、国轩高科。虽然暂时无法判断蜂巢能源无钴电池的实力,但从它信心满满抢闸发布来看,恐怕实力也不容小觑,或许能在头三位抢上一把交椅。

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