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动力电池能否做到无钴?

中国电池联盟 2021-01-15 08:30:48

据日经中文网报道,松下在1月12日(美国当地时间11日)举行的全球最大规模数字技术展——国际消费类电子产品展览会(CES)上表示,公司将致力于开发不使用钴的锂离子电池,并打算在几年内把目前低于5%的钴的使用比率降至零。

据了解,一辆新能源汽车的很大一部分成本来自于动力电池,而动力电池的一大成本则在于“钴”。但由于钴是稀有金属,价格昂贵,为了降低成本,动力电池企业纷纷开始了对于无钴电池的研发。

为什么要研发无钴电池?

目前动力电池分为磷酸铁锂电池和三元锂电池两种主流路线。磷酸铁锂电池本身不含钴,车企希望通过结构创新,来弥补其能量密度上的短板,例如,比亚迪的刀片电池号称“超级磷酸铁锂电池”,搭载刀片电池的电动汽车续航里程有望达到700—800公里。

三元锂电池按正极材料分类,有NCM(镍钴锰)和 NCA(镍钴铝)两种方案。钴能够明显提升锂电池的能量密度和电池寿命,防止电池过热和延长使用寿命。

虽然钴元素并不参与电化学反应,但是在高镍的同时,降低钴含量,是提升电池能量密度和降低成本的好方法。

不过,钴不仅昂贵还很稀缺——全球仅有710万吨钴储量,并且集中分布在刚果(金)。

为了减少对钴的依赖,特斯拉、蜂巢能源、宁德时代等国际主流动力电池企业都在进行低钴及无钴化的尝试。

龙头企业的去钴化尝试

特斯拉一直有着“无钴”的想法。去年2月18日,特斯拉表示将自主研发新电池,这种新电池的含钴量可能为零。当时市场预计,特斯拉所指的无钴电池为在中国市场已经应用多年的磷酸铁锂电池。 

在去年9月召开的特斯拉电池日上,特斯拉CEO马斯克表示,在新电池中,正极材料部门将会消除对钴的使用,转而依赖镍。这样做的好处是能够将成本降低12%。

去年5月18日,蜂巢能源在《无钴·芯未来》线上发布会上亮相了两款无钴电池。这两款电芯的发布,标志着无钴电池正式进入落地阶段,可以实现最高达880公里的续航里程。

据蜂巢能源总经理杨红新透露,蜂巢能源的无钴材料电芯产品,材料性能可达到NCM811同等水平,材料成本可降低5~15%,相应带来的电芯BOM成本也可以降低约5%,且会让材料不受战略资源影响。

去年12月2日,蜂巢能源在无锡举办了以“蜂启·领未来”为主题的国内首个电池日。电池日上,蜂巢能源正式宣布无钴电池接受预定,这意味着蜂巢能源的无钴电池将进入量产倒计时阶段。蜂巢能源或成为全行业率先实现无钴电池量产的电池企业。

宁德时代也曾在业绩说明会上表示,公司一直有无钴电池的技术储备。

无钴电池虽然“完美”,但也不是没有缺点,想要成为主流,还需要一段漫长的时间。

短期内还无法替代三元电池

有业内人士坦言,正极材料在提高镍含量、实现无钴化后,电池的能量密度达到了极限,会产生层状结构不稳定、倍率性能低、高电压条件下稳定性差等问题。

同时,低钴的镍钴锰811电池更容易发生安全事故。因为随着镍所占比例的增大,正极材料的热稳定性就会降低。当电池遇到外力冲击、过充、高温等情况时,引发热失控的概率越大。

一位专家表示,从整体来看,无钴材料的技术和性能还存在缺陷,要取代镍钴锰或镍钴铝的话,还要经过一段很长的时间。

一些企业也在探索通过用其他材料来代替钴的方法。据悉,格林美已经完成了从中镍、低镍到高镍的全系列的技术储备,公司正在探索开发铝、硼、镁元素来取代钴。

总之,未来5年,电池产业仍是三元电池为主、磷酸铁锂电池为辅的技术路线,无钴电池还无法在短期内替代三元电池。在无钴电池占领市场之前,钴还是必不可少的!

本文地址:https://auto.gasgoo.com/news/202101/15I70238340C501.shtml

文章标签: 特斯拉 电池
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