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电池制造商押宝无钴技术

   日期:2020-05-20     来源:中国能源报    浏览:1948    评论:0    
金属钴正在成为影响未来动力电池发展的关键原材料。随着新能源汽车补贴逐年退坡,企业在追求电池高能量密度以保证较高补贴的同时,还使出“浑身解数”降低电池生产成本,以保持在市场上的优势。其中,不断降低钴的用量成为不少企业的选择。

争相布局无钴电池

5月11日,宁德时代董事长曾毓群在公司2019年网上业绩说明会上公开表示:“公司有自己的无钴电池技术储备,目前研发进展顺利,正在想办法搞好供应链。这是一个全新的、颠覆性的产品。”

早在今年2月,路透社就曾报道,特斯拉与宁德时代商讨在中国工厂使用无钴的磷酸铁锂电池事宜。若顺利实施,该款磷酸铁锂电池将首次被用于特斯拉在中国生产Model 3车型。

会上,曾毓群也承认了这一事实。他说:“公司与特斯拉的技术团队很早就有沟通对接,供货时间大概在今年下半年。我们在磷酸铁锂电池和三元锂电池方面都有先进的产品,供货不限于磷酸铁锂电池或三元锂电池,具体供货产品取决于市场需求。”

钴是动力电池生产制造的关键原料,价格昂贵。目前钴价维持在25万元/吨左右,且呈上升趋势。为降低动力电池成本,研发无钴电池成为企业发展的重要推手。领先于宁德时代,已有企业推出了相关产品。

2019年7月,长城汽车旗下子公司蜂巢能源发布无钴材料的电芯产品。无钴材料性能可以达到三元锂电池811型同等水平,材料成本降低5%-15%,电芯成本可降低约5%。

同时,松下、LG、中航锂电等都将无钴电池技术作为研发方向之一。2019年底,IBM表示,旗下实验室研发的无钴电池获得突破性进展,已找到其他金属材料代替钴。为加速商业化,目前已与产业链上下游达成合作。

尚未实现规模化商业化

宁德时代并未透露公司无钴电池的具体技术路线。但在市场看来,不管是宁德时代,还是其他电池企业,要想实现无钴电池商业化、规模化生产和销售,还有很长一段路要走。

目前,已知可行的无钴电池技术方案包括:使用其他金属代替钴、精细调控高镍材料组分等。在电池高镍化趋势渐明的背景下,不断提升镍含量,同时降低钴含量成为多数电池企业的选择。

经过近几年的发展,三元锂电池中镍、钴、锰的比例已经从最开始的1:1:1,发展到3:3:3,再到5:2:3,直至目前的8:1:1。钴、锰用量一直在降低。811型电池钴含量大约在10%左右。甚至有产品的镍含量可以达到93%,钴含量在3%左右。

虽然此类电池具有更高的能量密度,更低的成本,以及更轻的重量,但是其稳定性和安全性也大打折扣。

据了解,钴有稳定材料结构的作用,是电池不可或缺的关键原料。钴的含量越高越能有效减少阳离子混排,降低材料阻抗值,提高材料电子电导率,改善倍率性能,降低电芯内阻。而目前无钴电池技术仍未完全成熟,一旦温度过高,容易引起燃烧。

业内人士称,截至目前,国内三元锂电池企业尚未实现无钴电池的规模化生产和销售。然而,有分析机构认为,现今高镍低钴电池可以说已经在客观上实现相对“无钴”。如此看来,现阶段,电池企业还无法完全抛弃这个奢侈的金属原材料。

平衡能量密度和安全性

对于动力电池而言,市场上的需求主要体现在高能量密度和安全性上,兼顾两者才是赢家。无钴的磷酸铁锂电池安全性更强但能量密度相对稍低,低钴的三元锂电池能量密度优势明显但稳定性稍差。

在所有技术路线中,业内认为能兼顾两者的,是被称之为下一代动力电池解决方案的固态电池。固态电池具有不可燃、不腐蚀、不挥发、不漏液等优势,安全性高。同时,固态电池使用金属锂做负极,匹配高电压正极材料,可进一步提升能量密度。全球范围内有超20家企业表示拟布局或已经涉及固态电池技术的开发。

值得注意的是,不只磷酸铁锂电池和三元锂电池可以选择无钴路线,无钴化也是固态电池的技术方向。2019年10月,雷诺汽车高级副总裁Gilles Normand公开表示,到2025年,公司旗下新能源汽车可能会使用钴含量为零的固态电池。但目前受技术及成本制约,无钴固态电池也还未跨过规模化生产的门槛。

此外,特斯拉无钴电池技术路线也让市场充满好奇。兴业证券预计,除了上述提及的与宁德时代合作开发的无钴磷酸铁锂电池外,还包括特斯拉子公司Maxwell自主研发的“新型高镍正极+预锂化负极+干电池技术+超级电容”无钴锂离子电池。

无钴电池技术商业化竞争的序幕已经拉开。 
 

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