作者：小龍

出品：電動勢（wxid-dianxiaoer01）

近幾個月，有關(guān)動力電池“無鈷”的話題被推到高點。

2020年2月，有消息稱特斯拉與寧德時代在洽談可能使用無鈷電池。

2020年5月11日，寧德時代發(fā)布說明會表示，除磷酸鐵鋰外，他們還一直有“無鈷電池”的技術(shù)儲備。

2020年5月18日，蜂巢能源（前身為長城汽車動力電池事業(yè)部）率先發(fā)布了基于全新NMx正極材料打造的無鈷電池產(chǎn)品。

2021年7月16日,蜂巢能源在江蘇舉行了首款無鈷電池量產(chǎn)下線儀式。這意味著全球首款無鈷電池走出實驗室, 正式實現(xiàn)量產(chǎn), 蜂巢能源由此成為全球首家突破無鈷電池技術(shù)難關(guān), 成功實現(xiàn)產(chǎn)品量產(chǎn)的動力電池企業(yè)。

2021年8月29日，第二十四屆成都國際車展開幕。蜂巢能源在展會上舉行發(fā)布會，宣布其開發(fā)的全球首款無鈷電池包正式搭載長城歐拉首款SUV車型櫻桃貓，實現(xiàn)量產(chǎn)裝車，引發(fā)行業(yè)強烈關(guān)注。

圖1 蜂巢能源發(fā)布的無鈷電池

如此火爆的無鈷電池是不是說明動力電池行業(yè)從此進入無鈷時代呢？無鈷電池能否占據(jù)動力電池市場C位？磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池是否會失去其主導(dǎo)地位呢？

要搞清楚這些，得從以下幾個方面來解析：

1、無鈷電池具體是指什么？

無鈷電池，顧名思義就是不含鈷元素的電池。鋰電池的關(guān)鍵物質(zhì)有正負極、隔膜、電解液，而決定電池性能的關(guān)鍵要素，就是正負極的材料，目前95%以上的電池負極是石墨，幾乎沒有區(qū)別。但是正極材料就有很多種，鈷酸鋰（LCO）、錳酸鋰（LMO）、磷酸鐵鋰（LFP）、三元鋰（鎳鈷錳酸鋰NCM、鎳鈷鋁酸鋰NCA）等，不同的正極材料不僅影響了電池的性能，甚至直接決定了這款鋰電池的命名。

因此，只要是鋰電池的正極材料中不含鈷元素，都可以被叫做無鈷電池。盡管磷酸鐵鋰電池不含鈷，屬無鈷電池，但反過來說，無鈷電池并不局限于磷酸鐵鋰。如果三元鋰電池將正極（NCM、NCA）中的鈷（Co）元素完全替換掉，也可以叫做無鈷電池。

2、為什么要開發(fā)無鈷電池？

鈷元素作為三元鋰電正極材料之中的重要組成部分，并不參與電化學(xué)反應(yīng)，其作用在于提供穩(wěn)定材料的層狀結(jié)構(gòu), 而且可以提高材料的循環(huán)和倍率性能。鈷由于受制于蘊藏量與開采量，使其成為戰(zhàn)略性的稀有金屬資源。由于鈷是最昂貴的元素材料，國際市場價格極其不穩(wěn)定，并長期保持在高位。正極材料中的鈷元素大約占整個電池成本的一半，比鎳、錳和鋁加在一起還貴。

根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局2020年數(shù)據(jù)顯示，目前探明的全球鈷資源儲量僅為692 萬噸，且屬于不可再生資源。全球鈷的資源儲量高度集中，主要分布在剛果（金）、 澳大利亞、古巴3個國家。剛果（金）的鈷儲量為360萬金屬噸，占全球鈷儲量的52%，居世界第1。在剛果（金）境內(nèi)的稀有金屬開采與沖突的武裝組織有關(guān)，導(dǎo)致該地區(qū)長期不穩(wěn)定，致使鈷價波動幅度較大。過去20年，鈷價高幅達到約48美元/磅（折合人民幣約86萬元/t）,低幅跌到8美元/磅（折合人民幣15萬/t），價格差距高達6倍，且出現(xiàn)多次暴漲暴跌的現(xiàn)象。2021年初開始，在新冠疫情、全球大范圍經(jīng)濟刺激計劃和全球電動車需求超預(yù)期的影響下，價格又一次快速上漲。

全球汽車電動化進程不斷加速，可以想象，倘若一種原材料儲量有限，那它的價格就會不斷攀升?；诖吮尘?，為了擺脫資源的約束，同時降低成本，全球電池供應(yīng)商、車企都在想方設(shè)法減少鈷在三元鋰電中的含量。無鈷是車企追求的終極目標。在提高正極之中鎳比例的同時，降低鈷含量，是提升電池能量密度和降低成本的好方法?！案哝嚨外挕背蔀楝F(xiàn)階段的大勢。

目前，比亞迪計劃在今年年底前將鎳鈷錳的比例調(diào)整至8:1:1。松下汽車電池部門的負責(zé)人表示，鈷在其三元電池中的比例已經(jīng)降到3％，未來希望將鈷在三元電池中的含量降至零，這項技術(shù)已經(jīng)在研發(fā)當中。五月初，特斯拉宣布其Model 3安裝的電池已經(jīng)極大地降低了鈷的含量，與此同時提高了鎳的含量，從而達到了有史以來最高的能量密度，并且實現(xiàn)了超強的耐熱性。日前，特斯拉CEO馬斯克在社交媒介上表示，在特斯拉Model3的電池中，含鈷量已經(jīng)降到不到3％。他們將繼續(xù)改進技術(shù)，爭取在下一代電池中完全拋棄鈷，改變“帶血的電池”的名聲。

圖2 2002—2021年Fastmarket 標準級鈷低幅價格趨勢圖

3、蜂巢能源發(fā)布的無鈷電池是什么？

不同于其他電池企業(yè)的“少鈷”電池，蜂巢能源正式對外推出的是“0”鈷電池新產(chǎn)品：115 Ah和L6薄片無鈷長電芯，是全球首家成功研發(fā)出無鈷電池的企業(yè)。無鈷化技術(shù)需要面對不少科研難關(guān)，而并非僅僅去掉鈷元素這么簡單。蜂巢能源發(fā)布的無鈷電池，有三項關(guān)鍵技術(shù)，其一利用離子摻雜技術(shù)，即采用兩種化學(xué)鍵能更大的元素摻雜到材料中替代鈷。另外兩種技術(shù)是單晶技術(shù)和納米網(wǎng)絡(luò)化包覆。

相比同級別的高鎳三元電池，蜂巢無鈷電芯具有高安全性、高能量密度、高循環(huán)壽命和低成本的核心優(yōu)勢。115 Ah能量密度達到245 Wh/kg，能夠?qū)崿F(xiàn)15年120萬公里的質(zhì)保。L6薄片無鈷長電芯容量為226 Ah，預(yù)計可以實現(xiàn)880公里的續(xù)航能力。循環(huán)壽命可達3000次以上，能輕松通過150℃的熱箱測試和140% SOC的過充測試，并擁有多項國際標準認證。

4、展想

作為全球最大的新能源汽車消費市場也是最大的鈷產(chǎn)品消費國，中國已探明的鈷儲量僅為8萬噸，占全球總儲量的1.14%，這就意味著我們要想大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)如果沒有解決鈷資源的有效方案，就只能依賴進口，這也是目前我國鋰電池行業(yè)面臨的最大的資源“卡脖子”難題。

無鈷電池的推出，確實將給產(chǎn)業(yè)鏈帶來重大變革，這并不是說動力電池的技術(shù)路線會大受影響，如今只是開端。磷酸鐵鋰、三元鋰電池技術(shù)路線仍然是主流。隨著寧德時代、比亞迪等頭部企業(yè)研發(fā)的新技術(shù)的加持，磷酸鐵鋰、三元鋰電的能量密度將會逐漸提升。但對于新能源汽車產(chǎn)業(yè)、動力電池行業(yè)，無鈷電池是技術(shù)的巨大進步。對于國內(nèi)外行業(yè)競賽者，這也將形成正面的壓力。尤其對于中國電池企業(yè)來說， 眾所周知，長期以來電池材料的基礎(chǔ)創(chuàng)新和核心專利基本被掌握在歐美和日韓國家手中, 中國鋰電產(chǎn)業(yè)雖然在規(guī)模體量上領(lǐng)跑全球, 但在基礎(chǔ)材料創(chuàng)新上長期以來“步人后塵”。對此中國迫切需要一些原創(chuàng)性創(chuàng)新, 因為現(xiàn)在的市場競爭就是專利之戰(zhàn)、專利之爭。如果是做傳統(tǒng)的電池技術(shù), 那專利也是在美國。而我們自己開發(fā)的無鈷電池技術(shù), 突破了美國的專利。

中國作為新能源汽車的主導(dǎo)市場，未來伴隨補貼的全部退坡，政策對技術(shù)路線影響會越來越小，市場機制選擇下終將回歸到技術(shù)、成本等本身。動力電池“去鈷化”已成全球行業(yè)共識。在全球電動化快速發(fā)展的大潮下, 鈷資源的稀缺將嚴重威脅電動汽車的供應(yīng)鏈安全。無鈷技術(shù)讓行業(yè)擺脫鈷作為稀有資源, 面臨的價格高、資源少、受牽制的風(fēng)險, 有助于全球動力電池行業(yè)擺脫對鈷資源的長期依賴, 同時還可助力動力電池明顯降本。蜂巢能源有針對性提出全新的無鈷電池產(chǎn)品解決方案著實可謂勇氣可嘉。相信隨著中國新能源企業(yè)研發(fā)能力的不斷攀升，越來越多的掐脖子技術(shù)會被我們一一克服！