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從比亞迪的刀片電池“出鞘安天下”，到廣汽集團(tuán)的石墨烯超級電池即將量產(chǎn)，再到今天要說的蜂巢新能源無鈷電池進(jìn)入量產(chǎn)，最近圍繞新能源動(dòng)力電池的技術(shù)革新，可以說一件比一件振奮人心。
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5月18日，蜂巢能源科技公司在《無鈷·芯未來》線上發(fā)布會上帶來了基于無鈷材料的電芯產(chǎn)品——NMx無鈷材料。與此同時(shí)，還一并亮相了兩款無鈷電池產(chǎn)品，續(xù)航最高可達(dá)880km，并公布了具體的量產(chǎn)時(shí)間。
這就意味著，隨著這兩款電芯的發(fā)布，無鈷電池正式進(jìn)入量產(chǎn)倒計(jì)時(shí)，動(dòng)力電池?zé)o鈷時(shí)代也正式宣告來臨！
關(guān)于無鈷電池的消息，其實(shí)并不是平地起驚雷的突發(fā)新聞，反而是一個(gè)被炒了很久的“哥德巴赫猜想”。“網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)了‘無鈷就是磷酸鐵鋰’的解讀，我們要來正名，蜂巢能源的無鈷是在鎳鈷錳三元材料中去掉了鈷元素?！狈涑材茉纯偛脳罴t新的這句開場白，直接道出了蜂巢能源無鈷電池在技術(shù)路線上的不同。其實(shí)，早在疫情期間，特斯拉將研發(fā)無鈷電池的消息就已經(jīng)是甚囂塵上，一時(shí)間資本市場被激起層層浪花，鈷概念的股票紛紛大跌，而主打磷酸鐵鋰電池的概念股們，卻是春風(fēng)得意馬蹄急。
然而沒過兩天，特斯拉在一次回復(fù)用戶時(shí)表示，“請留意4月（或推遲至6月）的電池發(fā)布會，無鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰?！?br>顯而易見的是，本次蜂巢能源帶來的無鈷電池，就沒有走磷酸鐵鋰的尋常路，而是繼續(xù)堅(jiān)持了鎳錳元素的獨(dú)特路線。
作為曾經(jīng)最佳的“電池伴侶”，為何如今又變成人人喊打的過街老鼠，最主要的原因，還是鈷元素的稀缺性。鈷在地殼中的含量較低，豐度僅為 0.0025%，全球陸地鈷的儲量約為710 萬噸，區(qū)域分布卻十分集中，剛果(金)在全球鈷儲量的占比為 52%，其他國家和地區(qū)儲量占比則較低。在全球目前的鈷元素消耗中，約50%左右用在鋰電池上，包括車用鋰電池以及消費(fèi)類電子用的鋰電池。數(shù)據(jù)顯示，每一部手機(jī)大約會用到10克左右的鈷，特斯拉純電動(dòng)車大約每輛會用到13公斤的鈷。隨著新能源汽車的迅猛發(fā)展，鈷的需求量也在持續(xù)激增。如果不考慮回收，2026年以后，鈷就將供不應(yīng)求。當(dāng)然，稀缺的鈷資源也帶來社會問題，由于童工和手挖礦了，鈷的開采一度被國際人權(quán)組織討伐。一份來自國際赦免法庭“關(guān)于鈷貿(mào)易中侵犯人權(quán)行為”的報(bào)告中曾指出：兒童開采的鈷，最終成為了蘋果，微軟，特斯拉和三星等知名科技公司的產(chǎn)品。“稀缺”帶來的除了難以支撐新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的焦慮，還逼出了日益走高的價(jià)格，且波動(dòng)巨大。中國汽車動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟副秘書長王子冬表示：“電動(dòng)車的發(fā)展在延續(xù)鋰電池技術(shù)路線的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)了很多問題，比如熱失控、內(nèi)短等。電動(dòng)車用的電池和3C消費(fèi)電子類用的電池體量完全不一樣，前者的個(gè)別電池出現(xiàn)問題時(shí)會出現(xiàn)連鎖反應(yīng)。并且，資源方面也出現(xiàn)了問題，鈷的價(jià)格從8萬/噸漲到了最高60萬/噸，大家都在做努力降低鈷的占比?！?/span>在“去鈷化”的路線上，業(yè)內(nèi)存在低鈷和無鈷兩條路徑，按照上文的邏輯，無鈷才是終極目標(biāo)，也是本次蜂巢能源無鈷技術(shù)的變革意義所在。目前鈷元素在正極材料中主要起兩個(gè)作用，減少鋰鎳混排和抑制充放電過程中的相變，從而提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。如果減少鈷的用量，提高鎳的含量，會導(dǎo)致鋰鎳混排，從而造成鋰的析出，并且無法抑制鎳的相變，降低循環(huán)性能。這意味著，要做到真正無鈷，就必須要解決無鈷層狀材料的鎳鋰離子混排以及循環(huán)壽命問題。蜂巢能源總裁楊紅新介紹，實(shí)現(xiàn)突破無鈷技術(shù)瓶頸，蜂巢能源主要采用了三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，分別是陽離子摻雜技術(shù)、單晶技術(shù)和納米網(wǎng)絡(luò)化包覆。采用陽離子摻雜穩(wěn)定氧八面晶體結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可以提高材料上限電壓，從而實(shí)現(xiàn)能量密度比磷酸鐵鋰提高40%，減少了鋰鎳混排，大幅度改善了材料的穩(wěn)定性，并可以在4.3-4.35V電壓下穩(wěn)定工作使能量密度提高，降低成本。其次，單晶技術(shù)可以改善安全性和壽命，單晶與多晶相比具有更強(qiáng)的顆粒強(qiáng)度和更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，耐壓力強(qiáng)度提高10倍，電芯壽命可以比多晶高鎳三元高出70%。同時(shí)，蜂巢能源無鈷電池采用了納米網(wǎng)絡(luò)化包覆技術(shù)。三角網(wǎng)絡(luò)是韌性最高的結(jié)構(gòu)，合成過程中在單晶表明包覆了一層納米氧化物，可以減少正極材料和電解液的副反應(yīng)，有效改善了高電壓下的材料循環(huán)性能，再加上蜂巢能源引以為傲的“疊片設(shè)計(jì)"，其有效提升了電芯內(nèi)部的體積空間利用率，層狀結(jié)構(gòu)可以使極片的平整度更好、應(yīng)力更均勻、膨脹變形更小，該設(shè)計(jì)可以使無鈷電芯的能量密度再提高5%，循環(huán)壽命再提升10%。在制造工藝方面，蜂巢能源，還主打“車規(guī)級AI智能電池工廠”，車間的重要工序?qū)Νh(huán)境的潔凈度要求達(dá)到了萬級水平，核心工序甚至達(dá)到千級。在PACK層面，蜂巢能源采用矩陣PACK設(shè)計(jì)（類似寧德時(shí)代CTP方案），將電池包劃分為兩個(gè)矩陣網(wǎng)格，將長度可達(dá)600mm的薄片無鈷電芯，規(guī)則排列在網(wǎng)格內(nèi)，在電池包內(nèi)部組成大型矩陣模塊。通過該設(shè)計(jì)，可以做到80%的成組效率。基于上述技術(shù)，蜂巢能源本次發(fā)布了兩款無鈷電芯產(chǎn)品，一款主打長壽命，另外一款主打長續(xù)航。其中，第一款無鈷電池基于590模組的電芯設(shè)計(jì)，容量為115安時(shí)，電芯能量密度達(dá)到245瓦時(shí)/公斤。它是在通用化電芯尺寸設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上完成的，能夠搭載到目前大部分新的純電平臺上，在整車端能夠?qū)崿F(xiàn)15年120萬公里的質(zhì)保，預(yù)計(jì)在2021年6月份推向市場。第二款是L6薄片無鈷長電芯，容量226安時(shí)，官方表示其正在與汽車企業(yè)合作開發(fā)，在矩陣式PACK設(shè)計(jì)支持下，是全球第一款可以實(shí)現(xiàn)880公里的續(xù)航里程的車型，預(yù)計(jì)可以在2021年下半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。隨著新能源汽車行業(yè)的蓬勃發(fā)展，各大車企如今紛紛Allin新能源產(chǎn)業(yè)鏈。而在新能源的核心技術(shù)——電池技術(shù)上，各家仍然難言誰能夠形成真正的技術(shù)壁壘，比較好的消息是，經(jīng)過長期的探索，如今的電池技術(shù)，正由一點(diǎn)點(diǎn)的量變，沖擊最終的質(zhì)變，這些技術(shù)的突破，才是打通新能源車市場化的臨門一腳。蜂巢能源此次率先量產(chǎn)的無鈷電池，對于行業(yè)的重要性來說，無疑是里程碑式的。不僅僅是徹底的消除了鈷對行業(yè)發(fā)展的掣肘，在續(xù)航表現(xiàn)上，也帶來了突破。 
