無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?

無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


  春天天過去,夏天即將到來,剛徹底和續續航焦慮的冬天說再見,不少電動車主卻更慌了。

  

無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


  就在2019年,幾場電動車自燃事件仍然讓人記憶猶新, 特斯拉燒完了蔚來燒,蔚來燒完了比亞迪燒——幾乎你常見的幾個新能源車企都爆出了真的假的各種自燃新聞,造謠者有,闢謠者也有,總之引發了輿論熱議,把新能源汽車的安全問題再一次端上了檯面。


  三元鋰電池是一種以鎳鈷元素作為正極材料,以錳鹽或鋁鹽來穩定化學架構的鋰電池,這其中的鎳可以提高材料活性和能量密度,它所以含量佔比不同,生產出的電池能量密度也不相同,但它的比例越高,整個電池能量密度也越高。而三元鋰電池正極中的鈷能穩定材料的層狀結構,而錳則可起到支撐作用,提供充放電過程中的穩定性。


無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


  實際上,電池技術在近幾十年中都未尋得質上的突破,在新能源車領域,隨著市場需求和補貼政策一年比一年更偏好長續航車型,導致在原來的高補貼時代三元鋰電池得到了一定程度的擴張。近些年,五百公里的純電動車續航已經令人索然無味了,動輒七八百公里續航的車勉強能佔了封面新聞,各大電池廠商拼了命地把自家的電池往多堆,而堆到車內空間無法再能高效放置之後,他們在材料上動開了腦筋。

  

  在新能源汽車以續駛里程為主要追求目標的情況下,如何壓榨動力電池的性能?電池廠商往往把高鎳的三元鋰電池電池作為自己的主要研發方向。

  

三元鋰電池路在何方?

  

  我們常聽說的523電池、622電池就是按鎳鈷錳三種材料佔比進行命名的,目前三元鋰電池的技術路線正極中的三種材料佔比調整是主要方向,只要提把電池正極材料中的鎳再提升一點,電池的存儲的電力就多一分。於是“532”到“622”基本過時了。他們甚至還研製出了所謂“811”電池:正極材料中鎳鈷鋁或鎳鈷錳按8:1:1的比例進行搭配的三元鋰電池,這類電池未來兩、三年內可能會被大規模應用。

  

無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


  鎳的高佔比,同時意味著材料中起穩定作用的鈷和錳佔比的減少,這兩種元素的減小降低了電池的穩定性和安全性,電池正極熱穩定性會變得更差,極易引發熱失控,而在遇到高溫、外力衝擊等情況時,高鎳電池更容易引發爆燃;而因為穩定性和安全性的下降,高鎳三元鋰電池的續航縮水也更加明顯。

  

無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


  推進高鎳電池,有廠商在能有效提升能量密度的無鈷電池上下了工夫,完全去掉金屬鈷在電池中的佔比,從而增加電池正極中鎳材料的佔比。截至2018年,特斯拉已將旗下搭載車型電池中的鈷含量降至2.8%,今年二月更與寧德時代合作無鈷電池,引發了一波概念股上揚。

  

“無鈷”為什麼這麼吃香?

  

  鈷,元素符號Co,在週期表中位於第4週期、第Ⅷ族,原子序數27。是製造三元鋰電池最重要的原材料,鈷全球儲量有一半在剛果(金),美國和歐盟已將鈷作為有爭議的礦物進行管制,並阻止企業在有爭議的地區開採礦物,毫無疑問,在全球範圍內,鈷礦都是一種戰略礦藏。


  這種戰略礦藏而由於電池需求量暴增,鈷的價格也扶搖直上,近幾月,鈷的國際交易價格已經逼近40萬元/噸,達到了歷史最高水平。

  

無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


  除了貴之外,鈷礦也談不上新能源汽車推崇的“環保”二字:輝鈷礦中含有砷,是世界衛生組織國際癌症研究機構公佈的一類致癌物,其化合物三氧化二砷就是我們古代常說的砒霜,剛果(金)那裡的礦工基本是在無保護的情況下手工開採,危險程度可想而知。


  目前來看,“無鈷”電池從製造工藝上來講有不小的難度,即便量產,其安全性也也很難讓人信服。不過,無鈷電池從字面上理解即是沒有鈷,所以一切沒有鈷的電池,都可以叫做無鈷電池。

  

  除了比亞迪的磷酸鐵路電池,你拎出家裡電驢上的鉛酸電池,也可以很理直氣壯地說:這是一塊無鈷電池。


無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?

 


無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


無鈷電池是三元鋰電池的又一次“革命”?


  動力電池的發展方向是高能量密度、高安全性和低成本。如果無鈷電池能解決安全問題,那麼將會是動力電池的下一個風口。但無鈷電池未來的走向如何?哪條技術路線最終將脫穎而出?

  

  我們拭目以待。


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