鈷材料價格一度瘋長，動力電池企業(yè)試圖找到無鈷路徑

2019年新能源汽車補貼政策大幅退坡，讓車企和動力電池企業(yè)皆受到沖擊，主機廠紛紛進一步壓縮動力電池成本，這對動力電池供應商提出更高的要求。

近年來，作為電動車鋰離子電池的關鍵原料，鈷材料由于資源稀缺性，加上不少寡頭礦產公司正在大量囤積鈷，價格不斷上漲。根據生意社數據監(jiān)測顯示，2016年年底至2018年4月間，鈷價曾從20萬元/噸一路飆升至逾66萬元/噸最高點。隨后，由于電池廠商降低鈷的用量、無鈷電池技術路線的提出以及鈷產量的上漲，鈷價有所回調。但從長期來看，根據國際能源署（IEA）預估，到2020年全球電動汽車數量將由2017年的370萬輛增長至1300萬輛，市場對于鈷、鋰、銅等金屬的需求可能會增長十倍，剛果（金）新礦業(yè)法也可能導致鈷生產成本和售價的增加。從能源戰(zhàn)略方面來考慮，鈷資源的稀缺性迫使企業(yè)降低鈷的用量。

隨著新能源汽車的普及，汽車廠商和電池廠對電池去鈷化的呼聲也越來越強。目前，一些企業(yè)在不斷降低鈷在三元鋰電池材料配方中的比例，甚至已開始研發(fā)無鈷電池。

為了減輕對鈷材料的依賴，三星SDI已對鋰離電子電池配方進行了微調，目前正在改良技術試圖將鈷完全剔除，去年松下也已宣布將研發(fā)無鈷電池，其預計，該技術將在未來2~3年內在量產車中應用。大眾汽車集團正在系統(tǒng)地減少電池的鈷含量，計劃在將來三到五年內將其減少至5%，并致力于最終實現電池無鈷化。最近，國內蜂巢能源科技有限公司（下稱“蜂巢能源”）也面向全球首發(fā)了無鈷材料和四元材料的電芯產品。蜂巢能源方面稱，無鈷電池已具備量產條件，計劃將在2020年第三季度實現量產，其性能可以達到NCM811同等水平，電芯BOM成本可以降低約5%。

不過，從目前整個行業(yè)的情況來看，無鈷電池仍處于研發(fā)階段，為了降低鈷含量，國內電池企業(yè)大多選擇的是高鎳811的技術路線。包括比克電池、國軒高科、寧德時代、比亞迪等企業(yè)，均在高鎳811電池領域展開積極的布局。通過提升鎳的比重，不僅能提升電池能量密度，也降低了鈷的含量，從而降低了電池成本，但這種路線仍然難以擺脫對鈷的依賴。

而無鈷電池的實現可以通過創(chuàng)新研發(fā)使鈷在三元鋰電池材料配方中的比例降至為零。此外，通過研發(fā)富鋰錳基材料也可以實現，富鋰錳基材料具備工作電壓高和克容量高特點，且成本比三元材料低。目前，富鋰錳基材料的用鈷量在持續(xù)降低，最終可以實現低鈷或無鈷。遨優(yōu)動力總經理陳光森認為，隨著未來高電壓電解液技術的成熟，富鋰錳基動力電池將成為未來高比能鋰動力電池的主流產品。

“富鋰錳基這種材料成本極低，但是循環(huán)壽命是一大問題，而且富鋰錳基的正極容量較高，沒有很好的負極材料可以匹配，所以這種材料是全固態(tài)電池的理想材料，因為固態(tài)電池可以用金屬負級，配合在一起可以發(fā)揮最佳的性能。但是如果把富鋰錳基和普通的石墨配到一起，電池容量密度仍然上不去，因為會受負極制約，仍然有很多的技術問題要解決。”蜂巢能源總經理楊紅新對記者表示。

不過，通過三元鋰電池材料衍生出來的無鈷電池，其結構穩(wěn)定性會在一定程度上受到影響。作為鋰電池的重要原料之一，鈷能夠明顯提升鋰電池的能量密集度。為了替代鈷，電池廠商往往會增加鎳的使用量來提升電池的能量密度。但鎳的使用量增加之后，會導致相應的電極材料的結構穩(wěn)定性降低，進而影響到電池循環(huán)壽命和安全性。此外，有行業(yè)觀點認為，當鈷含量減少后，鎳含量就會相對上升。電池不能有效地冷卻，更易過熱，從而導致自燃。雖然這種風險相對較低，但一旦發(fā)生就會引起重大安全問題。此外，低鈷配方需要在特殊的干燥環(huán)境中生產，這也需要額外成本。

在楊紅新看來，取消掉鈷元素所產生的不是安全問題，而是結構穩(wěn)定性和循環(huán)壽命問題?！耙驗殁捠腔瘜W鍵上穩(wěn)定結構的，取消鈷后結構會發(fā)生變化。但是可以通過攙雜其它元素來實現化學鍵的穩(wěn)定，比如說鈦等其他元素。通過實際的測試來看，無鈷電池的BSC、熱失控的數值是好于811的，循環(huán)壽命也與811處于同一水平?！?/p>

楊紅新還談到，引起電動車自燃的原因較為復雜：一是制造缺陷，電池內部夾有異物，頻繁使用后刺穿隔膜會造成的短路、著火；二是負級離子不斷嵌入、慢慢漲出，突然刺穿也會著火。第一類問題可以通過高度自動化的工廠、控制以及全面在線監(jiān)測等手段來降低不良率。但第二類問題通過技術手段很難預測，目前仍很難解決。如果這個問題解決了，可以解決很多不明原因的自燃。

“從當前來看，高鎳低鈷仍然是主要發(fā)展方向，短期內無鈷電池仍難成為主流。無鈷電池的研發(fā)要以保證安全和質量為前提，配方比例的改變會帶來一定的挑戰(zhàn)?！彪姵仡I域專家曹國慶對記者表示。

(責編：肖蒙蒙)

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