電池是電動汽車的核心,電池在很大程度上決定了電動汽車的成本能否下降、續航里程能否增加、安全性能否提升。
目前,隨著三(san)元鋰電(dian)(dian)池在乘用車的規(gui)模應(ying)用,金屬鈷(gu)作(zuo)為三(san)元電(dian)(dian)池一項關(guan)鍵原(yuan)材料,因全球礦藏儲量有(you)限且集(ji)中,“無鈷(gu)”電(dian)(dian)池成為一個重要的研(yan)究目標。影響鋰離(li)子電池(chi)成本控制(zhi)鋰(li)(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)四種主要(yao)元(yuan)素為(wei)鎳、鈷(gu)、錳(meng)和(he)鋰(li)(li)(li),這其中錳(meng)元(yuan)素儲(chu)量(liang)豐富(fu),價(jia)格(ge)低(di)廉,對(dui)正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)成(cheng)本的(de)影響幾乎(hu)為(wei)零,鎳元(yuan)素價(jia)格(ge)稍高,但是(shi)鋰(li)(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池并不是(shi)鎳的(de)主要(yao)用戶(hu),根(gen)據(ju)相關統計(ji)數據(ju),鋰(li)(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池正(zheng)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)生(sheng)產消耗的(de)鎳僅占(zhan)全球(qiu)(qiu)(qiu)Ni消費的(de)3%,因(yin)此鋰(li)(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池行業不會(hui)對(dui)全球(qiu)(qiu)(qiu)鎳供應鏈(lian)產生(sheng)大的(de)影響。碳酸鋰(li)(li)(li)價(jia)格(ge)雖(sui)然一度因(yin)為(wei)前期資(zi)本炒(chao)作出現大漲,但實(shi)際(ji)上鋰(li)(li)(li)資(zi)源在全球(qiu)(qiu)(qiu)儲(chu)量(liang)十分豐富(fu),據(ju)估計(ji)目前仍有60%的(de)鋰(li)(li)(li)資(zi)源尚未得(de)到(dao)勘探和(he)開發,隨著各大公司產能增(zeng)加和(he)大型(xing)鋰(li)(li)(li)礦的(de)逐漸發現,鋰(li)(li)(li)已經出現了供應過剩的(de)苗頭。而鈷(gu)才是(shi)真正(zheng)的(de)小(xiao)眾(zhong)元(yuan)素,據(ju)估計(ji)全球(qiu)(qiu)(qiu)的(de)鈷(gu)儲(chu)量(liang)僅為(wei)700萬噸,且分布集中,剛果(金)、澳大利亞和(he)古巴(ba)三國儲(chu)量(liang)占(zhan)據(ju)了全球(qiu)(qiu)(qiu)儲(chu)量(liang)的(de)70%,這也就導致(zhi)了鈷(gu)資(zi)源非常容易被控制和(he)壟斷,因(yin)此鈷(gu)價(jia)在2017年突破40萬元(yuan)/噸,極(ji)(ji)大的(de)增(zeng)加了鋰(li)(li)(li)離子(zi)(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池成(cheng)本。
隨著(zhu)新能(neng)源汽車的爆發,鈷(gu)價(jia)曾在一年中爆炒(chao)漲(zhang)幅(fu)超過125%,且價(jia)格多次(ci)出現(xian)沉浮波動(dong),因(yin)此鈷(gu)成為影響動(dong)力電(dian)池成本穩定性的重(zhong)要因(yin)素(su)之(zhi)一。
圖 近(jin)一(yi)年來(lai)鈷價大(da)幅波動正是在這樣(yang)的(de)(de)一個(ge)背景下包(bao)括特斯拉(la)在內的(de)(de)眾多電(dian)動(dong)汽車企業和動(dong)力電(dian)池(chi)、上(shang)游原材料企業都急切(qie)的(de)(de)希望在動(dong)力電(dian)池(chi)實現去鈷化(hua),以擺脫對鈷資源的(de)(de)依賴,有(you)效(xiao)的(de)(de)降低動(dong)力電(dian)池(chi)成本。目(mu)前無鈷電池(chi)的方案可(ke)能(neng)性有兩種:一是磷酸鐵(tie)鋰電池(chi);二是新型無鈷材料電池(chi)。1.比(bi)亞(ya)迪——無鈷“刀片電池(chi)”2020年1月11日,比(bi)亞(ya)迪董(dong)事長兼總裁王(wang)傳福首次公開(kai)證(zheng)實,比(bi)亞(ya)迪正在(zai)開(kai)發(fa)無鈷電池(chi)——“刀(dao)片電池(chi)”將于2020年首次量(liang)產(chan)。比(bi)亞(ya)迪推(tui)出的“刀(dao)片電池(chi)”就(jiu)屬于磷酸鐵鋰(li)電池(chi)。2020年5月18日,蜂巢能(neng)源(yuan)發布的兩款無鈷電池(chi)便屬于新型無鈷材料電池(chi)。第一款(kuan)產品(pin)是115Ah,能(neng)量(liang)密度達到245wh/kg;匹配590標準模組,能(neng)夠搭載到目前大(da)部分(fen)新的純(chun)電平臺上,這款(kuan)產品(pin)的電池包在整(zheng)車端(duan),能(neng)夠實現15年120萬(wan)公里的質保;這款(kuan)產品(pin)將在2021年6月份(fen)推(tui)向市場。第二(er)款產品(pin)是(shi)L6薄片無鈷長(chang)電芯,容(rong)量226Ah, 正(zheng)在(zai)與長(chang)城(cheng)的一款高端車型(xing)做(zuo)適配開(kai)發,搭載先進的矩陣式PACK設計(ji),可以實現880公里的續航。這款產品(pin)預計(ji)在(zai)2021年下半年推向(xiang)市場。從圖中可以(yi)看到,目前無鈷電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量密度還是(shi)會比三元鋰電(dian)池(chi)低一些(xie),但是(shi)在2022年(nian)會實現反(fan)超(chao)。2020年年初,有報道稱特(te)斯拉(la)將從寧(ning)德(de)時代采購“無鈷電(dian)(dian)池(chi)”,將用(yong)于(yu)(yu)國產(chan)特(te)斯拉(la)Model3和(he)國產(chan)特(te)斯拉(la)Model Y。而這(zhe)種(zhong)“無鈷電(dian)(dian)池(chi)”也(ye)是(shi)磷(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)(dian)池(chi)。磷(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)(dian)池(chi)優(you)勢在(zai)于(yu)(yu)安全(quan)性和(he)抗衰減能(neng)力強,劣勢是(shi)單位(wei)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)低。為解決(jue)這(zhe)一不(bu)足,寧(ning)德(de)時代的(de)TCP電(dian)(dian)池(chi)和(he)比亞迪的(de)“刀片”電(dian)(dian)池(chi)都采用(yong)了類(lei)似(si)的(de)技術(shu)途(tu)徑,即通過升級工藝,減少電(dian)(dian)池(chi)包零(ling)件數(shu)量(liang)并增加電(dian)(dian)芯總(zong)量(liang),在(zai)電(dian)(dian)池(chi)包總(zong)質(zhi)量(liang)不(bu)變的(de)前提(ti)(ti)下,提(ti)(ti)升電(dian)(dian)池(chi)包的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度(du)。4.國外企業(ye)在(zai)“無鈷電池(chi)”領(ling)域(yu)加強滲透雖然目(mu)前的(de)(de)無鈷研(yan)發方(fang)向有眾多不確(que)定性,但在降(jiang)本的(de)(de)大背景下,少(shao)鈷乃至無鈷已(yi)經(jing)是國內外(wai)不少(shao)電池企業(ye)都在進行的(de)(de)一個研(yan)發方(fang)向。2018年,松下(xia)汽車電池業務高管(guan)田村健二(er)曾表示,“我們(men)(men)已(yi)經(jing)在縮減鈷(gu)在電池制(zhi)造中的使用;不久的將來,我們(men)(men)將把鈷(gu)的使用降(jiang)低(di)到零。”2019年12月,IBM表示其(qi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)研究實驗室可(ke)能找到(dao)了(le)(le)新方法,能夠利用(yong)從海水(shui)中提取的(de)材料(liao),制造一(yi)種(zhong)不(bu)含(han)鈷、鎳(nie)和(he)其(qi)它重金屬的(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)。這種(zhong)電(dian)(dian)池(chi)(chi)不(bu)僅擁有高功率密度、高能量(liang)密度和(he)出色的(de)能源效率,還具備低易燃(ran)性(xing)的(de)電(dian)(dian)解質。為了(le)(le)加速這項技術的(de)商(shang)業化(hua),IBM目前(qian)已(yi)與(yu)梅賽德(de)斯·奔馳的(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)解質供應(ying)商(shang)Central Glass和(he)電(dian)(dian)池(chi)(chi)制造商(shang)Sidus達成合作(zuo)。鋰電池(chi)的發展(zhan)方(fang)向——從高鎳(nie)低鈷到(dao)無鈷無論是(shi)(shi)以“去(qu)鈷(gu)”為目標的(de)(de)(de)(de)“高(gao)鎳低鈷(gu)”三元鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi),還是(shi)(shi)技術(shu)(shu)升級的(de)(de)(de)(de)磷酸鐵鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi),都(dou)給動(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)技術(shu)(shu)路線的(de)(de)(de)(de)發展帶來了希望。隨著用(yong)戶對(dui)續航里(li)程要(yao)求的(de)(de)(de)(de)不斷提高(gao),目前(qian)來看,三元鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)仍是(shi)(shi)提升能量密度最(zui)好的(de)(de)(de)(de)解決辦法,高(gao)鎳低鈷(gu)是(shi)(shi)鋰(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)(de)必然(ran)發展趨(qu)勢,但(dan)短(duan)期內(nei)“鈷(gu)”仍是(shi)(shi)動(dong)力(li)電(dian)(dian)(dian)池(chi)中(zhong)無法替代(dai)的(de)(de)(de)(de)重要(yao)金屬材料(liao)。新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)刀(dao)片電(dian)(dian)(dian)池(chi),以及蜂巢能源即將(jiang)(jiang)發布的(de)(de)(de)(de)全新(xin)(xin)無鈷(gu)電(dian)(dian)(dian)池(chi),或將(jiang)(jiang)帶來新(xin)(xin)的(de)(de)(de)(de)顛覆,但(dan)實現(xian)最(zui)終的(de)(de)(de)(de)市場化(hua)和商業化(hua),最(zui)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)仍是(shi)(shi)技術(shu)(shu)和成本(ben)問題(ti)。