蜂巢能源最先公開宣布研發(fā)出無鈷材料及電池產(chǎn)品的企業(yè)

在“去鈷”的具體路徑上，尤其是對于“無鈷”短期內(nèi)是否真正可行，業(yè)內(nèi)還存在著一定的爭議。

續(xù)航里程和成本無法和燃油車正面PK，是阻礙電動汽車真正走向消費(fèi)市場的兩大“攔路虎”。

要解決這兩大難題，“密碼”在動力電池。

進(jìn)入2020年，關(guān)于動力電池新技術(shù)的“勁爆新聞”此起彼伏：特斯拉“無鈷電池”、通用和LG化學(xué)合作推出NCMA四元電池、寧德時(shí)代CTP電池、比亞迪刀片電池……

新技術(shù)百舸爭流，一方面映射出產(chǎn)業(yè)正步入技術(shù)拐點(diǎn)，另一方面則暗含潛臺詞：市場倒逼之下，電池性能提升迫在眉睫。

有壓力就有動力，放眼全球，電池性能提升主要圍繞兩大維度展開，一是電池材料體系的革新，二是工藝和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。

短期看，工藝和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新最為現(xiàn)實(shí)。無論是寧德時(shí)代的CTP、比亞迪的刀片電池，還是蜂巢能源的L6長電芯，都是在現(xiàn)有材料體系基礎(chǔ)上的工藝革新和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其對于體積能量和成本降低有明顯效果。

但放眼中長期，如若要進(jìn)一步突破性能瓶頸，材料體系變革才是“王道”。

動力電池的發(fā)展路徑，一致的意見是以高鎳為主

特斯拉已經(jīng)“明修棧道”，其動力電池核心智囊、三元材料鼻祖Jeff Dahn，去年1月就公開發(fā)表無鈷高鎳材料具備可行性的文章，目前，特斯拉第一代低鈷（5%）材料已經(jīng)完成開發(fā)，即將量產(chǎn)，第二代無鈷材料也在加快開發(fā)，預(yù)計(jì)未來兩年內(nèi)應(yīng)用到電芯中。

LG化學(xué)沒有完全明確提出“無鈷”，但去鈷化的戰(zhàn)略已經(jīng)非常明確。今年初，其宣布和通用汽車合作，計(jì)劃在2021年量產(chǎn)NCMA電池，該材料體系將鈷的占比進(jìn)一步降低至5%，從而將電池成本降至100美元/KWh以下。

在國內(nèi)，蜂巢能源是最先公開宣布研發(fā)出無鈷材料及電池產(chǎn)品的企業(yè)。

在去年7月，其就宣稱在開發(fā)無鈷三元材料和電池，今年5月中旬，蜂巢能源召開產(chǎn)品發(fā)布會，對外發(fā)布兩款無鈷電池。并稱基于其無鈷電池，可以實(shí)現(xiàn)電動汽車最高達(dá)880公里續(xù)航。產(chǎn)品都將在2021年下半年推向市場。

同樣也是在5月，寧德時(shí)代董事長曾毓群對外透露，寧德時(shí)代有自己的“無鈷”電池技術(shù)儲備，目前研發(fā)進(jìn)展順利，正在想辦法搞好供應(yīng)鏈，因?yàn)槭且粋€(gè)全新的、顛覆性的產(chǎn)品。”

事實(shí)上，對于動力電池“去鈷化”，業(yè)內(nèi)已成共識，背后驅(qū)動因素在于，既可以實(shí)現(xiàn)電池能量密度性能的提升，更為關(guān)鍵的還能擺脫鈷作為稀有資源，面臨的價(jià)格高、資源少、受牽制的風(fēng)險(xiǎn)。

但在“去鈷”的具體路徑上，尤其是對于“無鈷”短期內(nèi)是否真正可行，業(yè)內(nèi)還存在著一定的爭議。

一方聲音認(rèn)為，無鈷高鎳材料具備可行性。

Jeff Dahn就認(rèn)為，目前還沒有確鑿的證據(jù)清楚地表明鎳含量高的NCA中需要鈷。Al、Mn或Mg等元素對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱安全性等同樣具有改善作用。

其團(tuán)隊(duì)給出的數(shù)據(jù)也表明，摻雜Mg和Al的無鈷高鎳材料安全性好于高鎳含鈷材料。因此其結(jié)論是，在NCA類型的高鎳（Ni＞90%）材料中，鈷的作用很小或幾乎沒有。

蜂巢能源同樣認(rèn)為無鈷可行，其思路是，在常規(guī)含鈷正極基礎(chǔ)上去除鈷元素后，離子電導(dǎo)率雖然有所降低，但通過無鈷材料本身、電化學(xué)體系和電池包的合理設(shè)計(jì)，應(yīng)用于電動汽車電池是可行的。

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。

具體而言，陽離子摻雜技術(shù)可提高材料的上限電壓，實(shí)現(xiàn)能量密度比磷酸鐵鋰高40%；

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)，使電芯壽命比多晶高鎳三元高出70%；納米網(wǎng)絡(luò)化包覆則能減少正極材料與電解液的副反應(yīng)，有效改善高電壓下的材料循環(huán)性能。

另一方的聲音則認(rèn)為，目前三元體系絕對“無鈷”方案并不成熟。

國內(nèi)正極材料企業(yè)容百科技認(rèn)為，現(xiàn)有三元體系中，鈷元素可以起穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的作用，鈷含量增加能有效減少陽離子混排，降低材料阻抗值，尤其對于提高材料電子電導(dǎo)率，改善倍率性能、降低電芯內(nèi)阻等有其不可替代的作用。

而綜合考慮性能和安全因素，通過精細(xì)調(diào)控高鎳材料組分、煅燒溫度、燒結(jié)氣氛，做到相對“無鈷”的高鎳低鈷材料才是可行的。

與此同時(shí)，無鈷電池還面臨材料匹配和革新，例如，目前在電解液匹配上還存在不小的問題。

更為關(guān)鍵的是，電池是一個(gè)復(fù)雜的體系，新材料的商業(yè)化，會面臨一定的周期，產(chǎn)品開發(fā)完成后還要經(jīng)歷小試、中試、量產(chǎn)等各個(gè)階段的問題。這其中，還將面臨一系列已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和尚未被發(fā)現(xiàn)的問題。

2020先進(jìn)電池材料集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇將于8月26-27日在深圳機(jī)場凱悅酒店舉行，此次會議由深圳先進(jìn)電池材料產(chǎn)業(yè)集群主辦，深圳市清新電源研究院、高工鋰電聯(lián)合承辦。

會議將重點(diǎn)圍繞“電池核心關(guān)鍵材料創(chuàng)新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)前景”、“電池制造創(chuàng)新工藝及發(fā)展趨勢”、“儲能與電池回收產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)”、“氫燃料電池產(chǎn)業(yè)態(tài)勢及技術(shù)路線”等多個(gè)行業(yè)熱點(diǎn)內(nèi)容展開，把脈行業(yè)趨向，尋路產(chǎn)業(yè)未來。
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