​動力電池打響“去鈷戰”

作者 ｜ 劉丹丹

編輯 ｜ 王雙雙

5月18日，蜂巢能源的“無鈷，芯未來”釋出會，又一次將貴金屬鈷推上輿論關注的焦點。

作為一種銀灰色富有光澤的金屬，鈷曾經是頗受藝術家青睞的藍色顏料來源。然而伴隨著電動汽車浪潮的興起，鈷“搖身一變”成為鋰電池製造過程中不可替代的正極材料。

一邊是水漲船高的鈷金屬價格，一邊受制經濟與工業水平大量使用童工的非法採礦，在非洲剛果（金）這片鈷金屬主要產地上，每一克鈷元素可能都摻雜著鮮血。

不過，從今年開始，這種“魔幻”的現實或將得以改善。2月份特斯拉表示將自主研發含鈷量可能為零的新電池、3月比亞迪推出刀片電池、5月寧德時代透露無鈷電池技術儲備、廣汽新能源表示石墨烯電池量產研發工作將從實驗室走上實車…。。。對於多家車企的一系列舉動，業內人士表示，一場動力電池“去鈷戰”正在打響。

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企業的“去鈷化”探索

一直以來，在動力電池產業中，磷酸鐵鋰與三元材料電池之間的技術路線之爭未曾停歇。更加安全的磷酸鐵鋰電池能量密度不高，續航能力更強的三元材料電池穩定性較差。尤其值得注意的是，三元鋰電池在製造過程中還必須使用昂貴的鈷金屬當作正極材料。

儘管現在大部分車企在生產電動車時，都選擇了三元鋰電池，但“去鈷”仍是新能源巨頭車企以及動力電池廠商的重要研究課題之一。

作為全球新能源電動車的風向標，特斯拉也長期飽受電池成本之苦，公司CEO馬斯克一直有著“無鈷”的想法。2018年6月，對於有觀點認為鈷供給稀少將成為Model3擴產的“絆腳石”，馬斯克迴應稱，旗下電池的鈷使用量已低於3%，次代電池用量還將降至零。今年2月18日，特斯拉對外透露訊息稱，其將自主研發新電池。有業內人士告訴記者：“這種新電池的含鈷量可能為零”。據瞭解，特斯拉將在5月第三週舉辦的“電池日”公佈最新的“無鈷”電池技術。

3月29日，比亞迪正式釋出刀片電池。按照比亞迪官方透露的資料，刀片電池有極強的安全性和穩定性，在普通磷酸鐵鋰難以解決的能量密度問題上實現了不小的突破，“未來兩年內規劃單體能量密度提升至180Wh/kg，系統能量密度提升至160Wh/kg”。對此，業內人士評價道：“當更加安全的刀片電池克服了能量密度難題，三元材料電池將很快失去霸主地位。”

5月11日，寧德時代也透露了新研發方向。在2019年業績釋出網上說明會上，寧德時代董事長曾毓群表示，寧德時代有自己的無鈷電池技術儲備，目前研發進展順利，正在想辦法完善供應鏈，“因為是一個全新的、顛覆性的產品”。

5月13日，廣汽新能源也對外宣佈，今年底石墨烯電池量產研發工作將從實驗室走向實車，廣汽新能源埃安車型將搭載相關技術成果。據瞭解，這種“超級快充電池”僅需8分鐘就可以將電池充電至85%，充電時間與傳統燃油車的加油時間相當。

僅僅5天之後的5月18日，蜂巢能源正式釋出兩款無鈷電池。在技術上，蜂巢選擇透過用與鈷相近的同族元素替代鈷來實現“去鈷”。據瞭解，該產品最早將於2021年6月份推向市場。

02

多重因素推動企業“去鈷”

為什麼“去鈷”會成為趨勢？這背後不僅涉及成本與技術，也牽扯到企業社會責任。

公開資料顯示，截至目前全球探明的鈷資源儲量僅為700萬噸左右。“由於戰略稀缺性，中國、澳大利亞以及加拿大境內的鈷礦資源已經處於限制開採狀態。而伴隨著5G的普及，鈷價格更是一路水漲船高，今年最高已經達到28萬元/噸，歷史最高記錄達到80萬元/噸。”一位材料專家告訴記者。

以特斯拉曾經於2018年公佈的Model3電池鈷用量4。5kg/輛這一資料為例，按照當年年底鈷報價34。7元/噸的價格計算，在2018年賣出約為138000輛Model 3的特斯拉，僅為生產Model 3就將花費超過2。15億元購買鈷金屬。對於所有如特斯拉一樣使用三元鋰電池的車企來說，這將是一筆巨大的成本。

在成本之外，技術瓶頸也是“去鈷化”的一個原因。國家“863”計劃節能與新能源汽車重大專案總體專家組專家肖成偉曾表示，三元鋰離子動力電池目前已經看到能量密度的“天花板”了，高鎳材料、碳矽負極的鋰電池單體能量密度最高在300Wh/kg左右，正負不超過20Wh/kg。

而最新公開資料顯示，目前實現量產的三元鋰電池單體能量密度普遍已經達到200wh/kg，包體160wh／kg，這意味著行業“天花板”已經觸手可及。有動力電池研究人員告訴記者：“三元鋰電池短期內已經很難有大的突破，廠商的下一步要麼是研究去鈷降低成本，要麼是尋找新的技術突破口。”

或許相比於成本以及技術這兩個原因，企業社會責任看起來與鈷金屬沒有太大關係，但事實上這也是企業考慮“去鈷”的重要原因。

位於非洲的剛果（金）地區擁有著佔全球已探明鈷儲量的49%，但受限於經濟以及工業發展水平，剛果（金）地區有大量的手抓礦（人力開採，往往使用童工）以及非法開採。同時，在童工、黑礦問題之外，非法採礦也給當地環境帶來了一系列汙染，受此影響，部分村落腫瘤發病率居高不下。對於使用鈷的電動車型，有媒體曾經用“生來帶著‘原罪’”來形容。

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“去鈷”存在無限可能

一邊是新能源汽車產業對鈷元素的依賴居高不下，一邊是成本、技術以及企業社會責任要求實現“去鈷”，“擺在企業面前的是一條兩難的路。”動力電池專家告訴記者。

據上述專家介紹，鈷作為三元電池的重要原料之一，主要起穩定結構的作用。目前還找不到其他的新材料可以替代鈷在三元電池中的作用。三元電池談論‘去鈷化’只能說是降低鈷的用量，如果想實現完全去鈷，未來兩到三年內，全球電池廠商都做不到量產。

“目前，三元材料的去鈷發展方向，一是讓材料具有更高電壓，二是使材料具有更高容量。其中，在具備更高電壓路線上，如果想要實現去鈷，三元材料鎳鈷錳則變成二元材料鎳錳酸鋰，但目前還沒有能與之匹配的電解液。因此目前更可能實現的路線是尋找高容量的材料”，在闡述完“去鈷”路線後，該專家還告訴記者他關於特斯拉無鈷電池的猜想，“或許是乾電池技術+超級電容”技術。

據瞭解，特斯拉曾於2019年5月收購了全球超級電容與乾電極技術領域的龍頭企業——Maxwell，其已經在電池“去鈷”上探索了多種可能。

在三元材料之外，該專家認為，本質為磷酸鐵鋰電池的刀片電池如果能突破能量密度限制，或許將有機會取代三元鋰電池的地位。蜂巢能源最新發布的透過用與鈷相近的元素替代的路線也存在無限可能。只不過，一切都需要交給時間來考驗。

本文來源於汽車之家車家號作者，不代表汽車之家的觀點立場。