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(xù)航里程能否增加、安全性能否提升。
目前,隨著三元鋰電池在乘用車的規(guī)模應用,金屬鈷作為三元電池一項關鍵原材料,因全球礦藏儲量有限且集中,“無鈷”電池成為一個重要的研究目標。鋰離子電池正極材料四種主要元素為鎳、鈷、錳和鋰,這其中錳元素儲量豐富,價格低廉,對正極材料成本的影響幾乎為零,鎳元素價格稍高,但是鋰離子電池并不是鎳的主要用戶,根據(jù)相關統(tǒng)計數(shù)據(jù),鋰離子電池正極材料生產(chǎn)消耗的鎳僅占全球Ni消費的3%,因此鋰離子電池行業(yè)不會對全球鎳供應鏈產(chǎn)生大的影響。碳酸鋰價格雖然一度因為前期資本炒作出現(xiàn)大漲,但實際上鋰資源在全球儲量十分豐富,據(jù)估計目前仍有60%的鋰資源尚未得到勘探和開發(fā),隨著各大公司產(chǎn)能增加和大型鋰礦的逐漸發(fā)現(xiàn),鋰已經(jīng)出現(xiàn)了供應過剩的苗頭。而鈷才是真正的小眾元素,據(jù)估計全球的鈷儲量僅為700萬噸,且分布集中,剛果(金)、澳大利亞和古巴三國儲量占據(jù)了全球儲量的70%,這也就導致了鈷資源非常容易被控制和壟斷,因此鈷價在2017年突破40萬元/噸,極大的增加了鋰離子電池成本。
隨著新能源汽車的爆發(fā),鈷價曾在一年中爆炒漲幅超過125%,且價格多次出現(xiàn)沉浮波動,因此鈷成為影響動力電池成本穩(wěn)定性的重要因素之一。
正是在這樣的一個背景下包括特斯拉在內(nèi)的眾多電動汽車企業(yè)和動力電池、上游原材料企業(yè)都急切的希望在動力電池實現(xiàn)去鈷化,以擺脫對鈷資源的依賴,有效的降低動力電池成本。目前無鈷電池的方案可能性有兩種:一是磷酸鐵鋰電池;二是新型無鈷材料電池。2020年1月11日,比亞迪董事長兼總裁王傳福首次公開證實,比亞迪正在開發(fā)無鈷電池——“刀片電池”將于2020年首次量產(chǎn)。比亞迪推出的“刀片電池”就屬于磷酸鐵鋰電池。2020年5月18日,蜂巢能源發(fā)布的兩款無鈷電池便屬于新型無鈷材料電池。第一款產(chǎn)品是115Ah,能量密度達到245wh/kg;匹配590標準模組,能夠搭載到目前大部分新的純電平臺上,這款產(chǎn)品的電池包在整車端,能夠?qū)崿F(xiàn)15年120萬公里的質(zhì)保;這款產(chǎn)品將在2021年6月份推向市場。第二款產(chǎn)品是L6薄片無鈷長電芯,容量226Ah, 正在與長城的一款高端車型做適配開發(fā),搭載先進的矩陣式PACK設計,可以實現(xiàn)880公里的續(xù)航。這款產(chǎn)品預計在2021年下半年推向市場。從圖中可以看到,目前無鈷電池的能量密度還是會比三元鋰電池低一些,但是在2022年會實現(xiàn)反超。2020年年初,有報道稱特斯拉將從寧德時代采購“無鈷電池”,將用于國產(chǎn)特斯拉Model3和國產(chǎn)特斯拉Model Y。而這種“無鈷電池”也是磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池優(yōu)勢在于安全性和抗衰減能力強,劣勢是單位能量密度低。為解決這一不足,寧德時代的TCP電池和比亞迪的“刀片”電池都采用了類似的技術(shù)途徑,即通過升級工藝,減少電池包零件數(shù)量并增加電芯總量,在電池包總質(zhì)量不變的前提下,提升電池包的能量密度。雖然目前的無鈷研發(fā)方向有眾多不確定性,但在降本的大背景下,少鈷乃至無鈷已經(jīng)是國內(nèi)外不少電池企業(yè)都在進行的一個研發(fā)方向。2018年,松下汽車電池業(yè)務高管田村健二曾表示,“我們已經(jīng)在縮減鈷在電池制造中的使用;不久的將來,我們將把鈷的使用降低到零?!?/span>2019年12月,IBM表示其電池研究實驗室可能找到了新方法,能夠利用從海水中提取的材料,制造一種不含鈷、鎳和其它重金屬的電池。這種電池不僅擁有高功率密度、高能量密度和出色的能源效率,還具備低易燃性的電解質(zhì)。為了加速這項技術(shù)的商業(yè)化,IBM目前已與梅賽德斯·奔馳的電池電解質(zhì)供應商Central Glass和電池制造商Sidus達成合作。無論是以“去鈷”為目標的“高鎳低鈷”三元鋰電池,還是技術(shù)升級的磷酸鐵鋰電池,都給動力電池技術(shù)路線的發(fā)展帶來了希望。隨著用戶對續(xù)航里程要求的不斷提高,目前來看,三元鋰電池仍是提升能量密度最好的解決辦法,高鎳低鈷是鋰電池的必然發(fā)展趨勢,但短期內(nèi)“鈷”仍是動力電池中無法替代的重要金屬材料。新的刀片電池,以及蜂巢能源即將發(fā)布的全新無鈷電池,或?qū)硇碌念嵏?,但實現(xiàn)最終的市場化和商業(yè)化,最重要的仍是技術(shù)和成本問題。