众所周知,钴金属是电动车用动力电池的关键元素之一,但钴的价格不仅非常昂贵而且不稳定,因而不少电池厂商都在进行无钴少钴电池的研发。如今,无钴电池又在“蠢蠢欲动”。
近日,特斯拉电池供应商松下发布消息称,将致力于开发不使用钴的锂离子电池,打算在几年内把目前低于5%的钴的使用比率降至零。松下北美公司主管电池技术的副总裁Celin Mikolajczak表示:“虽然减少钴的使用提升了电池生产难度,但是最终可以降低电池对环境的负面影响,并且降低了成本。”
当下,动力电池是电动汽车中成本最高的部分,约占整车成本的30%至40%。减少甚至消除电芯中的钴,不仅可以降低电芯成本,而且电动汽车的价格也会下降。事实上,作为全球最具知名度的电动汽车生产商,特斯拉近年也一直在无钴电池上加码布局。早在2018年特斯拉CEO埃隆·马斯克就直言,当时特斯拉电池中钴的含量仅为3%,未来将实现“无钴化”。
不仅是松下和特斯拉,其他电池厂商也在努力减少钴的使用量。2020年5月,蜂巢能源正式发布了两款无钴电池产品,可支持电动汽车行驶880公里,使用寿命超过15年120万公里。目前该款电池已经处于量产导入阶段,预计2021年6月就能大规模装车使用。
值得注意的是,同样也是2020年5月,国内动力电池龙头老大宁德时代也透露其公司有无钴电池相关技术储备,目前研发进展顺利,正在想办法完善供应链。“将是一个全新的、颠覆性的产品”。宁德时代方面表示。
据了解,全球钴储量非常稀少仅有710万吨,且集中分布在政局不稳定的刚果(金),并且近年来钴价多次出现过剧烈波动。相关统计显示,全球动力电池领域用钴需求量将从2019年的1．82万吨大幅上升至2025年的6．35万吨,年复合增长率达到23．2%。
有业内人士做过测算,生产一辆特斯拉Model S将消耗13．68公斤钴。如果目前全球钴储量的30%用在电动汽车上,折算下来,约可支撑1．7亿辆车的生产规模,电动汽车每年按500万的销量来算,30年左右钴将消耗殆尽。
显而易见,价格高、波动大,储量少,都驱动电池生产企业走向“无钴化”。不过,需要注意的是,目前还未有新材料可替代钴的稳定作用,只有尽可能降低钴的用量,未来两三年内还无法做到完全去钴。在此背景下,许多企业都在进行“过渡方案”NCMA电池的研发。和目前的三元材料523、811、NCA相比,NCMA四元材料的镍含量逼近90%,同时钴含量进一步降低。
据了解,LG 化学与通用汽车的高镍少钴NCMA电池研发量产计划有望提前至2021年。NCMA电池有望将钴含量较NCM电池降低70%,同时增加90%的镍含量,铝元素的加入则将在高镍的前提下,帮助提高电动汽车的续航里程和稳定性。理想状态下,促使电池成本降至100美元/KWh(约合人民币700元/KWh)以下。
国内方面,目前布局NCMA电池材料的主要有宁德时代、蜂巢能源、比亚迪、国轩高科、格林美、容百科技等企业。业内对NCMA的主流观点认为,现阶段镍和钴含量保持甚至优于NCA同等水平的替代方案,主要是采用三元向四元甚至更多元的电池进阶,并逐渐实现低钴或无钴电池的目标。
值得注意的是,前文中松下负责人表示,减少钴的使用会提升电池生产难度。事实上,别说无钴电池,退而求其次的甚至NCMA电池暂时也没有哪家企业可以真正量产。就目前来看,能够量产的、钴用量最少的电池是NCM811/NCA系列。
从国际上来看,LG化学、SKI都已经量产NCM811,松下的NCA电池早就装配特斯拉。从国内看,宁德时代NCM811电池也已经量产供货。此外,比亚迪、国轩高科、比克动力、亿纬锂能、力神电池、远景AESC、桑顿、鹏辉能源、万向一二三等电池生产企业,以及杉杉股份、当升科技、长远锂科、宁波金和、天津巴莫、厦门钨业等材料企业,都在积极布局NCM811/NCA高镍少钴电池和材料。
总体来看,正如业内人士所分析的,未来五年电池产业仍是三元电池为主、磷酸铁锂电池为辅的技术路线,无钴电池还无法在短期内替代三元电池。在无钴电池成为主流之前,钴还是必不可少的!不过,未来无钴化的方向肯定是确定无疑的。
来源丨电池中国网
