從蜂巢能源推出首款無(wú)鈷電池，到今年特斯拉就“無(wú)鈷”電池供應(yīng)與寧德時(shí)代達(dá)成合作，再到比亞迪的刀片電池橫空出世，直至5月11日寧德時(shí)代在其2019年業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)上證實(shí)其同在研發(fā)“無(wú)鈷”電池，隔日A鈷市場(chǎng)的有色鈷板塊再一次呈現(xiàn)整體下挫的“慘狀”，同時(shí)，“無(wú)鈷化”也成為近期動(dòng)力電池技術(shù)領(lǐng)域的重要話題。
市場(chǎng)催生電池“無(wú)鈷化”
目前來(lái)看，新能源汽車尤其是新能源乘用車所采用的動(dòng)力電池主要采用兩種技術(shù)路線，一是磷酸鐵鋰電池，另一則是三元鋰電池，前者安全性好，成本低；后者能量密度高，續(xù)航能力強(qiáng)。若以是否含有鈷元素劃分，前者不含鈷，后者含鈷。
其中，三元鋰電池全稱為“三元聚合物鋰電池”，是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(NCM)或者鎳鈷鋁酸鋰(NCA)的三元正極材料的鋰電池，其中主要用于穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)、提高材料循環(huán)和倍率性能的鈷元素，是三元電池中不可或缺的貴金屬。
一直以來(lái)，鈷的價(jià)格波動(dòng)極大程度上影響著三元材料的價(jià)格，可要知道的是，全球有超過(guò)一半的鈷均產(chǎn)自剛果(金)，資源的過(guò)于集中也加劇了全球鈷供應(yīng)鏈的脆弱性。今年以來(lái)，隨著海外疫情的持續(xù)惡化，剛果的封鎖措施和社會(huì)動(dòng)蕩局勢(shì)加劇了對(duì)鈷礦生產(chǎn)的擔(dān)憂，同時(shí)贊比亞、南非等國(guó)的邊境封鎖政策對(duì)鈷原料的運(yùn)輸產(chǎn)生限制，預(yù)計(jì)二季度剛果(金)和南非的鈷原料出口將顯著下降，對(duì)國(guó)內(nèi)三季度鈷原料進(jìn)口產(chǎn)生不利影響。
成本問(wèn)題一直是新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展的絆腳石，作為核心成本的“動(dòng)力電池”一直被寄予希望能夠盡快降低成本，三元鋰電池在降低鈷比例和含量后，會(huì)相應(yīng)地降低整車的成本，鈷價(jià)波動(dòng)給企業(yè)帶來(lái)的影響也將被削弱，“忐忑”的企業(yè)開(kāi)始變主動(dòng)為被動(dòng)，這將有利于推動(dòng)新能源汽車市場(chǎng)的發(fā)展。
與此同時(shí)，自2019年補(bǔ)貼力度大幅減少，減少鈷含量已成為電池降本的重要措施，由此，不含鈷元素的磷酸鐵鋰電池正迎來(lái)“第二春”。乘用車市場(chǎng)信息聯(lián)席會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)崔東樹(shù)認(rèn)為，新能源汽車補(bǔ)貼退坡，使各新能源車企逐漸轉(zhuǎn)變經(jīng)營(yíng)方向，在部分車型上放棄追求更高能量密度的電池，改用相對(duì)更廉價(jià)的磷酸鐵鋰電池以降低成本。
此外，三元鋰電池方面也一直在尋找電池“無(wú)鈷化”的實(shí)現(xiàn)途徑，或找到能夠代替鈷的元素，或?qū)Ω哝嚥牧线M(jìn)行升級(jí)調(diào)控，或?qū)Χ喾N材料進(jìn)行耦合等方法，同時(shí)，完整的電池回收體系也能夠緩解鈷資源壓力，進(jìn)一步降低動(dòng)力電池材料的成本。
眾電池企業(yè)加碼“無(wú)鈷”電池
“提升能量密度，降低電池成本”一直是推動(dòng)新能源汽車市場(chǎng)發(fā)展的關(guān)鍵，近年來(lái)，“高鎳低鈷”成為三元鋰電池的發(fā)展趨勢(shì)，車企和動(dòng)力電池企業(yè)在降低鈷的比例方面不斷進(jìn)行研發(fā)和突破。根據(jù)三元鋰電池中鎳鈷錳(或者鋁)比例的不同，從而生產(chǎn)出不同型號(hào)的三元鋰電池，比如 532、622、811等，其中高能量密度的NCM(鎳：鈷：錳)811成為研發(fā)的重點(diǎn)。
在“高鎳低鈷”的市場(chǎng)需求推動(dòng)下，國(guó)際上主流的動(dòng)力電池企業(yè)如LG化學(xué)、松下電池、寧德時(shí)代都在將低鈷和“無(wú)鈷化”作為下一代動(dòng)力電池技術(shù)的研發(fā)方向。
2018年，多家車企開(kāi)始布局NCM811，但由于技術(shù)壁壘等問(wèn)題，市面上三元鋰電池仍主要以NCM 532、NCM 622為主。2019年3月，寶馬X1插電式混合動(dòng)力里程升級(jí)版正式上市，其動(dòng)力電池使用了寧德時(shí)代NCM 811電芯，寶馬對(duì)外宣稱，這是全球第一個(gè)量產(chǎn)的NCM811電池。如今，寧德時(shí)代量產(chǎn)的NCM 811電池鈷含量已控制在8%-10%之內(nèi)，而采用了NCA正極材料的特斯拉動(dòng)力電池，鈷含量更是不足3%。
2019年7月，蜂巢能源正式發(fā)布首款無(wú)鈷電池。據(jù)官方介紹，蜂巢能源的無(wú)鈷材料性能可以達(dá)到NCM811同等水平，材料成本降低5~15%，相應(yīng)帶來(lái)的電芯BOM成本可以降低約5%，且會(huì)讓材料不受戰(zhàn)略資源影響。
低鈷、無(wú)鈷的三元鋰電池正加速到來(lái)，同時(shí)，基于成本優(yōu)勢(shì)、技術(shù)成熟以及使用壽命、安全性等多方面優(yōu)勢(shì)，本身不含“鈷”的磷酸鐵鋰電池也是目前“無(wú)鈷化”動(dòng)力電池的重要方案之一。不過(guò)，由于能量密度相對(duì)較低的弊端，其動(dòng)力電池技術(shù)亟需升級(jí)。
在2019年德國(guó)法蘭克福國(guó)際車展上，寧德時(shí)代推出的CTP技術(shù)，通過(guò)省去電池模組，對(duì)電池包結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減去其中不必要的機(jī)械連接，電池包零部件數(shù)量因此減少40%，體積利用率提高15%-20%，從而實(shí)現(xiàn)大幅降本。
2020年3月，比亞迪發(fā)布刀片電池，刀片電池通過(guò)結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在成組時(shí)可以跳過(guò)“模組”，大幅提高了體積利用率，最終達(dá)成在同樣的空間內(nèi)裝入更多電芯的設(shè)計(jì)目標(biāo)。相較傳統(tǒng)的有模組電池包，“刀片電池”的體積利用率提升了50%以上，續(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到了高能量三元鋰電池的同等水平。王傳福表示，刀片電池將改變行業(yè)對(duì)三元電池的依賴，讓動(dòng)力電池的技術(shù)路線回歸正道，并重新定義新能源汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)。
無(wú)論是以“去鈷”為目標(biāo)的“高鎳低鈷”三元鋰電池，還是技術(shù)升級(jí)的磷酸鐵鋰電池，都給動(dòng)力電池技術(shù)路線的發(fā)展帶來(lái)了希望。隨著用戶對(duì)續(xù)航里程要求的不斷提高，目前來(lái)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(shì)，但短期內(nèi)“鈷”仍是動(dòng)力電池中無(wú)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(wú)鈷電池，或?qū)?lái)新的顛覆，但路還長(zhǎng)，最終誰(shuí)是主流，誰(shuí)更勝一籌，最重要的仍是技術(shù)和成本問(wèn)題。
