電池技術(shù)多元化，坐在全球新能源汽車銷量冠軍寶座上的特斯拉采用哪種電池備受矚目。
電池技術(shù)多元化，坐在全球新能源汽車銷量冠軍寶座上的特斯拉采用哪種電池，這備受矚目。
近日，動力電池巨頭寧德時代稱，正在與特斯拉商討在國產(chǎn)特斯拉車型上使用不含鈷的動力電池。消息一出，一度引發(fā)多家鈷業(yè)企業(yè)的股價跌停?！盁o鈷”電池被業(yè)內(nèi)認為是寧德時代的磷酸鐵鋰電池。不過，特斯拉指出，“無鈷”可能會存在多種技術(shù)路線。
與此同時，比亞迪首款搭載“刀片”磷酸鐵鋰電池的漢EV車型的能量密度及相關(guān)參數(shù)也被披露，寧德時代也推出CTP電池管理控制技術(shù)。
磷酸鐵鋰、三元鋰等動力電池之間的博弈越發(fā)激烈。中關(guān)村新型電池技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟秘書長于清教認為，不同技術(shù)路線動力電池“揚長補短”的趨勢也愈加明顯。
特斯拉的“無鈷”之路
于清教稱，目前動力電池行業(yè)主要兩種技術(shù)路線為磷酸鐵鋰電池與三元鋰電池，前者成本更低、穩(wěn)定性相對較好，主要用在商用車，而后者能量密度相對較高，主要用在乘用車的局勢已初顯。
值得注意的是，此前特斯拉合作的松下是NCA（鎳鈷鋁）模式的三元鋰電池，特斯拉前不久合作的LG化學，其主營業(yè)務(wù)也是三元鋰電池，并主推NCM811高鎳三元鋰電池技術(shù)路線。
特斯拉創(chuàng)始人馬斯克在2018年6月曾稱，致力于減少鈷的用量，當時高鎳電池的鈷元素用量為3%左右，在下一代車型中，將鈷元素徹底在原料清單中除掉。
一位要求匿名的外資電池企業(yè)工程師向第一財經(jīng)記者解釋稱，特斯拉作為較早從鈷酸鋰電池轉(zhuǎn)換到三元鋰電池的企業(yè)，一直以來與其他電池企業(yè)所采用的技術(shù)標準不一致，這種方式為特斯拉帶來了一定的技術(shù)優(yōu)勢，但也使特斯拉方面的成本出現(xiàn)較大幅度的上漲。
目前，三元鋰電池又主要分為NCM（鎳鈷錳）及NCA（鎳鈷鋁）兩種模式。在NCA模式中，鋁的含量非常少，因此可以理解它接近二元材料，以鋁（過渡金屬）代替錳，是將鎳鈷錳酸鋰通過離子摻雜和表面包覆進行改性，借此增強材料的穩(wěn)定性，提高材料的循環(huán)性能。
“雖然兩者均為電池正極材料，但在NCA模式下的鋁為兩性金屬，不易沉淀，且不易生成純粹的正極材料，因此沉淀所需的成本費用較高，而NCA材料制作工藝上存在門檻，也導(dǎo)致只能有松下等極少數(shù)企業(yè)正在生產(chǎn)NCA電池，成本相較于同等能量密度的其他動力電池要高出近20%，這對于目前處于電池貨源緊缺狀態(tài)的特斯拉來講，顯然是無法接受的。”不過，上述工程師也表示，NCA模式確實能夠有效地讓鈷的用量減少，以2012年的特斯拉ModelS及2018年的Model3作比較，使用鈷酸鋰的前者鈷含量為11kg，而在NCA模式成熟后生產(chǎn)的后者鈷含量已經(jīng)降低至4.5kg。
在安信證券新能源汽車首席分析師鄧永康看來，減少鈷的使用量背后，最根本的原因仍是鈷價格的快速上漲。隨著5G等新興事物的興起，這會導(dǎo)致鈷的供需缺口會在2020年急劇拉大，且鈷的采礦成本不斷提升，也使鈷元素的價格持續(xù)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，因此這對于致力于降低成本的特斯拉來講，并不是一種良好的選擇。
汽車行業(yè)分析師張強也認為，特斯拉在中國設(shè)工廠的目的，與進一步節(jié)省成本有著很大的關(guān)聯(lián)，而雖然使用新型的電池將導(dǎo)致設(shè)計成本的增加，但設(shè)計成本是一次性的費用，而設(shè)計出低端版本以后，由于電池材料價格的波動，對于特斯拉的平攤成本下降作用遠大于增加一筆設(shè)計成本。
事實上，特斯拉并沒有明確“無鈷”方案的具體技術(shù)路線，但目前能夠使鈷的用量保持在NCA同等水平的替代方案已經(jīng)出現(xiàn)。上述工程師認為，目前可供特斯拉選擇的技術(shù)路線有兩種，一種是引入不使用鈷的磷酸鐵鋰電池；另一種則是采用NCM811高鎳電池向NCMA（鎳鈷錳鋁）四元電池進階的路線，并在過程中逐漸以經(jīng)過處理的其他包覆元素來代替鈷，但前者會導(dǎo)致能量密度下降，后者則具有潛在安全風險。
“目前，兩者之間的折中方案也有出現(xiàn)，例如向低配版提供NCM622三元鋰電池，續(xù)航里程保持在400km左右，既能夠降低成本，又能夠合理控制安全風險，且能夠滿足特斯拉立刻降低成本20%的需求，但這也會導(dǎo)致特斯拉品牌價值的下降?！鄙鲜龉こ處煼治龅?。
如何揚長避短
目前，押注那一條動力電池技術(shù)路線，并不是特斯拉一家的苦惱，動力電池領(lǐng)域普遍遇到這種困擾。
動力電池企業(yè)寧德時代及比亞迪不斷尋求突破。寧德時代推出CTP電池，從磷酸鐵鋰出發(fā)，未來將拓展到高鎳三元鋰電池，注重電池系統(tǒng)的創(chuàng)新。比亞迪主推刀片電池技術(shù)，以磷酸鐵鋰電池作為基礎(chǔ)，注重工藝的創(chuàng)新。在高工鋰電研究所研究員左偉峰看來，雙方各有優(yōu)勢，但也各有短板。
CTP技術(shù)有望將電池包體積利用率提高，通過減少零部件數(shù)量，進而能夠降低近三成的成本；而刀片電池則在工藝層面進行創(chuàng)新，能夠通過有效提高能量密度三成，達到降低成本、提高效率的效果，左偉峰認為，兩者均在一定程度上解決了自身技術(shù)所具有的缺陷。
近期，工信部部長苗圩在參加論壇時曾表示，2020年新能源汽車補貼不會大幅度退坡。根據(jù)目前國家規(guī)定的以能量密度為主的乘用車補貼政策，三元鋰電池能夠輕松跨過140Wh/kg的關(guān)口，而磷酸鐵鋰電池則一直難以達到，但根據(jù)首款搭載第一代刀片電池的漢EV的能量密度來看，磷酸鐵鋰電池也有望突破補貼的“及格線”，這也使磷酸鐵鋰電池重新得以關(guān)注，而刀片電池通過加長、加薄電芯，使在同等體積的電池下，能夠保證續(xù)航里程提高至與三元鋰電池可競爭的水平。
不過，兩者也存在弱點。以刀片電池為首的磷酸鐵鋰電池仍然要面對電芯長度所引發(fā)的成本提高，以及可耐溫度較低的考驗，而對于搭載CTP技術(shù)的高鎳電池來講，尤其是對于特斯拉等模組化趨勢較明顯的整車廠，其整體系統(tǒng)化會導(dǎo)致維修難度的增高。因此，前者主要著眼于比亞迪即將進行動力電池部門的分割后，憑借比亞迪在商用車的應(yīng)用基礎(chǔ)，向乘用車企業(yè)進行推廣。而寧德時代則將CTP技術(shù)的推廣對象轉(zhuǎn)向缺乏技術(shù)系統(tǒng)化整合的本土車企，而在模組搭配完整的外資車企，則主要采取類似于特斯拉的定制化電池生產(chǎn)政策。
韓系部分電池企業(yè)及蜂巢等少部分國內(nèi)企業(yè)則開始探索由高鎳三元電池向NCMA四元電池軟包模組化進階的路線。第一財經(jīng)記者了解到，NCMA四元電池概念提自2016年，由韓國漢陽大學及韓國本土動力電池企業(yè)共同提出，該路線指在鎳鈷錳三元電池的材料中摻入部分鋁元素，抑制鋁元素的不穩(wěn)定雜質(zhì)生成，從而顯著的提升材料的循環(huán)壽命。
不過，NCMA電池尚未進入市場應(yīng)用階段，動力電池企業(yè)還是主攻三元電池，即便如此，以LG化學為代表的590軟包模組，仍由于在模塊的系統(tǒng)化方面具有技術(shù)的優(yōu)勢，不僅能量密度可達180Wh/kg，還可以做到在同樣條件下的生產(chǎn)成本低于國內(nèi)大多數(shù)企業(yè)。動力電池市場調(diào)研機構(gòu)SNEResearch的CEO金光宙表示，雖然目前寧德時代能夠生產(chǎn)最高約178Wh/kg的動力電池組，但同等能量密度下，其生產(chǎn)成本仍然較高。
特斯拉打破完全依賴松下動力電池的局面，一下新增了LG化學和寧德時代兩家合作伙伴，開始探索動力電池多元化路線，未來是三元鋰電池還是磷酸鐵鋰占到上風，這將取決于哪種動力電池的技術(shù)突破更快并讓電動車的成本更低以及更安全。
