如果沒有特斯拉及其CEO埃隆·馬斯克，新能源汽車行業可能會少一半多的話題。稀有重金屬——鈷作為當下新能源汽車動力電池最重要，同時也是最為昂貴的金屬原材料料之一，“鈷奶奶”的威名早已是如雷貫耳。近日，當特斯拉引爆無鈷電池這一話題，更是掀起了一場行業內的大討論。

 

  

特斯拉引爆無鈷電池話題

 

相關分析報告顯示，在過去的一年里，三元電池作為當下最為主流的動力電池，無疑帶動了各大電池廠商對鈷需求的快速攀升，其中前五大廠就用掉了78%的鈷原料，總量超過1.1萬噸，寧德時代則是用量第一名的廠商，這當然也包括特斯拉電池合作伙伴松下。此外，還有LG化學、比亞迪、三星SDI。

 

新能源汽車想要在與傳統燃油車的競爭中取勝，降低動力電池成本無疑是好辦法之一。鈷高企的價格，促使各大廠商啟動了動力電池去鈷化進程，這也是三元電池邁向高鎳化，降低鈷用量的內在邏輯，所以也就有了特斯拉以及動力電池廠商們追求的無鈷電池。

 

備受關注的特斯拉“緋聞”

2月18日，路透社的一則獨家報道稱，揭露了特斯拉正在與寧德時代商議無鈷電池的合作事項，商談已進行到了最后階段，雙方基本達成采購意向；且有消息人士稱，特斯拉已經就該合作與中國的電池廠商進行了為期一年的商討。

 

特斯拉牽手寧德時代

這則簡單但重磅的消息，立刻吸引了行業的關注。一是，行業兩大領頭羊特斯拉與寧德時代要牽手了。二是，在這篇報道中，還透露了雙方商議無鈷電池的合作事項。不過，在大家的印象中，動力電池巨頭寧德時代的技術和產能涵蓋了當前兩大動力電池主流路線：三元電池和磷酸鐵鋰電池。而三元電池含鈷毋庸置疑，難道這無鈷電池說的是磷酸鐵鋰？

 

一時間，特斯拉牽手寧德時代、轉向磷酸鐵鋰的聲音甚囂塵上。特斯拉作為全球電動汽車銷量最大的車企，其動力電池選擇的轉向，很可能意味著磷酸鐵鋰技術路線的重新崛起。這一事件也刺激了敏感的資本市場。兩天之內，包括比亞迪、國軒高科在內的磷酸鐵鋰相關概念股大幅上漲。

 

但這股磷酸鐵鋰的狂歡并沒有持續太久，2月21日，特斯拉上海超級工廠官方賬號轉發一條抖音視頻時稱“無鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰”，意指無鈷電池背后有可能是其他電池產品。前兩日股價拉升的磷酸鐵鋰概念股也在21號出現回落。

 

這段時間以來，華友鈷業和寒銳鈷業暴跌30%多，有分析指出，市場有點反映過度，鈷躺著中槍。一是，三元鋰電池還是會接著用，此外鈷用在新能源汽車上的量不多，占整個鈷量的2%不到，鈷主要用在消費電子領域，占比高達50%以上。

 

時間來到3月4日，有國內媒體了解確認，寧德時代今年向特斯拉供應的就是此前傳言的磷酸鐵鋰電池。寧德時代提供的磷酸鐵鋰電池只用于國產特斯拉Model 3和國產特斯拉 Model Y。且雙方初步約定的供貨量不少于特斯拉上海超級工廠（一期）規劃產能的40%。

 

此外，除磷酸鐵鋰產品，寧德時代其他技術路線的量產產品也會陸續向特斯拉提供，并會在明年進入國產特斯拉高配產品中。之前熱炒的無鈷電池目前只是寧德時代提供的一個技術方案，尚未達到量產水平，這也意味著今年內國產特斯拉不會裝備寧德時代的無鈷電池。

 

無鈷電池并不是新概念

2018年5月的最后一天，作為特斯拉電池的獨家合作伙伴松下電動汽車電池業務負責人田村健二曾在分析師會議上表示，“我們已經大幅度地減少了鈷的使用量。我們的目標是在不久的將來實現鈷的零使用，開發正在進行中。”

 

其后，特斯拉創始人埃隆·馬斯克發推文表示，特斯拉現有電池的鈷使用量不到3%，“新一代電池”將不會使用鈷。彼時的特斯拉公司剛不久才表示，使用于Model 3的電池達到了最高的能量密度，同時“顯著降低了鈷含量”，此外增加了鎳含量，并保持了良好的熱穩定性。

 

不過，在更早前的2018年1月，在國內舉行的一場相關論壇上，中國科學院院士歐陽明高代表國家重點研發計劃新能源汽車重點專項總體專家組，從技術角度對電動汽車的進展做了一個評估和展望。他在這次高層論壇上發表主題演講中也提到，鈷和鎳都是戰略物資，下一步目標——高比能量電池正極主要是無鈷無鎳材料。

 

高鎳低鈷成動力電池趨勢

 

此外，去年的7月9日，長城汽車旗下子公司蜂巢能源舉行產品及戰略發布會，面向全球首發了無鈷材料和四元材料電芯兩款概念性產品。據蜂巢能源介紹，無鈷材料性能可以達到NCM811同等水平，但電池材料成本下降5-15%，這樣電芯整體綜合成本可以降低5%，而且原材料的供應更加穩定、有保障。

 

據悉，現有三元體系的鋰離子動力電池中，正極材料的成本占比達到30%~45%。這其中，以523體系為例，鈷在其中的占比達20%，作為戰略性的資源，鈷的價格波動將會直接影響到最終電芯的成本。

 

因此，在以高鎳體系為共識的大前提下，包括松下、LG、寧德時代等國際主流動力電池企業都在將低鈷及無鈷化電池作為下一代動力電池的研發方向。蜂巢能源也是在此背景下發布了全球首款基于無鈷材料的電芯產品。

 

不過，業內預計三到五年內，鈷含量會繼續降到5%左右，然而鈷是影響電池倍率等性能的關鍵，接下來再無鈷化，難度將增加，要有一定的技術突破才行。

 

值得注意的是，除了與寧德時代有著無鈷電池合作可能。特斯拉的無鈷電池路線可能不只這一條，尤其在宣布自研電池之后。

 

2019年，特斯拉先后收購兩家電池制造商。先是5月，特斯拉以估值2.18億美元收購超級電容和電池制造公司Maxwell。同時與“三元正極之父”Jeff Dahn的科學團隊合作走上了自制電池的道路。再是10月，特斯拉將加拿大電池制造商Hibar Systems列為子公司，顯然已經完成對其的收購。特斯拉湊齊自制電池的最后一塊拼圖。

 

特斯拉積極布局動力電池

Maxwell具備突出的技術能力，但能否實現商業化量產，設備的可靠性是關鍵創新和壁壘所在，Hibar將為Maxwell定制生產電池制造設備，幫助Maxwell超級電容中的領先技術工藝成功實現在鋰電池領域應用。

 

據興業證券分析，Tesla自制電池有四大創新：“干電極技術+新型電極材料(高鎳無鈷正極+預鋰化負極)+固態電池+鋰電池&超級電容器系統集成”，不過也存在不小難度。產業化較快的可能為前兩者，其中干電極技術可降低成本10-20%，提升能量密度至300Wh/kg+，延長電池壽命，但難點在于對設備的耐溫、耐摩擦性要求更高。

 

新型正極鈷降低，電池成本降低，難點在于提升正極材料結構的穩定性。負極預鋰化可提升首圈充放電能量效率，難點在于生產安全性。所以，今年4月特斯拉電池日上是否會公布無鈷技術方案仍值得期待。

 

無鈷電池能成為主流嗎？

三十年河東，三十年河西。動力電池路線之爭一直伴隨著新能源汽車崛起征程。各大汽車廠商正在努力使得新能源汽車成為主流，但這并不是一件輕松的事，電池技術的提升和成本的下降成為關鍵。有媒體指出，電動汽車未來的成功可能取決于放棄電池中的一種關鍵成分：重金屬鈷。

 

作為鋰電池的重要原料之一，鈷主要用于三元鋰電池的正極材料，它能夠明顯提升鋰電池的能量密度。那么目前無鈷電池的研發難點在哪兒呢？

 

據蜂巢能源介紹，無鈷化關鍵技術有兩個：一是摻雜無未成對的電子自旋的特定元素，減弱電子超交換的現象，降低Li/Ni混排，提高電性能；二是摻雜M-O鍵能大的元素，減緩晶體在充放電過程的體積變化，穩定結構，提高循環壽命和安全性。

 

而作為動力電池“老兵”的磷酸鐵鋰電池再次獲得重視。而業內人士之所以紛紛表示特斯拉會采用寧德時代的磷酸鐵鋰電池，和CTP技術也不無關系。在德國法蘭克福國際車展上，寧德時代首次推出了CTP高集成動力電池開發平臺。

 

這種技術省去了電池模組的組裝環節，直接將電芯集成到電池包。根據官方消息稱，CTP技術比傳統的電池包體積利用率提高了約15%~20%，能量密度提升了約10%~15%，而且大幅度的降低了電池的生產制造成本。

 

 

電池技術未來路線未定

 

而就在日前，工信部發布《新能源汽車推廣應用推薦車型目錄》（2020年第2批），其中搭載了“刀片電池”的比亞迪漢EV/DM車型赫然在列。資料顯示，該車型上的“刀片電池”采用磷酸鐵鋰體系，系統能量密度雖僅為140wh/kg，但NEDC續航里程最高可達605km。

 

目前，隨著國內比亞迪刀片電池和寧德時代CTP技術的突破，磷酸鐵鋰能量密度已得到大幅的提升。采用最新技術的磷酸鐵鋰電池能量密度已可達200Wh/kg，該數據甚至已接近部分三元鋰電池。

 

此外，此前一直潛心研發磷酸鐵鋰電池的國軒高科也于近日高調宣布，其采用最新技術的磷酸鐵鋰電池能量密度在試驗階段已可以達到200Wh/kg。

 

物以稀為貴，鈷的稀缺導致價格高企，這種局限無疑會促使行業尋求新的替代元素。現在談及無鈷電池，有點像大家一直以來吹捧的固態電池，但依然是“千呼萬喚始出來，猶抱琵琶半遮面”的意思。

 

但動力電池無鈷化的重要性不言而喻，它不只是攪局這么簡單，亦會對動力電池行業格局產生重大影響。不過電池技術革新離不開安全，相比于能量密度、成本等性能指標，安全才是第一位的。

 

總的來說，在新一代的技術問世并且正式被采用之前，鈷依然會是電池的關鍵構成，而技術得到提升的磷酸鐵鋰，也依然前途光明。

 

 

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