專題
[摘要]無鈷電池的現實意義并不僅僅是降成本，去鈷的核心在于變被動為主動，極限降鈷后可以不再受制于鈷，從而降低對鈷價變化的敏感性，有利于預期管理和供應鏈安全。當前國內電動車產能規劃宏闊，不希望有任何環節阻礙產能擴張，因此發展無鈷電池很有必要。
對鈷酸鋰電池、三元鎳鈷錳兩類電池來說，鈷的重要性不言而喻。在正極材料中添加鈷不但可以抑制“鎳鋰混排”的現象，而且還可降低材料阻抗值、提高材料電子電導率、改善倍率性能、降低電芯內阻等。拿我們熟悉的話來說，就是可以提高電池放電電流、提高充電功率、延長電池壽命、增加電池安全。可以說鈷全面地提高了兩類鋰電池的性能。
在新能源車席卷全球的浪潮下，三元電池的裝機量也在快速增長，對于鈷的需求自然水漲船高。研究表明，當前三元電池對鈷的消耗占比已超過40%。然而鈷作為稀缺資源，目前全球已探明的鈷資源儲量僅為760萬噸，即使是按照2020年的開采量來計算，也僅僅只能持續50年的時間。隨著動力電池逐漸邁向TWH時代，這個時間也將大大提前。
而更重要的是，全球超過六成的鈷產量都出自政局不穩定的剛果（金），中國鈷儲量僅占全球儲量的1%左右，大部分還得依賴進口，鈷資源的稀缺嚴重威脅著國內電動車的供應鏈安全。同時鈷材料成本在三元電池中占比較高，其價格波動直接影響到電芯成本，曾經價格跳漲至60萬元/噸的鈷奶奶也讓電池企業苦頭吃盡。行業亟待打破這樣的窘境。
時至今日，無鈷電池已逐步成為行業發展的大趨勢。所謂無鈷電池，即指正極材料中不包含鈷元素的電池體系，它既包括傳統磷酸鐵鋰、磷酸錳鐵鋰等電池體系，也包括蜂巢能源研發推出的層狀無鈷材料電池等。據蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新預測，未來在鋰電產品分布中，無鈷電池市場占比將超過70%。其中磷酸鐵鋰占比將超過60%，甚至更高。
陸續實現裝車 產業化提速
提起無鈷電池，就不得不提蜂巢能源。這家2018年從長城汽車動力鋰電池事業部分拆成立的電池企業，自成立之初就立下成為國內鋰電池行業前三的宏偉目標。而為了實現這個目標，蜂巢能源采取了差異化競爭策略和技術領先型策略。不跟隨大流，做差異化領域的冠軍企業。這里所說的差異化，就是公司主打的是層狀無鈷電池，采用的是疊片工藝。
而在無鈷電池的道路上，蜂巢能源也是步步為營。2020年5月，蜂巢能源正式發布首款無鈷電池，成為全球首家將無鈷電池產品落地的動力電池企業。為了去除電池正極材料中的鈷元素，蜂巢能源向電極中摻雜無未成對的電子自旋元素，大幅提高充放電可逆性與結構的穩定性。該電池與NCM811電池的能量密度不相上下，但材料成本節約超過10%。
2021年7月，蜂巢能源無鈷電池量產下線儀式舉辦。幾乎同個時間，蜂巢能源無鈷鋰電池首次實現對長城歐拉櫻桃貓車型的配套，并進入到去年第7批《推薦目錄》，系統能量密度達172Wh/kg，工況續航超600km。2022年初，蜂巢能源無鈷鋰電池配套提速，配套了長城新款車型歐拉閃電貓。今年9月份，蜂巢能源無鈷電池再次配套長城好貓車型。
上述可見，蜂巢能源的無鈷電池已陸續實現裝車，向著產業化目標加速邁進。不過也有令外界質疑的地方，那就是蜂巢能源無鈷電池配套的都是長城汽車的車型。換句話說，脫身于長城汽車的蜂巢能源，這匹動力電池領域的黑馬取得的成績離不開長城的扶持。有數據顯示蜂巢能源去年裝機量2.36GWh，其中長城車型占比超95%，這顯然是把雙刃劍。
不過在蜂巢能源董事長楊紅新來看，正是因為長城的支持，蜂巢能源首先避免在激烈的競爭中死掉。還得要感謝長城汽車的支持，這是不能回避的問題。很多的創新技術和產品必須先應用，先證明可行，才有擴大推廣的可能性。最新消息顯示，如今蜂巢能源的客戶已包括吉利、零跑、哪吒、嵐圖、東風、小鵬、理想等，電池外供比例已經超過50%。
根據蜂巢能源能源的規劃，公司將在2023年推出第二代層狀無鈷材料電池，預計成本與磷酸鐵鋰接近，續航里程可達800公里。而在磷酸鐵鋰電池方面，蜂巢能源推行全域短刀化戰略，目前已經量產的L600磷酸鐵鋰短刀電池可覆蓋A0至B級以上市場，同時還可以應用于儲能及輕型動力市場。明年蜂巢能源還將推出能量密度195Wh/kg的短刀新品。
無鈷電池的普及，既有助于全球動力電池行業擺脫對鈷資源的長期依賴，同時也可以助力動力電池明顯降本。因此除蜂巢能源外，無鈷電池也受到其他企業追捧。如此前特斯拉明確表示將在自家車型上使用無鈷電池，并稱所謂的無鈷電池并不代表是磷酸鐵鋰；寧德時代也提到，公司已經有關于無鈷電池的技術儲備；松下宣稱將在3年內量產無鈷電池。
而上述企業提到的無鈷電池，顯然不是指磷酸鐵鋰。寧德時代董事會秘書蔣理表示，寧德時代正在積極推進固態電池、無鈷電池、無負極金屬電池等下代電池的研發和落地。此前不久賽力斯在互動平臺稱，公司正與寧德時代就M3P新型電池展開合作，在實現性能和續航里程提升的同時，其不僅大幅降低了電池成本，同時減少了對鈷等貴重金屬的依賴。
據悉M3P電池是寧德時代基于新型材料體系研發的電池，其能量密度高于磷酸鐵鋰，成本優于三元電池，這也可以看作是寧德時代在無鈷電池領域的重要嘗試。松下電器中國區總裁趙柄弟表示，松下已經完成無鈷化技術路線上的研發，對于后面的應用，松下會結合未來市場來把它往產業化方向進行導入。我們希望三年之內，將無鈷化的產品推向市場。
早在四年前，特斯拉CEO馬斯克就表示，旗下電動汽車電池的鈷用量已不到3%，預計下代電池的鈷用量會降至零。而在2020年馬斯克宣布無鈷電池要來了，事實證明不少特斯拉的車型被替換成了磷酸鐵鋰，馬斯克也是一臉的無鈷，話說得沒有毛病。因此業內預計松下作為特斯拉重要的電池供應商，其在無鈷電池方面的布局是為了迎合特斯拉要求。
對于主機廠來說，雖然在電池技術路線上有所偏好，但是不排斥任何的技術路線。前提是該技術路線在滿足主機廠對于安全性的核心訴求下，平衡成本、續航、長壽命等等商業化因素。隨著搭載無鈷電池的整車陸續面世，代表著無鈷電池各項性能得到用戶認可，更多的玩家和上下游企業加入該技術路線，行業協同效應顯現，無鈷電池產業化必將提速。
兩大陣營的博弈 無鈷真的靠譜？
從當前情況來看，實現無鈷電池主要通過三個路徑：首先就是蜂巢能源主打的層狀無鈷材料電池，截至目前屬于是一枝獨秀的存在；其次是走高鎳低鈷的三元電池路線，包括寧德時代主推的811電池等，將鈷的用量控制在5%以內；而第三種則是對傳統磷酸鐵鋰電池進行技術方面創新，如比亞迪的刀片電池、蜂巢能源的短刀電池、廣汽的彈匣電池等。
對于第三種方式，整個行業沒有太大的異議。然而在對待前兩種方式時，卻產生了兩大不同的陣營。大家爭議的焦點主要聚集在無鈷電池可不可行？必不必要無鈷兩方面。蜂巢能源的無鈷材料路線其實很清晰，在鎳酸鋰的基礎上加錳，即鎳錳電池。雖然可以實現電池無鈷化，使能量密度提升。但在熱穩定性、循環壽命、倍率性等方面還需要加以優化。
格林美相關負責人表示，無鈷鎳錳材料比容量與鎳鈷鋰（NCM622）接近，但循環性能和倍率性能略差，材料熱穩定也低于后者。蜂巢能源相關負責人曾表示，無鈷材料確實存在三大隱患：層狀結構不穩定、高比例鋰鎳混排問題；較低的倍率性能；高電壓體系下循環下穩定性較差。不過他也提到，蜂巢能源已通技術和材料的創新對上述問題加以解決。
有消息稱，截至今年4月蜂巢能源無鈷電池已獲得69項中國專利、46項國際專利，而這也意味著蜂巢能源在無鈷材料的研發方面已取得重大突破。紙上得來終覺淺，如今隨著蜂巢能源的無鈷電池陸續實現裝車，同時外供比例不斷擴大，具體表現如何從搭載無鈷電池車輛運行情況上總能見著端倪。而且此番成敗或許將影響著國內電池未來的發展方向。
同時高鎳低鈷的技術路線，也被視為是實現無鈷化的重要途徑。早在2018年馬斯克就表示旗下電動車所使用的三元電池鈷元素的含量已不及5%。他同時表示，特斯拉最新的高鎳電池鈷含量會降至3%以下，客觀上已經相對無鈷。只不過，鎳占比越大，正極材料熱穩定性就會相應降低。當電池遇到過充、高溫、外力沖擊等情況時，更易引發熱失控。
然而幾年時間過去，特斯拉的無鈷電池并沒有太大進展，而特斯拉也將發展的重心轉向磷酸鐵鋰以及4680電池，這也不禁引發業界對于三元無鈷電池可行性的討論。北京大學教授其魯曾坦言，從材料合成結果來看，100%的鎳酸鋰不穩定，如果沒有鈷，電池衰減非常快，其化學結構也會發生變化。有鈷且不少于5%的鈷，才能讓三元材料變得穩定。
億維鋰能董事長劉金成向更直言，無鈷電池是個偽命題。為什么不用鈷呢？三元電池有它結構才穩定。安全可靠是行業發展的基礎，無鈷技術得經過5年、10年的驗證，硬上只能說很大膽；國軒高科高級副總裁徐興無也表示，低鈷811電池都還存在不少問題，暫緩使用才是明智的選擇。降低能量密度對安全是有好處的，等技術真正成熟再大批量上車。
而且三元電池有沒有去鈷的必要？也是大家熱議的話題。業內人士認為，即使未來三元正極材料朝著高鎳化方向發展，但隨新能源汽車銷量增長和單車帶電量大提升，動力電池整體用鈷量仍將保持著持續增長。無鈷電池的影響，預期大于實質意義。目前鈷資源可以做到100%回收，不用過多擔憂。鈷不貴，只是作為小眾金屬容易被炒作，導致價格不穩。
但是就在大家對無鈷電池展開激烈討論的時候，比亞迪卻默默的推出了刀片電池。從磷酸鐵鋰電池的的系統結構上進行了創新，事實證明比亞迪的做法是正確的。時至今日刀片電池不僅搭載于比亞迪多款車型上，而且也成為比亞迪開拓市場的重要利器。弗迪電池董事長何龍曾表示：你能想到的汽車品牌，都在和我們探討基于刀片電池技術的合作方案。
根據了解，刀片電池采用磷酸鐵鋰化學體系，電池包通過電芯與托盤、上蓋進行粘連形成類蜂窩鋁板的三明治堅固結構，可承受50噸重卡碾壓極端測試。同時刀片電池利用形狀特點提升了電池包縱向利用率，緩解磷酸鐵鋰能量密度先天不足的局限性，再加上無模組技術，PACK層面減少連接件數量，在成本下降30%的同時電池能量密度提升50%。
同時擠壓不起火、不爆炸的特性也讓刀片電池扭轉了當前動力電池的市場格局，推動著磷酸鐵鋰電池的裝機占比不斷提升。由于磷酸鐵鋰電池同樣屬于無鈷電池，因此有業內人士認為，比亞迪此舉已經走在了特斯拉的前面。而據了解，寧德時代同樣選擇了基于磷酸鐵鋰電池發展無鈷電池的技術路徑。寧德時代推出的CTP技術，實現無鈷且降本的目的。
為盡快擺脫資源束縛，降低電池成本，多家動力電池企業加大力度研發無鈷電池。然而在中國汽車動力電池產業創新聯盟王子冬副秘書長看來，當前動力電池產業鏈中存在的問題很多，情況非常復雜，并不是把鈷去掉了，就能馬上降低電池成本。他提到，現在無鈷電池材料比有鈷的還貴，你去買塊811的電池，再去買塊同品牌523電池，比較便知。
然而無鈷電池的現實意義并不僅僅是降成本，去鈷的核心在于變被動為主動，極限降鈷后可以不再受制于鈷，從而降低對鈷價變化的敏感性，有利于預期管理和供應鏈安全。當前國內電動車產能規劃宏闊，不希望有任何環節阻礙產能擴張，而鈷對電動車遠期產能的局限與我們的規劃沖突，因此需要加大無鈷電池的占比。至于具體成效，我們拭目以待。
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