如果沒有特斯拉及其CEO埃隆·馬斯克，新能源汽車行業(yè)可能會少一半多的話題。稀有重金屬——鈷作為當(dāng)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(dāng)特斯拉引爆無鈷電池這一話題，更是掀起了一場行業(yè)內(nèi)的大討論。

 

  

特斯拉引爆無鈷電池話題

 

相關(guān)分析報告顯示，在過去的一年里，三元電池作為當(dāng)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(dāng)然也包括特斯拉電池合作伙伴松下。此外，還有LG化學(xué)、比亞迪、三星SDI。

 

新能源汽車想要在與傳統(tǒng)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(nèi)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(guān)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(dá)成采購意向；且有消息人士稱，特斯拉已經(jīng)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(yè)的關(guān)注。一是，行業(yè)兩大領(lǐng)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(shù)和產(chǎn)能涵蓋了當(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向，很可能意味著磷酸鐵鋰技術(shù)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(nèi)，包括比亞迪、國軒高科在內(nèi)的磷酸鐵鋰相關(guān)概念股大幅上漲。

 

但這股磷酸鐵鋰的狂歡并沒有持續(xù)太久，2月21日，特斯拉上海超級工廠官方賬號轉(zhuǎn)發(fā)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(chǎn)品。前兩日股價拉升的磷酸鐵鋰概念股也在21號出現(xiàn)回落。

 

這段時間以來，華友鈷業(yè)和寒銳鈷業(yè)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(lǐng)域，占比高達(dá)50%以上。

 

時間來到3月4日，有國內(nèi)媒體了解確認(rèn)，寧德時代今年向特斯拉供應(yīng)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(chǎn)特斯拉Model 3和國產(chǎn)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(guī)劃產(chǎn)能的40%。

 

此外，除磷酸鐵鋰產(chǎn)品，寧德時代其他技術(shù)路線的量產(chǎn)產(chǎn)品也會陸續(xù)向特斯拉提供，并會在明年進入國產(chǎn)特斯拉高配產(chǎn)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(shù)方案，尚未達(dá)到量產(chǎn)水平，這也意味著今年內(nèi)國產(chǎn)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(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人田村健二曾在分析師會議上表示，“我們已經(jīng)大幅度地減少了鈷的使用量。我們的目標(biāo)是在不久的將來實現(xiàn)鈷的零使用，開發(fā)正在進行中。”

 

其后，特斯拉創(chuàng)始人埃隆·馬斯克發(fā)推文表示，特斯拉現(xiàn)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(dá)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(wěn)定性。

 

不過，在更早前的2018年1月，在國內(nèi)舉行的一場相關(guān)論壇上，中國科學(xué)院院士歐陽明高代表國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項總體專家組，從技術(shù)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(fā)表主題演講中也提到，鈷和鎳都是戰(zhàn)略物資，下一步目標(biāo)——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(chǎn)品及戰(zhàn)略發(fā)布會，面向全球首發(fā)了無鈷材料和四元材料電芯兩款概念性產(chǎn)品。據(jù)蜂巢能源介紹，無鈷材料性能可以達(dá)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(yīng)更加穩(wěn)定、有保障。

 

據(jù)悉，現(xiàn)有三元體系的鋰離子動力電池中，正極材料的成本占比達(dá)到30%~45%。這其中，以523體系為例，鈷在其中的占比達(dá)20%，作為戰(zhàn)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(yè)都在將低鈷及無鈷化電池作為下一代動力電池的研發(fā)方向。蜂巢能源也是在此背景下發(fā)布了全球首款基于無鈷材料的電芯產(chǎn)品。

 

不過，業(yè)內(nèi)預(yù)計三到五年內(nèi)，鈷含量會繼續(xù)降到5%左右，然而鈷是影響電池倍率等性能的關(guān)鍵，接下來再無鈷化，難度將增加，要有一定的技術(shù)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(xué)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(jīng)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(shù)能力，但能否實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)，設(shè)備的可靠性是關(guān)鍵創(chuàng)新和壁壘所在，Hibar將為Maxwell定制生產(chǎn)電池制造設(shè)備，幫助Maxwell超級電容中的領(lǐng)先技術(shù)工藝成功實現(xiàn)在鋰電池領(lǐng)域應(yīng)用。

 

據(jù)興業(yè)證券分析，Tesla自制電池有四大創(chuàng)新：“干電極技術(shù)+新型電極材料(高鎳無鈷正極+預(yù)鋰化負(fù)極)+固態(tài)電池+鋰電池&超級電容器系統(tǒng)集成”，不過也存在不小難度。產(chǎn)業(yè)化較快的可能為前兩者，其中干電極技術(shù)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(shè)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(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。負(fù)極預(yù)鋰化可提升首圈充放電能量效率，難點在于生產(chǎn)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(shù)方案仍值得期待。

 

無鈷電池能成為主流嗎？

三十年河?xùn)|，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(shù)的提升和成本的下降成為關(guān)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(guān)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(fā)難點在哪兒呢？

 

據(jù)蜂巢能源介紹，無鈷化關(guān)鍵技術(shù)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(xiàn)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(wěn)定結(jié)構(gòu)，提高循環(huán)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(yè)內(nèi)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(shù)也不無關(guān)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(fā)平臺。

 

這種技術(shù)省去了電池模組的組裝環(huán)節(jié)，直接將電芯集成到電池包。根據(jù)官方消息稱，CTP技術(shù)比傳統(tǒng)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(chǎn)制造成本。

 

 

電池技術(shù)未來路線未定

 

而就在日前，工信部發(fā)布《新能源汽車推廣應(yīng)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(tǒng)能量密度雖僅為140wh/kg，但NEDC續(xù)航里程最高可達(dá)605km。

 

目前，隨著國內(nèi)比亞迪刀片電池和寧德時代CTP技術(shù)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(shù)的磷酸鐵鋰電池能量密度已可達(dá)200Wh/kg，該數(shù)據(jù)甚至已接近部分三元鋰電池。

 

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

 

物以稀為貴，鈷的稀缺導(dǎo)致價格高企，這種局限無疑會促使行業(yè)尋求新的替代元素。現(xiàn)在談及無鈷電池，有點像大家一直以來吹捧的固態(tài)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?zé)o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(yè)格局產(chǎn)生重大影響。不過電池技術(shù)革新離不開安全，相比于能量密度、成本等性能指標(biāo)，安全才是第一位的。

 

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

 

 

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