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從實(shí)驗(yàn)室到落地 無(wú)鈷電池能走多遠(yuǎn)?

時(shí)間:2021-08-31 09:03來(lái)源:NE時(shí)代 作者:Leon
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       動(dòng)力電池市場(chǎng)一直處于不斷變動(dòng)的狀態(tài)。
 
       2019年磷酸鐵鋰電池占整個(gè)電池裝機(jī)量的比例不足5%,可到2021年7月,該比例已經(jīng)提升到了30%。不僅是不同正極材料體系的變化,即便三元材料體系本身,也經(jīng)歷了從5系絕對(duì)地位到8系、5系、6系分立的轉(zhuǎn)變。
 
       即使是現(xiàn)在,雖然頭部企業(yè)已現(xiàn),但關(guān)于電池路線的研究從來(lái)都不是一成不變。
 
       寧德時(shí)代鈉離子電池、蜂巢無(wú)鈷電池、輝能、衛(wèi)藍(lán)等固態(tài)電池,電池企業(yè)都在針對(duì)市場(chǎng)需求布局更多樣化的技術(shù)路線。而在新能源汽車市場(chǎng)還未完全放量,形成穩(wěn)定供應(yīng)格局的大背景下,每一種技術(shù)路線,都有可能成為車企未來(lái)新的選擇。
 
       最先被炒成熱點(diǎn)并且被很多電池企業(yè)帶進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的,當(dāng)屬少鈷、無(wú)鈷電池。
 
       從少鈷到無(wú)鈷的實(shí)驗(yàn)
 
       關(guān)于無(wú)鈷電池的研究,電池企業(yè)選擇從少鈷入手。
 
       LG化學(xué)遵循去鈷提鎳研發(fā)思路,將NCM和NCA摻雜而成四元鋰電池,正極材料鎳含量約為85%,鈷、錳、鋁的含量皆為5%,減少鈷用量的同時(shí)添加鋁提高安全性、增加材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
 
       將鋁摻雜到原始NCM電池正極材料中,相較于811體系,除了小幅降低鈷的用量,還提升了鎳和鋁的用量,降本空間有限。
 
       韓媒報(bào)道LG化學(xué)NCMA電池7月份會(huì)用到特斯拉在中國(guó)的車型上,9月份通用汽車也將開(kāi)始使用,不過(guò)是否會(huì)大規(guī)模應(yīng)用暫時(shí)未知。
 
       “少鈷”只是通向“無(wú)鈷”的一個(gè)過(guò)程。
 
       但是目前無(wú)鈷電池相關(guān)的項(xiàng)目,像松下的無(wú)鈷電池、萬(wàn)向123的無(wú)鈷高鎳正極材料電池正極片、容百科技尖晶石型單晶無(wú)鈷高電壓鎳錳酸鋰正極材料,基本上都是處于實(shí)驗(yàn)室或者專利公示階段,還沒(méi)走到量產(chǎn)階段。
 
       比“無(wú)鈷”更加激進(jìn)的技術(shù)路線,是寧德時(shí)代21C實(shí)驗(yàn)室提出來(lái)的“無(wú)鈷無(wú)鎳”電池,不同于現(xiàn)有的NCA、NCM和LFP電池,完全去掉“鎳”和“鈷”的鋰電池。
 
       雖然從資源的角度看,在保證電池性能的前提下,鈷和鎳能去掉肯定是最理想狀態(tài),但是同時(shí)去掉兩種材料隨之而來(lái)問(wèn)題肯定會(huì)更多,而解決這些問(wèn)題的過(guò)程,需要耗費(fèi)大量的時(shí)間、人力、物力,目前該項(xiàng)目還在實(shí)驗(yàn)室階段。
 
       從少鈷到無(wú)鈷,再到無(wú)鈷無(wú)鎳,每一步注定會(huì)艱難前行,但是誰(shuí)走出第一步可能就是這個(gè)行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)。
 
       蜂巢能源從NCMA少鈷電池,再到成都車展上宣布無(wú)鈷電池落地歐拉櫻桃貓,將“去鈷去鎳”的終極目標(biāo)又往前推進(jìn)了一步。
 
       蜂巢能源無(wú)鈷電池走出實(shí)驗(yàn)室 落地歐拉櫻桃貓
 
       櫻桃貓是長(zhǎng)城歐拉品牌旗下首款純電SUV,尺寸4510×1855×1665mm,軸距2710mm。
 
       據(jù)蜂巢能源官方消息,櫻桃貓將搭載蜂巢能源82.5kWh無(wú)鈷電池包,常溫工況續(xù)航里程600km以上。
 
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       由蜂巢能源供應(yīng)115Ah無(wú)鈷電芯,正極采用無(wú)鈷鎳錳酸鋰單晶材料,系統(tǒng)能量密度170Wh/kg。
 
       未來(lái)無(wú)鈷電池材料將在常州工廠生產(chǎn),規(guī)劃年產(chǎn)量2萬(wàn)噸,一期5000噸產(chǎn)線已建成投產(chǎn);無(wú)鈷電芯主要在馬鞍山基地生產(chǎn),未來(lái)規(guī)劃年產(chǎn)能超過(guò)10GWh。
 
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       按照蜂巢能源的規(guī)劃,無(wú)鈷電池未來(lái)可以覆蓋A00—B+車型,續(xù)航400—800+km。
 
       除了是第一家將無(wú)鈷電池落地的企業(yè),蜂巢能源推出世界首款單晶無(wú)鈷正極材料,突破了基礎(chǔ)研發(fā)的壟斷現(xiàn)狀,這是整個(gè)行業(yè)前進(jìn)過(guò)程中非常重要的一步。
 
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       此外,蜂巢能源還建立起了關(guān)于無(wú)鈷電池專利的核心壁壘,針對(duì)正極材料、電芯、模組PACK進(jìn)行全方位的專利布局和保護(hù),截至2021年8月底,蜂巢能源關(guān)于無(wú)鈷電池國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)共超過(guò)69項(xiàng),國(guó)際專利申請(qǐng)超過(guò)46項(xiàng)。
 
       同時(shí),蜂巢能源也表示,后續(xù)也會(huì)從以下幾個(gè)方面建立起更加堅(jiān)固的專利壁壘:
 
       嘗試采用其他金屬元素?fù)诫s、替代鈷金屬以及包覆改性無(wú)鈷正極材料,提升無(wú)鈷電池的容量和充放電倍率性能;
 
       優(yōu)化材料晶體結(jié)構(gòu)提升無(wú)鈷正極材料性能;
 
       對(duì)傳統(tǒng)的尖晶石錳酸鋰材料、磷酸鐵鋰、層狀鈷酸鋰材料進(jìn)行摻雜和改性,或者將多種不同微觀結(jié)構(gòu)的正極材料混合使用進(jìn)一步提升正極材料綜合充放電性能;
 
       從電芯層面(疊片長(zhǎng)電芯)、從pack模組層面(長(zhǎng)電芯pack模組)、從系統(tǒng)設(shè)計(jì)層面(不同材料類型電芯混用)綜合提升電池包的能量密度和倍率性能。
 
       蜂巢能相關(guān)負(fù)責(zé)人曾在采訪中表示,無(wú)鈷電池還有抗過(guò)充和熱穩(wěn)定性的天然優(yōu)勢(shì),理論能量密度可以與三元材料持平。此外,無(wú)鈷材料合成工藝與常規(guī)三元的合成可以共線生產(chǎn),加上去掉“鈷”元素,降本空間也很可觀。
 
       應(yīng)用落地、產(chǎn)能布局、專利壁壘、性能及成本優(yōu)勢(shì),助力無(wú)鈷電池邁上新臺(tái)階。
 
       但是,開(kāi)局之后,無(wú)鈷電池能搶占多大的市場(chǎng)?這個(gè)關(guān)系到整個(gè)無(wú)鈷電池市場(chǎng)未來(lái)的空間,以及蜂巢能源如何能在其中找到更多的客戶。
 
       從“鈷”的稀缺度到主機(jī)廠的接受度 無(wú)鈷電池的機(jī)會(huì)究竟有多大?
 
       “鈷”在全球存儲(chǔ)量越有限,意味著被替代的可能性越大。而這,正是無(wú)鈷電池發(fā)展的機(jī)遇。
 
       美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局?jǐn)?shù)據(jù)顯示,已探明的鈷礦儲(chǔ)量710萬(wàn)噸,按照14萬(wàn)噸年開(kāi)采量估算,可開(kāi)采年限約為50年。一旦開(kāi)采量需求增長(zhǎng),可開(kāi)采年限也會(huì)相應(yīng)減少。
 
       “鈷”整體量的限制,加上分布不均勻,中國(guó)電池企業(yè)很有可能會(huì)因此卡脖子。
 
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       而且,超過(guò)70%的鈷資源分布在剛果金、澳大利亞兩個(gè)國(guó)家,整個(gè)“鈷”資源的分布基本上都在國(guó)外,而且這些國(guó)家針對(duì)“鈷”的出口,從提價(jià)、收稅到推出禁令,政策上一變?cè)僮儭?/div>
 
       從國(guó)家層面來(lái)看,如果要徹底完成電動(dòng)化轉(zhuǎn)型,要么對(duì)“鈷”等核心資源進(jìn)行掌控,要么發(fā)展可替代產(chǎn)品。目前來(lái)看,后者可能性更大。
 
       而且今年受疫情的不可抗因素影響,全球電池材料都在漲價(jià)。
 
       這些可控和不可控的因素,都從一定程度上限制著電池行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展,“去鈷”已經(jīng)迫在眉睫。
 
       落地到電池企業(yè)的生產(chǎn)上,對(duì)“鈷”比較明顯的感知是價(jià)格。
 
       中國(guó)本土“鈷”資源的占比只有1%左右,大約7.1萬(wàn)噸,但是2014年至2020年中國(guó)鈷的產(chǎn)量合計(jì)就達(dá)到了3.25萬(wàn)噸。而且近幾年中國(guó)鈷的產(chǎn)量逐漸下滑,進(jìn)口的比例逐漸增加,使得電池企業(yè)得到“鈷”的成本越來(lái)越高。
 
       “鈷”價(jià)格的居高不下,與動(dòng)力電池企業(yè)降本的大方向背道而馳,所以很多電池企業(yè)也開(kāi)始在鎳礦、鈷礦上投資,但這畢竟是體量大、融資能力強(qiáng)、背景強(qiáng)勁的公司能玩轉(zhuǎn)的方式,很多市場(chǎng)規(guī)模還沒(méi)完全擴(kuò)張的公司,本來(lái)在電池生產(chǎn)上已經(jīng)自顧不暇,上游材料資源的掌控更加艱難。
 
       出于資源限制、成本控制這兩大因素的考量,“無(wú)鈷”肯定是終極目標(biāo)。以此倒推,目前市面上的三元電池未來(lái)很有可能是要替換的對(duì)象。
 
       “無(wú)鈷”電池在解決電解液材料適配、正極材料缺鈷造成的鎳鋰混排以及對(duì)循環(huán)壽命的影響等等問(wèn)題的基礎(chǔ)上,還需要和主機(jī)廠建立聯(lián)系,主機(jī)廠對(duì)無(wú)鈷電池的接受度,一定程度上決定著無(wú)鈷電池能走多遠(yuǎn)。
 
       針對(duì)這一問(wèn)題,NE時(shí)代采訪了業(yè)內(nèi)人士,以此來(lái)了解主機(jī)廠究竟是如何看“無(wú)鈷”電池的。
 
       整體采訪下來(lái),主機(jī)廠首先比較認(rèn)可“無(wú)鈷”作為未來(lái)的方向,目前也有很多電池企業(yè)在布局,但是未解決的問(wèn)題也非常多。作為主機(jī)廠,雖然在電池技術(shù)路線上有偏好,但是不排斥任何的技術(shù)路線,前提是滿足主機(jī)廠對(duì)于安全的核心訴求下,平衡成本、續(xù)航、長(zhǎng)壽命等等因素,綜合考量的結(jié)果。
 
       隨著搭載無(wú)鈷電池的整車面世,無(wú)鈷材料各項(xiàng)性能得到用戶認(rèn)可之后,才有更多的友商和上下游企業(yè)加入該技術(shù)路線,行業(yè)協(xié)同效應(yīng)就會(huì)顯現(xiàn),大規(guī)模應(yīng)用也就有了可能。
 
       未來(lái)很遠(yuǎn),但來(lái)日可期。
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標(biāo)簽: 蜂巢能源 無(wú)鈷電池
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