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在最近的成都車展上，一款宣布將搭載「無(wú)鈷電池」的歐拉櫻桃貓車型，出現(xiàn)在展臺(tái)上。

 

無(wú)鈷電池到底是什么？

無(wú)鈷化概念曾因馬斯克的言論成為熱門話題，但市面上所謂的無(wú)鈷電池，已經(jīng)偏離了本質(zhì)的概念。「無(wú)鈷電池」應(yīng)為三元材料去鈷后的電池，解決三元材料需要鈷這種昂貴又稀缺的稀有金屬，同時(shí)又能因此而提升能量密度。

 

 

這款電池實(shí)際只是換了另一種不含鈷的正極材料，不是真正的「無(wú)鈷電池」。

與蜂巢能源相比，特斯拉的「無(wú)鈷電池」還要更加粗暴，直接將常見(jiàn)的「磷酸鐵鋰電池」改稱為「無(wú)鈷電池」。因?yàn)椋�磷酸鐵鋰和尖晶石鎳錳酸鋰一樣，本就不含鈷。

要評(píng)判是否是真正的「無(wú)鈷電池」，還可以用一個(gè)簡(jiǎn)單的方法驗(yàn)證，三元材料去鈷后，能量密度也會(huì)提升到一個(gè)新高度。但蜂巢115Ah電芯能量密度只有240Wh/kg，只與早期的NCM523差不多，還無(wú)法與NCM811的304Wh/kg相比。

實(shí)際上，蜂巢能源所采用的尖晶石錳酸鋰也不是一項(xiàng)新材料。它最早在1981年就已制得，雖然現(xiàn)在也有使用，但受到高溫性能、能量密度、循環(huán)壽命限制，一直未能取代三元材料。

不過(guò)，關(guān)于這種材料的缺點(diǎn)，蜂巢能源表示他們已通過(guò)陽(yáng)離子摻雜技術(shù)、單晶技術(shù)、納米網(wǎng)絡(luò)化包覆三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，改善了高溫性能和循環(huán)壽命問(wèn)題，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)�；瘧�(yīng)用。

真正的「無(wú)鈷電池」難度極高

 

一位電池產(chǎn)業(yè)資深分析師認(rèn)為：「實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷是為了降低材料成本，但其實(shí)降低的幅度很有限�！狗涑材茉措娦狙邪l(fā)中心總經(jīng)理高飛曾給出具體數(shù)值：「無(wú)鈷電池可以降低最高10%的成本。」

根據(jù)中泰證券研究所整理的數(shù)據(jù)，2019年三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池每度電的鋰電池材料成本分別為506.2元和356.41元。即使按照高飛給出的10%最高降幅計(jì)算，磷酸鐵鋰電池仍有27.8%的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。

無(wú)鈷化路線之所以能一直保持熱度，除了有以上因素外，同時(shí)還有另一方面原因：「無(wú)鈷」伴隨著「高鎳」，這是當(dāng)前提高能量密度的主流技術(shù)方案。

 

鎳的作用在于提高增加材料的體積能量密度，但鈷含量低的「超高鎳」三元材料會(huì)出現(xiàn)鋰鎳混排，從而造成鋰的析出，并且無(wú)法抑制鎳的相變，降低循環(huán)性能。

鋰電材料全產(chǎn)業(yè)鏈龍頭杉杉股份副總裁孫曉東曾表示：「從技術(shù)角度講，在鎳鈷錳的比例為8:1:1時(shí)，電池300 Wh/kg的能量密度已經(jīng)達(dá)到天花板，這個(gè)天花板可能未來(lái)10年都無(wú)法突破。」

真鋰研究總裁墨柯曾指出，高電壓材料也是限制無(wú)鈷化的原因之一：「如果成功去鈷，三元材料鎳鈷錳則變成二元材料鎳錳酸鋰。鎳錳酸鋰是一種5伏級(jí)的高電壓材料，對(duì)比3.7伏級(jí)的三元材料，由于電壓增加，電量也可相應(yīng)增加。」

 

Manthiram表示：「在現(xiàn)有工廠采用這種工藝應(yīng)該很簡(jiǎn)單�！顾麄円殉闪⒘艘患颐麨門exPower的初創(chuàng)公司，試圖在未來(lái)兩年內(nèi)將無(wú)鈷材料推向市場(chǎng)。

誰(shuí)更像是「下一代電池」？

盡管無(wú)鈷化是產(chǎn)業(yè)正在著力研究的課題，但在商業(yè)化主導(dǎo)的動(dòng)力電池市場(chǎng)中，性能和成本永遠(yuǎn)都是一個(gè)需要平衡的因素。在這種背景的引導(dǎo)下，也出現(xiàn)了多極分化的新材料路線。

 

 

「固態(tài)」指的是電池面沒(méi)有氣體、液體，所有材料都以固態(tài)形式存在，從而也避免了液態(tài)電池在高溫下面臨的脹氣、熱失控等危險(xiǎn)。相比于現(xiàn)有的電池技術(shù)，固態(tài)電池還具備能量密度高、體積小、柔性化等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)。

不過(guò)，固態(tài)動(dòng)力電池想要量產(chǎn)應(yīng)用還有比較遠(yuǎn)的距離。

 

盡管如此，從多家企業(yè)的規(guī)劃來(lái)看，固態(tài)電池的商用化似乎已如箭在弦上，只是這根「弦」不知還要繃緊多少年。

伍德麥肯茲負(fù)責(zé)運(yùn)輸和流動(dòng)性的首席分析師Ram Chandrasekaran認(rèn)為：「汽車制造商也許能在2020年代后期將固態(tài)電池應(yīng)用到汽車上，但它最初可能是展示這項(xiàng)技術(shù)的一個(gè)窗口，目前還不是一個(gè)可行的市場(chǎng)行為�！�

至于同樣被研究者青睞、并因?qū)幍聲r(shí)代突然火起來(lái)的鈉離子電池，其實(shí)早在上世紀(jì)八十年代前后就已存在相關(guān)研究。但最初正極材料的電化學(xué)性能并不理想，發(fā)展非常緩慢。2010年之后，一些新正極材料的開(kāi)發(fā)，幫助鈉離子電池在容量和循環(huán)壽命方面有很大提升。
 

可以看到，鈉離子電池不是「高鎳」路線的替代產(chǎn)物，它更多是一款經(jīng)濟(jì)型產(chǎn)品。

 

在實(shí)際的商業(yè)化動(dòng)力電池市場(chǎng)中，已經(jīng)度過(guò)了追求能量密度的第一階段，以高性價(jià)比為目的電池，開(kāi)始更被市場(chǎng)青睞。磷酸鐵鋰電池裝載量提升也證明了這點(diǎn)，中國(guó)北方車輛研究所動(dòng)力電池實(shí)驗(yàn)室主任王子冬對(duì)此表示：「這是回歸理性的做法」。

動(dòng)力電池能量密度的提升，是邊際效用遞減的過(guò)程。在現(xiàn)有的商業(yè)應(yīng)用中，能量密度已不應(yīng)成為首要關(guān)注的因素。蜂巢能源推廣不含鈷的新型電池、馬斯克也多次站臺(tái)磷酸鐵鋰，正表現(xiàn)出了當(dāng)前的市場(chǎng)正需要在性能和成本間，更好的進(jìn)行平衡。