新能源无钴(新能源无钴)

随着疫情得到控制，此前停工的特斯拉中国工厂开始恢复生产，国产Model?3的电池供应商LG化学也同样复工，但前两天外媒突然报道了一则消息，称特斯拉正在与宁德时代商讨在国产特斯拉车型上使用无钴电池，并且已经到了后期阶段。

2月初时，宁德时代发布公告证实与特斯拉签订了协议，向特斯拉供应锂离子动力电池产品，供货开始时间为今年7月，协议有效期为两年，2020年7月1日到2022年6月30日。但关于无钴电池的商讨还没有得到确切的官方声明，所以先来分析一下这件事的其他因素：

首先，对于特斯拉来说，这是他们第一次将磷酸铁锂电池纳入产品线，在三元锂电池盛行的趋势下，这种反常的举动应该是出于降低成本的考虑，外媒称这个降低的幅度至少能达到“两位数百分比”，也就是10%以上，另外也可能为了提高安全性，下面简单解释一下原理。

三元锂电池其中的镍钴锰这三元材料对电池的影响十分显著，首先钴是稀缺资源，其价格波动极大程度地影响着三元材料的价格，例如在2017-2018年时，新能源汽车迅速放量，而钴产能没有跟上，价格一度暴涨到了60万元/吨，随后产能扩充才出现回落，但也在28万元/吨。所以宁德时代、LG化学等电池厂商其实都在竭力研究电池无钴化，但还没有显著成果。

那无钴化对电池性能有什么影响呢？首先，钴的重要作用在于稳定三元电池层状结构和提高循环次数，而高镍低钴的电池热稳定性较差，如果温度控制没有做好，电池放电性能下降，温度急速上升，就会导致电池自燃，这也是特斯拉负面新闻缠身的根源。

有专家认为，任何能替代钴的电池材料新技术至少要10年后才能出现，所以无钴电池不出意外就是磷酸铁锂这个传统方案了，其生产成本比三元材料要低得多，在低价家用车上应用广泛，同时热稳定性更好得多，比如三元锂电池热失控温度大约在200℃，而磷酸铁锂电池在500℃以上，这两点正是特斯拉所需要的特性。

但磷酸铁锂相比于三元锂电池也有着明显劣势，就是能量密度。三元锂电池在市场在售车型上已经将能量密度拉到了180Wh/kg以上，宁德时代开发的NCM811电芯能量密度已经达到300Wh/kg。而磷酸铁锂电池的能量密度远远低于三元锂电池，用于乘用车并不理想，即使是磷酸铁锂电池的龙头产商比亚迪，目前也已经将乘用车换装了三元锂电池，仅在电动大巴上使用磷酸铁锂方案。

可既然都在努力研发电池无钴化，在磷酸铁锂上有什么文章可做呢？有，宁德时代去年10月发布了CTP（Cell?to?Pack）技术，即电池无模组化，直接将电芯集成到电池包，能将电池包体积利用率提高15-20%，能量密度提高10-15%，并大幅降低制造成本。这项技术比亚迪和长城的蜂巢新能源也在研发。

比亚迪目前已经有些成果的是刀片电池技术，就是将电芯做成扁平长条状，其能量密度能比以前提升30%，成本则下降30%，散热性能也会更好，比亚迪全新车型“汉”就是首款搭载刀片电池的车型，其能量密度为140Wh/kg，已经能够与大部分三元锂电池同水平竞争。

长城旗下的蜂巢新能源研发出了一种无钴电池的概念产品，是三元材料的去钴版本，某种意义上可以叫做二元锂电池。其技术原理有两个：一是掺杂特定元素，减弱电子的超交换现象，降低Li/Ni，提高点性能；二是掺杂M-O键能大的元素，减缓晶体在充放电过程的体积变化，稳定结构，提高循环寿命和安全性。

其最终性能几乎与宁德时代的NCM811相近，但整体成本会更低5-10%，据称会在今年下半年实现量产，能量密度达到265Wh/kg，这也是目前最接近开发成功的无钴电池技术。

以目前的信息来看，特斯拉会采用提高磷酸铁锂能量密度的方案还是类似长城的无钴化方案并不明朗，外媒的报道称特斯拉正在与宁德时代商谈合作开发无钴电芯，自己也将开发无钴电池，相关材料成分将于4月份投资人会议上公布。如果特斯拉自己开发电芯石锤，那就意味着特斯拉完成了彻底的产业一体化。

此前特斯拉宣布推进电池无钴化的当天，特斯拉股价大涨7%，市值一举超过1500亿美元，马斯克也因此获得了169万股奖励，价值105亿人民币，而在外媒报道特斯拉与宁德时代的新闻后，特斯拉股价继续上涨10%，同时相关产业也出现了巨大波动。

昨日A股开盘后，华友钴业(-9.99%)、寒锐钴业(-10.00%)、洛阳钼业(-9.90%)等钴概念股跌停，德方纳米(10.00%)、湘潭电化(10.02%)、丰元股份(10.01%)、光华科技(9.99%)等无钴概念股涨停，比亚迪(4.10%)、国轩高科(2.93%)等磷酸铁锂概念股大涨。

所以大家发现了，特斯拉更可能采用磷酸铁锂电池方案的说法并非空穴来风，股市已经表现出了强烈的敏感性，自发地对特斯拉的运作产生了预测反应，不过无论特斯拉选择哪条路，有两件事可以确认：电池技术会出现极大发展；国产Model?3会更便宜。

本文作者为踢车帮?刘剑星

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

不久前特斯拉因计划推出搭载“无钴”电池的车型进入热搜，后来证实只是使用了磷酸铁锂电池的国产Model 3，其自研的超级电容电池量产还需要时日；然后，比亚迪的“刀片电池”再次成为热门，通过CTP无模组方式和使用磷酸铁锂材料，确实提高了电池搭载量和安全性。在新材料技术所限的前提下，如何提高电池能量密度和整车续航能力，成为各大企业的难题。

5月18日，蜂巢能源率先给出了自己的答案，同时也带来了真正的“无钴电池”——NMx镍锰酸锂电池。

无钴电池需求的迫切性

除了比亚迪始终坚持不放弃磷酸铁锂技术路线，市场上多数企业已经全部投向三元锂电池怀抱，正极材料为NCM（镍钴锰）或NCA（镍钴铝）的三元电池确实可以显著提高能量密度，较容易提升续航里程。但是，三元锂电池的一些硬伤也是很多车企无法绕过的。

首先，钴在地壳中的含量较低，丰度仅为 0.0025%，全球陆地钴的储量约为710 万吨，区域分布却十分集中，刚果(金)在全球钴储量的占比为 52%，其他国家和地区储量占比则较低。在全球目前的钴元素消耗中，约50%左右用在锂电池上，包括车用锂电池以及消费类电子用的锂电池。随着新能源汽车的迅猛发展，钴的需求量也在持续激增。如果不考虑回收，2026年以后，钴就将供不应求；有限的钴元素资源，无法支撑新能源汽车无限的发展空间。

其次，较为稀缺的原材料来源，必然造车钴的价格上涨。导致动力电池成本难以继续下探，最终这部分成本还需要消费者来买单。

然而作为三元锂电池中的一大重要元素，人们虽然一直在尝试降低钴含量占比，确实始终没有人能彻底将其去除。原因有很多，最主要的是，钴不但可以稳定材料的层状结构，而且可以提高材料的循环和倍率性能。

特斯拉CEO马斯克多次提到降低电池中钴的使用比例，甚至是无钴的电池方案，也正是表达了汽车企业需求端对于摆脱资源约束的迫切性。全球电池供应商和车企都在想各种办法减少钴在三元电池中的含量。

蜂巢能源NMx无钴电

蜂巢能源基于材料体系的前瞻性研发，在全球首先发布了基于无钴材料的电芯产品。这种NMx镍锰酸锂的无钴材料具有高循环寿命、高安全性和高能量密度的核心优势，它的核心技术支撑是通过三项关键技术阳离子掺杂技术、单晶技术、纳米网络化包覆，显著改善了无钴层状材料的镍锂离子混排问题以及循环寿命的问题，使无钴材料终于跨过这些关键障碍，走到规模化应用的阶段。

镍锰酸锂材料具有尖晶石结构，相比于钴酸锂材料的层状结构，尖晶石结构更加稳定，具有三维锂离子扩散通道，更加有利于锂离子的扩散。镍锰酸锂材料的工作电压平台高达4.7V，可逆容量达到146mAh/g，相比于钴酸锂材料的3.7V工作电压平台，具有非常大的优势。反应在电池包上面，镍锰酸锂与钴酸锂正极材料相比，其输出电压高、成本低、环境友好。

蜂巢能源目前共有两款镍锰酸锂电芯产品。

第一款产品是是基于590模组的电芯设计，容量为115Ah，电芯的能量密度达到245wh/kg；这款产品的特点，是在通用化电芯尺寸设计基础上完成的。它能够搭载到目前大部分新的纯电平台上，出色的循环寿命和日历寿命特性，使得这款电芯在整车端能够实现15年120万公里的质保，在2021年6月份推向市场。

第二款是L6薄片无钴长电芯，容量226Ah, 这款产品正在与汽车企业合作开发，在先进的矩阵式PACK设计支持下，是全球第一款可以实现880公里的续航里程的车型，预计可以在2021年下半年实现量产。

880公里的续航里程，使得电动汽车彻底解决了里程焦虑的问题，对于消费者来说，在日常使用中充电的频次也能控制住。按照日常通勤80公里来估算，880公里的续航可以让消费者每月仅依靠充电三次实现每个月通勤的目标。在新基建建设中，随着公共充电网络铺开，能够让消费者摆脱家用充电的束缚，更加自由选择电动汽车。

蜂巢能源的无钴电池产品开创了动力电池的新品类，具备容量更高、寿命更长、安全性更好的特性，解决了电动汽车续航、电池衰减和安全三大痛点。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。