鉅大LARGE | 點擊量：618次 | 2022年06月27日
動力鋰電池"無鈷"之辯
續(xù)航里程和成本無法和燃油車正面PK，是阻礙電動汽車真正走向消費市場的兩大"攔路虎"。
要解決這兩大難題，"密碼"在動力鋰電池。
進入2020年，有關(guān)動力鋰電池新技術(shù)的"勁爆新聞"此起彼伏：TSLA"無鈷電池"、通用和LG化學(xué)合作推出NCMA四元電池、CATLCTP電池、比亞迪刀片電池……
新技術(shù)百舸爭流，一方面映射出產(chǎn)業(yè)正步入技術(shù)拐點，另一方面則暗含潛臺詞：市場倒逼之下，電池性能提升迫在眉睫。
有壓力就有動力，放眼全球，電池性能提升重要圍繞兩大維度展開，一是電池材料體系的革新，二是工藝和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
短時間看，工藝和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新最為現(xiàn)實。無論是CATL的CTP、比亞迪的刀片電池，還是蜂巢能源的L6長電芯，都是在現(xiàn)有材料體系基礎(chǔ)上的工藝革新和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，其有關(guān)體積能量和成本降低有明顯效果。
但放眼中長期，如若要進一步突破性能瓶頸，材料體系變革才是"王道"。
動力鋰電池的發(fā)展路徑，一致的意見是以高鎳為主（來源：汽車電子設(shè)計）
TSLA已經(jīng)"明修棧道"，其動力鋰電池核心智囊、三元材料鼻祖JeffDahn，去年一月就公開發(fā)表無鈷高鎳材料具備可行性的文章，目前，TSLA第一代低鈷（5%）材料已經(jīng)完成開發(fā)，即將量產(chǎn)，第二代無鈷材料也在加快開發(fā)，預(yù)計未來兩年內(nèi)應(yīng)用到電芯中。
LG化學(xué)沒有完全明確提出"無鈷"，但去鈷化的戰(zhàn)略已經(jīng)非常明確。今年初，其宣布和通用汽車合作，計劃在2021年量產(chǎn)NCMA電池，該材料體系將鈷的占比進一步降低至5%，從而將電池成本降至100美元/KWh以下。
在國內(nèi)，蜂巢能源是最先公開宣布研發(fā)出無鈷材料及電池產(chǎn)品的公司。
在去年七月，其就宣稱在開發(fā)無鈷三元材料和電池，今年五月中旬，蜂巢能源召開產(chǎn)品公布會，對外公布兩款無鈷電池。并稱基于其無鈷電池，可以實現(xiàn)電動汽車最高達880公里續(xù)航。產(chǎn)品都將在2021年下半年推向市場。
同樣也是在五月，CATL董事長曾毓群對外透露，CATL有自己的"無鈷"電池技術(shù)儲備，目前研發(fā)進展順利，正在想辦法搞好供應(yīng)鏈，因為是一個全新的、顛覆性的產(chǎn)品。"
事實上，有關(guān)動力鋰電池"去鈷化"，業(yè)內(nèi)已成共識，背后驅(qū)動因素在于，既可以實現(xiàn)電池能量密度性能的提升，更為關(guān)鍵的還能擺脫鈷作為稀有資源，面對的價格高、資源少、受牽制的風(fēng)險。
但在"去鈷"的具體路徑上，尤其是有關(guān)"無鈷"短時間內(nèi)是否真正可行，業(yè)內(nèi)還存在著一定的爭議。
一方聲音認為，無鈷高鎳材料具備可行性。
JeffDahn就認為，目前還沒有確鑿的證據(jù)清楚地表明鎳含量高的NCA中要鈷。Al、Mn或Mg等元素有關(guān)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和熱安全性等同樣具有改善用途。
其團隊給出的數(shù)據(jù)也表明，摻雜Mg和Al的無鈷高鎳材料安全性好于高鎳含鈷材料。因此其結(jié)論是，在NCA類型的高鎳（Ni＞90%）材料中，鈷的用途很小或幾乎沒有。
蜂巢能源同樣認為無鈷可行，其思路是，在常規(guī)含鈷正極基礎(chǔ)上去除鈷元素后，離子電導(dǎo)率雖然有所降低，但通過無鈷材料本身、電化學(xué)體系和電池包的合理設(shè)計，應(yīng)用于電動汽車電池是可行的。
蜂巢能源總裁楊紅新介紹，實現(xiàn)突破無鈷技術(shù)瓶頸，蜂巢能源重要采用了三項關(guān)鍵技術(shù)，分別是陽離子摻雜技術(shù)、單晶技術(shù)和納米網(wǎng)絡(luò)化包覆。
具體而言，陽離子摻雜技術(shù)可提高材料的上限電壓，實現(xiàn)能量密度比磷酸鐵鋰高40%；
單晶和多晶相比，具有更強的顆粒強度和更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，使電芯壽命比多晶高鎳三元高出70%；納米網(wǎng)絡(luò)化包覆則能減少正極材料和電解液的副反應(yīng)，有效改善高電壓下的材料循環(huán)性能。
另一方的聲音則認為，目前三元體系絕對"無鈷"方法并不成熟。
國內(nèi)正極材料公司容百科技認為，現(xiàn)有三元體系中，鈷元素可以起穩(wěn)定材料結(jié)構(gòu)的用途，鈷含量新增能有效減少陽離子混排，降低材料阻抗值，尤其有關(guān)提高材料電子電導(dǎo)率，改善倍率性能、降低電芯內(nèi)阻等有其不可替代的用途。
而綜合考慮性能和安全因素，通過精細調(diào)控高鎳材料組分、煅燒溫度、燒結(jié)氣氛，做到相對"無鈷"的高鎳低鈷材料才是可行的。
和此同時，無鈷電池還面對材料匹配和革新，例如，目前在電解液匹配上還存在不小的問題。
更為關(guān)鍵的是，電池是一個復(fù)雜的體系，新材料的商業(yè)化，會面對一定的周期，產(chǎn)品開發(fā)完成后還要經(jīng)歷小試、中試、量產(chǎn)等各個階段的問題。這其中，還將面對一系列已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和尚未被發(fā)現(xiàn)的問題。
2020先進電池材料集群產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇將于八月26-二十七日在深圳機場凱悅酒店舉辦，此次會議由深圳先進電池材料產(chǎn)業(yè)集群主辦，深圳市清新電源研究院、高工鋰電聯(lián)合承辦。
會議將重點圍繞"電池核心關(guān)鍵材料創(chuàng)新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)前景"、"電池制造創(chuàng)新工藝及發(fā)展趨勢"、"儲能和電池回收產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)"、"氫燃料動力鋰電池產(chǎn)業(yè)態(tài)勢及技術(shù)路線"等多個行業(yè)熱點內(nèi)容展開，把脈行業(yè)趨向，尋路產(chǎn)業(yè)未來。
此次論壇上，將邀請國內(nèi)外主流車企、動力鋰電池公司、材料公司等產(chǎn)業(yè)鏈多家頭部公司技術(shù)負責(zé)人圍繞無鈷電池展開探討，重要探討方向包括：
●無鈷電池是否將是動力鋰電池未來的主流？
●無鈷材料及電池的開發(fā)瓶頸及路徑
●無鈷電池的材料匹配
●無鈷材料及電池的產(chǎn)業(yè)化難題
●主流車企有關(guān)無鈷電池的態(tài)度和判斷
