无钴化能否成为动力电池的下一个发展方向

（文章来源：网络整理）

特斯拉正在就中国产电动车采用“无钴电池”与宁德时代进行谈判，并进入到了最后阶段。

就在人们猜测宁德时代的磷酸铁锂电池即将首度进入特斯拉生产线时，2月21日周五晚，一则官方辟谣再次让特斯拉的“无钴电池”陷入疑云。当晚，特斯拉在官方视频媒体账号上回复一位用户时表示：“请留意4月特斯拉的电池发布会，无钴，不代表一定是磷酸铁锂。”凭借强势的新闻热度，特斯拉再度让无钴电池大红大紫。

事实上，无钴电池并不是新名词。去年7月，脱胎于长城汽车的蜂巢能源便在自家的产品发布会首发了无钴电芯产品NMx，“无钴电池”首次被人熟悉。2018年，特斯拉供应商松下也曾表示布局无钴电池研发的意愿。对于无钴电池的发展，国信证券研报分析称，目前无钴电池的方案可能性有两种：一是磷酸铁锂电池；二是新型无钴材料电池。目前来看，磷酸铁锂的无钴电池路径更具有技术成熟性。

此前蜂巢能源发布的无钴电池便属于新型无钴材料电池，而日前比亚迪推出的刀片电池，则属于磷酸铁锂电池。当特斯拉的举手投足都能不断牵动股市波动时，它的能源选择势必将影响新能源市场的发展。伴随国内头部企业在无钴电池的持续发声，也将持续增强这一市场声浪。

为什么选择无钴？目前，新能源汽车主要有两种技术路线，一种是三元电池，一种是磷酸铁锂电池。前者能量密度高，续航能力强；后者安全性好，成本低。如果以是否含有钴元素划分，磷酸铁锂不含钴，三元电池含钴，但二者本质上都属于锂电池。其中，三元电池主要有镍钴铝（NCA）和镍钴锰（NCM）两种模式。主要用于稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能的钴元素，是三元电池中不可或缺的昂贵金属。

近年来，三元电池的发展，就是不断增镍降钴的过程，NCM比例从532到622，再到811，钴含量一直在降低。其中，宁德时代量产的NCM811电池钴含量在8%-10%之内。特斯拉电池的正极材料为NCA，其钴含量已不足3%。如果未来行业进一步向高镍化发展，比如做到Ni93（含镍93%）、Ni95，钴的含量将更少。

探索无钴方案，最重要的原因就是降本。由于金属钴的稀缺性以及战略属性，其价格一直居高不下，随着新能源补贴力度减小，减少钴含量已成为电池降本的重要措施。2017-2018年，新能源汽车进入迅速增长期，钴也随之疯涨。

相关数据显示，钴的价格从2016年的12万元／吨一度飙升至2018年的60万元／吨。后期随着国内钴量产的提升，价格方才回落。最新数据显示，钴的价格维持在24万元／吨左右。目前动力电池成本大约占整车成本的30％-60％。原材料价格的上涨直接影响电池的最终生产成本。

同时，成本问题还体现在使用寿命上——三元锂电池充放电寿命在1500-2000次之间，而磷酸铁锂电池能达到4000次左右的循环寿命。对于其他方案而言，干电极锂电池技术的应用能对比现有的湿电极技术成本降低20%以上。此外，资源的过于集中也加剧了全球钴供应链的脆弱性。目前全球有超过一半的钴都在刚果生产。作为全球第一大钴需求国的中国，目前在加快对该战略资源的储备。

虽然目前电池的高镍低钴趋势一方面满足了企业的降本需求，但另一方面高镍低钴可能会导致电池过热，容易引起燃烧，安全性会受到影响。因此未来要做到无钴化，难度将增加，要有一定的技术突破才行。有分析师认为，任何替代钴的电池材料新技术都将在10年以后才会出现，并且，现在新能源汽车的增长速度远远快于无钴技术研发的速度。

虽然目前的无钴研发方向有众多不确定性，但在降本的大背景下，少钴乃至无钴已经是国内外不少电池企业都在进行的一个研发方向。此前特斯拉就曾表示，“无钴电池”存在多种技术路线，并非一定是磷酸铁锂。如今特斯拉在摆脱依赖松下电池局面后，新增LG化学和宁德时代两家合作伙伴，同时收购了超级电容器制造商Maxwell开始自研“干电池技术+超级电容”技术，开始探索无钴方案的各种可能。

2018年，松下汽车电池业务高管田村健二曾表示，“我们已经在缩减钴在电池制造中的使用；不久的将来，我们将把钴的使用降低到零。”去年7月，蜂巢能源发布了无钴材料和四元材料电芯产品。按照官方说法，其无钴电池能够实现与当前NCM811动力电池相同的能量密度，材料成本却能够下降10%~15%。

去年12月，IBM表示其电池研究实验室可能找到了新方法，能够利用从海水中提取的材料，制造一种不含钴、镍和其它重金属的电池。这种电池不仅拥有高功率密度、高能量密度和出色的能源效率，还具备低易燃性的电解质。为了加速这项技术的商业化，IBM目前已与梅赛德斯·奔驰、电池电解质供应商Central Glass和电池制造商Sidus达成合作。

对于不含钴的磷酸铁锂而言，宁德时代和比亚迪也给出了自己的最新探索。日前，比亚迪发布的刀片电池，通过电池结构创新，提升体积利用率，将磷酸铁锂的成本优势发挥到最大，同时保证了超过600公里的NEDC续航。去年宁德时代推出的CTP技术，通过省去电池模组，对电池包结构优化，从而实现大幅降本。

对于行业内不同的无钴方案，有分析指出，高镍低钴肯定是锂电池的发展方向，但短期内钴还是无法替代。一方面，配方比例改变给电池封装方式带来挑战，目前高镍锂电池还是以圆柱封装方式为主，软包和方形技术还不成熟；另一方面，电动汽车要降低成本，但仍要以保证安全和质量为前提。
（责任编辑：fqj）