蜂巢能源究竟如何实现无钴电池

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。

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。但解决钴的使用不能以牺牲高能量密度的电池技术路线（续航里程）为代价。

蜂巢能源发布的两款无钴电池！

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的无钴材料，这种方案具有高循环寿命、高安全性和高能量密度的核心优势。

蜂巢能源在5月18日的《无钴·芯未来》线上发布会上亮相了两款无钴电池。这两款电芯的发布，标志着无钴电池正式进入落地阶段，可以实现最高达880公里的续航里程，是电动汽车实现对燃油车销量“弯道超车”的战略武器。

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。可以讲这两款产品使得纯电动汽车彻底摆脱了里程焦虑。

在理论安全性方面，NMX无钴电池已经通过了国标和欧标的全部安全性测试，其安全性能优于三元电池。以热稳定性为例，它可轻松通过150℃的热箱实验。

蜂巢能源如何实现无钴电池？

要实现无钴化，就要解决三个问题，一是Li/Ni混排问题，二是循环性能差的问题；三是，高电压平台下电解液氧化分解的问题。

蜂巢能源主要是通过三项技术来解决上述问题，阳离子掺杂技术、单晶技术和纳米网络化包覆技术。

所谓阳离子掺杂技术，蜂巢能源是采用与氧化学键键能高的阳离子掺杂到晶体结构中，提高材料的上限电压。蜂巢能源是采用了两种化学键能更强大的元素替代钴，掺杂到材料中。通过强化学建稳定氧八面体结构，减少Li/Ni混排，大幅改善的材料的稳定性，并可以在4.3——4.35V电压下稳定工作，能量密度比磷酸铁锂提高40%，而成本降低。

第二项关键技术是单晶技术。电池在极片制作过程中需要经过一道关键的工序——高强度的辊压，这是为了在有限的空间之内加入更多的活性物质，所以要追求更高的压实密度。多晶材料在辊压过程中颗粒破碎明显，会直接导致正极与电解液反应产生大量的气体，造成电池寿命加速衰减和产生安全问题；

同时材料的结构也会崩塌，锂离子无法移动，造成寿命会快速衰减。单晶材料具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构，压力强度比多晶可以提高10倍，能够有效提升电池的能量密度，同时单晶材料不容易崩塌，电芯寿命可以比多晶高镍三元电芯高出70%。

第三项黑科技技术——纳米网络化包覆技术。蜂巢能源在无钴材料的合成过程中，采用了纳米网络包覆技术，在单晶表面包括一层纳米氧化物，可以减少正极材料跟电解液的副反应，该技术有效的改善了高电压下的材料循环性能。

蜂巢能源希望从电芯、pack的设计层面设计层面使电池性能再上一个台阶。 蜂巢能源在产品工艺上选择叠片工艺，可以有效提高方形电芯内部的体积空间利用率，层状结构可以使极片的平整度更好，应力更均匀，膨胀变形也更小，该设计可以使无钴电芯能量密度再提升5%，循环寿命上再提升10%。

此外，长薄电芯的设计是两侧出极耳。这样可以做到电芯底部和顶部都是平整的，没有极耳传统的电芯是在顶部有两个极耳。这一设计为热管理带来了变革。传统电芯只能靠单一地面冷却的形式，这种电芯可以通过上下双层冷却，更精准的控制电池的温度。

“相对传统pack可以提升冷却效果40%，低温加热达到每小时60~70摄氏度，温度误差控制在20~35度之间，温差控制在5摄氏度内。”

pack层面，蜂巢能源采用矩阵式设计，将电池包划分为两个矩阵网格，将薄片无钴电池规则的排列在网格内，在电池包内部组成大型矩阵模块，矩阵跟矩阵之间相互关联，又相互独立，正常工况能够保证整个矩阵模块的刚度；非常规极端工况下，例如侧碰，则能够通过多个电芯分散撞击力，保证电池包和整车的整体安全。

矩阵式结构 4通过安全性测试 杨红新表示，矩阵式结构不仅能够降低pack非增值部件的重量，而且在保证安全的情况下，还能够做到80%的成组效率，要高于传统模组和CTP 72%—75%的成组效率。

在制程方面，蜂巢能源建立车规级AI智能工厂，来进一步提升产品的质量，例如较高的自动化水平和超高的异物检测水平等。 安全性方面，蜂巢能源无钴电池产品通过了国标和欧标的全部安全性测试，在安全性能优于三元电池，以热稳定方面为例，通过150℃的热箱实验。

蜂巢无钴电池正式量产，安全性、稳定性等可靠耐用性若得到市场检验，那么无疑将对全球纯电车消费市场的前景形成极其有利的局面。

编辑：jq