今年2月份，當(dāng)特斯拉宣布要研發(fā)無(wú)鈷電池之時(shí)，資本市場(chǎng)就掀起了層層波瀾，鈷元素相關(guān)的股票也紛紛大跌。然而人算不如天算，受全球新冠疫情影響，原本定于4月份舉行的特斯拉電池發(fā)布會(huì)一推再推，直到現(xiàn)在也沒(méi)有任何確切消息。
正可謂西邊不亮東邊亮，一直默默無(wú)聞的蜂巢能源此時(shí)突然站出來(lái)?yè)屃笋R斯克的風(fēng)頭，5月18日，其率先發(fā)布了兩款全新的無(wú)鈷電池產(chǎn)品，并宣稱(chēng)最快將在明年6月推向市場(chǎng)。不用問(wèn)，一定有不少“小朋友”腦袋上冒出大大的問(wèn)號(hào)，蜂巢能源是什么來(lái)頭？無(wú)鈷電池究竟是個(gè)什么東東？它又有何玄妙之處？一向愛(ài)吃瓜更愛(ài)把瓜吃透的邦老師決定趕緊來(lái)跟解答一下這個(gè)問(wèn)題。
蜂巢能源是什么來(lái)頭？
蜂巢能源科技有限公司的前身是長(zhǎng)城汽車(chē)動(dòng)力電池事業(yè)部，在2018年時(shí)從長(zhǎng)城汽車(chē)完全剝離，獨(dú)立為蜂巢能源科技有限公司。該公司主要從事于電池材料、電芯、模組、電池系統(tǒng)、BMS的研發(fā)與產(chǎn)品制造。
鈷元素在三元鋰電池中有什么作用？
對(duì)于三元鋰電池來(lái)講，它的關(guān)鍵組成部分有正負(fù)極、隔膜和電解液。正極為鋰的氧化物，如常見(jiàn)的鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰，負(fù)極材料為石墨，正負(fù)極之間使用多孔材質(zhì)的隔膜進(jìn)行隔離，防止二者接觸，不過(guò)隔膜之間的空隙可以允許鋰離子通過(guò)，而正是依靠鋰離子在正負(fù)極之間的游走從而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)電池的充放電。
當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子會(huì)由正極移動(dòng)到負(fù)極，但在其離開(kāi)之后，不太“安分”的鎳離子可能跑去“侵占”原本屬于鋰離子的位置，此時(shí)一旦放電，鋰離子會(huì)再次由負(fù)極回到正極，被鳩占鵲巢的它無(wú)奈只好跑去填鎳離子的坑。這種情況就是所謂的“鎳鋰混排”，輕則導(dǎo)致電池循環(huán)壽命縮短、電池容量下降，重則引發(fā)電池組安全隱患甚至安全事故?，F(xiàn)在終于輪到今天的主角“鈷元素”閃亮登場(chǎng)了，它最大的作用就是可以抑制鎳鋰混排，提升電池的穩(wěn)定性。那么問(wèn)題來(lái)了，“鈷”既然如此重要，那為啥大家還要想方設(shè)法把它“消滅”呢？原因很簡(jiǎn)單，五個(gè)字簡(jiǎn)要概括：物以稀為貴。
目前全球已探明的鈷儲(chǔ)量?jī)H約710萬(wàn)噸，其中還有一半在剛果。由于剛果的政局長(zhǎng)期處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，這導(dǎo)致其礦產(chǎn)出口政策存在著很大的不確定性（早在2007年剛果就曾出臺(tái)相關(guān)政策限制鈷的出口）。這就導(dǎo)致鈷的價(jià)格居高不下，目前大概在25萬(wàn)元每噸左右，要知道這可是鎳的2.5倍左右，據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)算，采用無(wú)鈷化的三元鋰電池電芯成本能下降10-15%。以上種種都促使各方萌生和堅(jiān)定發(fā)展無(wú)鈷電池的意愿和決心。
蜂巢能源如何實(shí)現(xiàn)電芯無(wú)鈷化？
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，電芯無(wú)鈷化的關(guān)鍵有兩個(gè)，其一是通過(guò)摻雜無(wú)未成對(duì)的電子自旋特定元素，減弱電子超交換的現(xiàn)象，從而降低鋰/鎳元素的混排。其二是通過(guò)摻雜M-O鍵能大的元素，從而減緩晶體在充放電過(guò)程中體積的變化，起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。蜂巢能源通過(guò)上述兩項(xiàng)技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了電芯無(wú)鈷化。
蜂巢能源共推出兩款產(chǎn)品，第一款產(chǎn)品是基于590模組的電芯所設(shè)計(jì)，其電芯的能量密度達(dá)到了245Wh/kg，電池組電量為96kWh，裝車(chē)后續(xù)航里程將達(dá)到600km，該產(chǎn)品將于2021年6月正式推向市場(chǎng)。
第二款為L(zhǎng)6薄片無(wú)鈷長(zhǎng)電芯，其電芯能量密度為240Wh/kg，電池組電量為135kWh，裝車(chē)后續(xù)航里程為880km，該產(chǎn)品預(yù)計(jì)將在2021年下半年推向市場(chǎng)。
蜂巢能源聲稱(chēng)，目前這兩款產(chǎn)品已經(jīng)完成了實(shí)驗(yàn)室階段設(shè)計(jì)，但還要按照整車(chē)的要求進(jìn)行全方位匹配和驗(yàn)證，如裝車(chē)后的高低溫環(huán)境測(cè)試、與電池管理系統(tǒng)（BMS）的匹配以及足夠公里數(shù)的道路測(cè)試等等，這也是發(fā)布與上市之間存在一年以上時(shí)間差的原因所在。
除了蜂巢能源以外，其他企業(yè)研發(fā)無(wú)鈷電池的進(jìn)度如何？
如文章開(kāi)頭所說(shuō)，特斯拉在今年2月份就率先放出研發(fā)無(wú)鈷電池的消息，但原本定于4月份的電池發(fā)布會(huì)一直跳票不知何時(shí)才能落地。不過(guò)長(zhǎng)期與特斯拉合作的杰夫·戴恩（Jeff Dahn）團(tuán)隊(duì)通過(guò)摻雜鎂、鋁或者錳元素，完全替代了三元鋰電池中的鈷，從實(shí)驗(yàn)結(jié)論來(lái)看，鎂與鋁有類(lèi)似鈷的作用，可以起到穩(wěn)定電池結(jié)構(gòu)的效果，我們有理由推測(cè)特斯拉的無(wú)鈷電池很有可能采用這樣的技術(shù)路線(xiàn)。
（上圖為杰夫·戴恩）
此外，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在業(yè)績(jī)說(shuō)明會(huì)中提到了公司有自己的無(wú)鈷電池技術(shù)儲(chǔ)備，目前正在想辦法管理好供應(yīng)鏈，不過(guò)具體細(xì)節(jié)尚未可知。
（上圖為寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群）
總體來(lái)說(shuō)，目前不少電池供應(yīng)商和車(chē)企都將無(wú)鈷電池作為未來(lái)的發(fā)展方向，這也是短期內(nèi)能有效降低三元鋰電池成本的重要手段之一，總的來(lái)說(shuō)還是比較靠譜的。
邦點(diǎn)評(píng)
隨著新能源行業(yè)的飛速發(fā)展，各種電池技術(shù)也是層出不窮，無(wú)鈷電池的出現(xiàn)很好地解決了三元鋰電池對(duì)于鈷元素的需求，這可以降低電池的生產(chǎn)成本，能讓消費(fèi)者在買(mǎi)車(chē)、用車(chē)時(shí)真正受益。目前不少電池供應(yīng)商和車(chē)企都將無(wú)鈷電池作為未來(lái)的發(fā)展方向，這也是短期內(nèi)能有效降低三元鋰電池成本的重要手段之一，總的來(lái)說(shuō)還是比較靠譜的，期待更多廠(chǎng)家相關(guān)產(chǎn)品的盡快落地。
