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淺談動力電池下一步走向

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2018年12月03日  

當下越來越多的車企選擇三元聚合物鋰電池(也就是常聽到的三元鋰電池)作為自家新能源車的供能來源。


所謂“三元”,是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰(Li(NiCoMn)O2),這種電池以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為核心原料,理論上,鎳鈷錳的比例可以根據實際需要調整。


動力電池對于能量密度要求高,而這恰好是三元聚合物鋰電池的優勢之一。相對于其他類型電池,三元鋰能量密度更大,電壓更高,同樣重量下能蓄存更多能量,車子跑的距離也就更遠,速度也能更快。


特斯拉所采用的18650柱狀電池單元便是三元鋰電池,優秀的性能讓研究了多年磷酸鐵鋰電池的比亞迪,也計劃投身三元鋰陣營。


但三元鋰電池穩定性較弱,若發生碰撞變形、內部短路或正極遇水等極端情況,容易產生明火,這也是目前軟包三元鋰電池的技術瓶頸,現在車企們使用的三元鋰,也大多都為鋼殼硬包。


生產一輛電動車,動力電池要占據30-40%的成本,所以電池的價格走向會直接影響到整車的利潤。而鎳鈷錳三種核心材料當中,要數鈷最為取貴。這種金屬元素的含量,要占據整個正極的五分之一,它對電池的穩定性起重要作用。


鈷元素在全球遍布廣泛,但整體含量很低。當下,全世界約54%的鈷產量來自一個神秘的非洲國度——剛果(金)。這個國土僅234.5萬平方公里的小國家常年政局動蕩,民生貧困。但大概獲得了上帝的憐憫,剛果(金)境內的銅礦與鈷礦含量豐富,這兩種金屬的出口也成了這個國家的經濟支柱。


全世界都明白,剛果(金)對于正處在助跑階段的新能源車行業的意義,相當于中東之于燃油車。


作為動力電池生產“大戶”的中國,進口的鈷礦,有94%來自于剛果(金)。由于搶占了先機,剛果(金)每年生產的3-4萬噸鈷,多半來自剛果(金)境內的中資礦業企業,以及早已被中方中介商掌握的個體礦工們,換言之,我國目前已經主宰了剛果(金)的鈷礦出口網絡。


但這并不算是個特別令人安心的事。局勢不穩還是令剛果(金)的鈷供應鏈過于脆弱。即便眼下,鈷的供應量處于過剩狀態。但市場過熱、法規的不確定性令也令鈷價有飄忽不定的可能,為了穩住鈷價,很多電池生產企業甚至要求與上游供應鏈簽訂10年合同,即便這樣做很不理智。


而墨菲定律從不缺席。就在本月初的11月6日,能源巨頭嘉能可旗下的礦業公司Katanga宣布,其在剛果的子公司于開采的鈷礦中發現高濃度鈾,此放射性金屬的含量超過了非洲主要港口的出口限度,因此剛果決定,暫停該公司鈷礦出口,直至明年前兩季度結束前。


這一消息當即引爆股市,11月7日,鈷概念股價全線漲停。然而電池生產商和整車企業們很緊張,人們擔心,嘉能可暫停出口,可能令鈷礦價格暴漲。


好在本周二(11月20日),剛果(金)海關總署表示,取消對嘉能可的鈷出口禁令,消息讓鈷市場再次冷靜了下來。然而人們也意識到,過分依賴鈷,可能會影響電動車行業的發展。


很多巨頭們早已發覺這一問題。就在2017年,寧德時代登上全球動力電池銷量冠軍的寶座,然而同年,LG化學、SKI和三星卻宣布,將開發NCM811高鎳動力電池,一年后量產。之后國內電池專家們開始意識到,產量并不能絕對代表實力,在動力電池領域,我們還是落后了。


常用的三元鋰電池多為NCM622,即鎳鈷錳的比例為6:2:2。NCM811,則是降鎳版的三元鋰。行業領先者們早就明白,鈷元素并不穩定的供應鏈會對日后動力電池的發展產生過大影響,為了控制成本、穩住供應,電池降鈷勢在必行。


例如松下,早在2008年變開始布局高鎳電池,其供應給特斯拉的18650,鈷比例僅占0.8。并且松下計劃,未來幾年內將把鈷比例降至0.4。


好在國內電池廠商們動作也比較迅速,今年5月,國內電池商比克電池已實現了NCM811高鎳18650電池量產下線,比亞迪、寧德時代等國內同行業領先者,也都籌劃著在明年開始量產高鎳三元鋰電池。


高鎳電池有更好的能量密度,但改變了配方比例也給電池的穩定性和封裝技術帶來新的挑戰,事實上,目前NCM811的產量僅占動力電池的10%,全面高鎳降鈷還需要一定時日。


回收廢舊電池中的鈷也是另一種可解燃眉之急的路徑,三星、寶馬等企業已經開始積極探索高效回收鈷的方法,只是目前舊電池的鈷回收率不高,很難超過50%。


解一時止渴的方法難以祛除根本頑疾,而徹底無鈷化,才是未來的終極目標,只是還有很長的路要走。

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