中國粉體網訊  業內坦言，鋰電正極材料提高鎳含量、實現無鈷化后，電池的能量密度達到了極限。但在熱穩定性、循環壽命、倍率性等方面還存在技術壁壘。

無鈷電池，無疑是今年動力電池產業的一大熱點

年初，特斯拉表示將使用無鈷電池，并稱，“無鈷，不一定代表是磷酸鐵鋰”；隨后，寧德時代在業績說明會上表示，公司一直有無鈷電池的技術儲備；之后，蜂巢能源率先發布了兩款基于鎳錳二元正極材料打造的無鈷電池產品……

國內外企業相繼布局無鈷電池的同時，資本市場也聞“鈷”而動。在日前召開的第8屆中國電池新能源產業國際高峰論壇上，北京大學教授其魯坦言，從材料合成結果來看，完全100%的鎳酸鋰不穩定，如果沒有鈷，電池衰減非常快，其化學結構也會發生變化。有鈷，且有不少于5%的鉻，才能讓鎳酸鋰變成穩定的材料。

有利于降低電池成本

目前電動汽車主流配套的三元鋰電池，其正極材料為鎳鈷錳或鎳鈷鋁，鈷在其中起著穩定材料層狀結構、提高材料循環和倍率性能的作用，是正極材料中不可或缺的一員。

但鈷也有缺點——資源稀缺，價格昂貴。全球鈷儲量僅有710萬噸，且集中分布在政局不穩定的剛果(金)。近年來，鈷價多次出現過劇烈波動，全年漲幅高達130%。在開采過程中，使用童工、手挖礦等問題也讓鈷的應用蒙上了陰影。

近10年，電池供應商、正極材料企業都在想方設法減少鈷的用量。最初，鈷酸鋰正極材料含鈷量約為59%，之后的鎳鈷錳三元材料在111/523/622/811四種配比下，鈷含量分別降為18%、12.2%、12%、7%。

降低鈷含量，可以起到降低電池成本的作用。蜂巢能源科技有限公司電芯研發中心總經理高飛表示，鈷價對電池成本影響顯著，且受供需關系影響較大，發展少鈷、無鈷技術，或提前鎖定鈷價，是推動電池持續降本的重要保障。

相關統計顯示，全球動力電池領域用鈷需求量將從2019年的1.82萬噸大幅上升至2025年的6.35萬噸，年復合增長率達到23.2%。高飛算了一筆賬：生產1輛特斯拉ModelS將消耗13.68公斤鈷。如果目前全球鈷儲量的30%用在電動汽車上，折算下來，約支撐1.7億輛車的生產規模，電動汽車每年按500萬的銷量來算，30年左右，鈷將消耗殆盡，“而全部使用無鈷電池，總成本可以降低26億美元。”

蜂巢能源已于去年9月率先發布了無鈷正極電芯產品。據高飛介紹，蜂巢無鈷電池分為E平臺和H平臺，共規劃四款產品，容量為90Ah到226Ah不等。電芯最高可實現880公里續駛里程，預計于2021年6月量產。

固有缺陷難消除

那么，無鈷電池真的漸行漸近了嗎？

蜂巢能源的無鈷材料路線很清晰——在鎳酸鋰的基礎上加錳，即鎳錳電池。

“無鈷兩元材料存在固有缺陷，從驗證結果來看，無鈷鎳錳（NM7525）材料克容量與鎳鈷鋰（NCM622）接近，但循環性能和倍率性能略差，材料熱穩定也低于后者。”格林美股份有限公司副總經理潘驊坦言，鋰電正極材料提高鎳含量、實現無鈷化后，電池的能量密度達到了極限。但在熱穩定性、循環壽命、倍率性等方面還存在技術壁壘。

高飛坦言，無鈷材料存在三大隱患：層狀結構不穩定、高比例鋰鎳混排問題；較低的倍率性能；高電壓體系下，循環穩定性較差。他表示，蜂巢能源通過陽離子摻雜技術、單晶技術和納米網絡化包覆技術，對前驅體、粉末尺寸、電芯化學體系進行優化，實現了無鈷化，已在車輛上進行實測。

此外，對大家擔心的鈷資源枯竭問題，業內人士認為不必悲觀。“2019年車輛用鈷量是1.82萬噸，不到用鈷總量的15%。”浙江華友循環科技有限公司總經理鮑偉認為，即使未來三元正極材料向高鎳化方向發展，但伴隨新能源汽車銷量增長和單車帶電量大提升，動力電池整體用鈷量仍將保持高速增長，“中長期高鎳三元趨勢不會改變，無鈷電池的影響，預期大于實質意義。”

其魯表示，目前鈷資源可以做到近100%回收，無限循環使用，不用過多擔憂。

在鮑偉看來，鈷價并不是真的昂貴，而是作為小眾金屬，容易被炒作、被資本市場攪動。“作為鈷金屬生產商，我們也特別希望鈷價穩定，維持在30萬元/噸左右較好。”

不能犧牲安全性

不可忽視的是，電池作為核心部件，很大程度上直接決定車輛的性能。追求無鈷，萬萬不能犧牲安全性。

億維鋰能董事長劉金成向記者直言，無鈷是個偽命題。“為什么不用鈷呢？鈷很可愛，三元電池有它結構才穩定。安全可靠是行業發展的基礎，技術得經過5年、10年的驗證，‘硬上’只能說很大膽。”

即便是低鈷的鎳鈷錳811電池也被爆出多起安全事故。“低鈷電池是一種市場導向，企業開發了便往前推。”國軒高科高級副總裁徐興無坦言，低鈷811電池確實存在不少問題，建議緩一緩，是比較明智的選擇。“降低能量密度對安全是有好處的，等技術真正成熟再大批量上車。”

據了解，高活性的鎳占比越大，正極材料的熱穩定性就會相應降低。也就是說，當電池遇到過充、高溫、外力沖擊等情況時，更容易引發熱失控。

那么，是否可以通過其他材料來代替鈷的作用？潘驊表示，格林美已經完成了從中鎳、低鎳到高鎳的全系列的技術儲備，公司正在探索開發鋁、硼、鎂元素來取代鈷。

潘驊預計，基于成本優勢，無鈷材料會率先在價格敏感的領域，比如兩輪車、儲能等應用場景上使用。整體來看，無鈷材料的技術和性能還存在缺陷，取代鎳鈷錳或鎳鈷鋁還需要很長一段時間，行業仍需進一步攻關。

（中國粉體網編輯整理/星屑）

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