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無鈷電池會成為大勢所趨嗎?

鉅大LARGE  |  點擊量:1013次  |  2020年04月01日  

特斯拉的“無鈷電池”引發(fā)了全行業(yè)的猜想。


事實上,無鈷電池并不是新名詞。在三元鋰離子電池規(guī)模應用乘用車,并不斷朝高鎳化發(fā)展時,行業(yè)對無鈷電池的深入研究就早已啟動。


高工鋰電獲悉,無鈷電池重要指高鎳三元無鈷電池,具體是鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料鋰離子電池,用摻雜、包覆等方式,變成三元低鈷或者由鎳鈷錳轉(zhuǎn)成鎳X錳或者鎳XY。


高鎳三元無鈷電池和按鎳鈷錳或鎳鈷鋁三種元素含量劃分的333、532、622、811等電池相比,差異就是鈷含量的高低。


當然高鎳三元無鈷電池,并不是真的不含鈷,而是含量很低,不會因為鈷含量失去成本優(yōu)勢。


有關三元高鎳無鈷電池研究,據(jù)高工鋰電了解,國內(nèi)鎳含量最高可達93%,鈷含量最低到4%。日韓電池公司的三元高鎳無鈷電池技術(shù)相對更靠前一些,其鈷含量更低,但并沒有做到完全無鈷化。


以三元高鎳體系為主的大前提下,有松下、LG、寧德時代、比亞迪、中航鋰電、蜂巢能源等動力鋰電池公司,都在將低鈷及無鈷化電池作為下一代動力鋰電池的研發(fā)方向。


目前市場量產(chǎn)的高鎳三元無鈷電池,大部分以寧德時代的NCM811電池為主,其鈷含量在8%-10%之內(nèi)。


預計三到五年內(nèi),鈷含量會繼續(xù)降到5%左右,然而鈷是影響電池倍率等性能的關鍵,接下來再無鈷化,難度將新增,要有一定的技術(shù)突破才行。


去年,蜂巢能源就表示,其研發(fā)的無鈷電池材料,性能可以達到NCM811同等水平,并且整體成本會降5%-10%,電芯BOM成本可以降低約5%,且原材料不受戰(zhàn)略資源影響。預計2020年第三季度將實現(xiàn)無鈷電芯的SOP。


無鈷化關鍵技術(shù)有兩個。一是摻雜無未成對的電子自旋的特定元素,減弱電子超交換的現(xiàn)象,降低Li/Ni混排,提高電性能;二是摻雜M-O鍵能大的元素,減緩晶體在充放電過程的體積變化,穩(wěn)定結(jié)構(gòu),提高循環(huán)壽命和安全性。


盡管存在難度,但高鎳三元電池朝無鈷化前進,是產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢。


一方面無鈷可以大幅度降低電池材料成本。另一方面高鎳三元電池的體積和重量能量密度高,能滿足新能源汽車對電池性能越來越高的要求。


從產(chǎn)業(yè)化角度來看,高鎳三元無鈷電池面對的問題重要是材料研發(fā)和電池制造以及配套使用體系。


材料研發(fā)上,跟傳統(tǒng)的三元正極523、622、811相比,高鎳無鈷鋰離子電池的安全性、充電倍率,循環(huán)次數(shù)方面,材料提升難度大。


電池制造上,除了技術(shù)實現(xiàn)上存在現(xiàn)實瓶頸,成本優(yōu)勢短時間內(nèi)也并不明顯。


因此,能否真正成為市場主流,眼下來看,得看頭部電池公司未來的推動情況。


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