編者按:當(dāng)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(jù)實(shí)際需要調(diào)整。
動(dòng)力電池對(duì)于能量密度要求高,而這恰好是三元聚合物鋰電池的優(yōu)勢(shì)之一。相對(duì)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(yuǎn),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(yōu)秀的性能讓研究了多年磷酸鐵鋰電池的比亞迪,也計(jì)劃投身三元鋰陣營。
但三元鋰電池穩(wěn)定性較弱,若發(fā)生碰撞變形、內(nèi)部短路或正極遇水等極端情況,容易產(chǎn)生明火,這也是目前軟包三元鋰電池的技術(shù)瓶頸,現(xiàn)在車企們使用的三元鋰,也大多都為鋼殼硬包。
生產(chǎn)一輛電動(dòng)車,動(dòng)力電池要占據(jù)30-40%的成本,所以電池的價(jià)格走向會(huì)直接影響到整車的利潤。而鎳鈷錳三種核心材料當(dāng)中,要數(shù)鈷最為取貴。這種金屬元素的含量,要占據(jù)整個(gè)正極的五分之一,它對(duì)電池的穩(wěn)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(dāng)下,全世界約54%的鈷產(chǎn)量來自一個(gè)神秘的非洲國度——剛果(金)。這個(gè)國土僅234.5萬平方公里的小國家常年政局動(dòng)蕩,民生貧困。但大概獲得了上帝的憐憫,剛果(金)境內(nèi)的銅礦與鈷礦含量豐富,這兩種金屬的出口也成了這個(gè)國家的經(jīng)濟(jì)支柱。
全世界都明白,剛果(金)對(duì)于正處在助跑階段的新能源車行業(yè)的意義,相當(dāng)于中東之于燃油車。
作為動(dòng)力電池生產(chǎn)“大戶”的中國,進(jìn)口的鈷礦,有94%來自于剛果(金)。由于搶占了先機(jī),剛果(金)每年生產(chǎn)的3-4萬噸鈷,多半來自剛果(金)境內(nèi)的中資礦業(yè)企業(yè),以及早已被中方中介商掌握的個(gè)體礦工們,換言之,我國目前已經(jīng)主宰了剛果(金)的鈷礦出口網(wǎng)絡(luò)。
但這并不算是個(gè)特別令人安心的事。局勢(shì)不穩(wěn)還是令剛果(金)的鈷供應(yīng)鏈過于脆弱。即便眼下,鈷的供應(yīng)量處于過剩狀態(tài)。但市場(chǎng)過熱、法規(guī)的不確定性令也令鈷價(jià)有飄忽不定的可能,為了穩(wěn)住鈷價(jià),很多電池生產(chǎn)企業(yè)甚至要求與上游供應(yīng)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(yè)公司Katanga宣布,其在剛果的子公司于開采的鈷礦中發(fā)現(xiàn)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(jié)束前。
這一消息當(dāng)即引爆股市,11月7日,鈷概念股價(jià)全線漲停。然而電池生產(chǎn)商和整車企業(yè)們很緊張,人們擔(dān)心,嘉能可暫停出口,可能令鈷礦價(jià)格暴漲。
好在11月20日,剛果(金)海關(guān)總署表示,取消對(duì)嘉能可的鈷出口禁令,消息讓鈷市場(chǎng)再次冷靜了下來。然而人們也意識(shí)到,過分依賴鈷,可能會(huì)影響電動(dòng)車行業(yè)的發(fā)展。
很多巨頭們?cè)缫寻l(fā)覺這一問題。就在2017年,寧德時(shí)代登上全球動(dòng)力電池銷量冠軍的寶座,然而同年,LG化學(xué)、SKI和三星卻宣布,將開發(fā)NCM811高鎳動(dòng)力電池,一年后量產(chǎn)。之后國內(nèi)電池專家們開始意識(shí)到,產(chǎn)量并不能絕對(duì)代表實(shí)力,在動(dòng)力電池領(lǐng)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(yè)領(lǐng)先者們?cè)缇兔靼祝捲夭⒉环€(wěn)定的供應(yīng)鏈會(huì)對(duì)日后動(dòng)力電池的發(fā)展產(chǎn)生過大影響,為了控制成本、穩(wěn)住供應(yīng),電池降鈷勢(shì)在必行。
例如松下,早在2008年變開始布局高鎳電池,其供應(yīng)給特斯拉的18650,鈷比例僅占0.8。并且松下計(jì)劃,未來幾年內(nèi)將把鈷比例降至0.4。
好在國內(nèi)電池廠商們動(dòng)作也比較迅速,今年5月,國內(nèi)電池商比克電池已實(shí)現(xiàn)了NCM811高鎳18650電池量產(chǎn)下線,比亞迪、寧德時(shí)代等國內(nèi)同行業(yè)領(lǐng)先者,也都籌劃著在明年開始量產(chǎn)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(wěn)定性和封裝技術(shù)帶來新的挑戰(zhàn),事實(shí)上,目前NCM811的產(chǎn)量僅占動(dòng)力電池的10%,全面高鎳降鈷還需要一定時(shí)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(yè)已經(jīng)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(shí)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(biāo),只是還有很長的路要走。
原標(biāo)題:核心材料供應(yīng)鏈脆弱?淺談動(dòng)力電池下一步走向