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編者按：動(dòng)力電池是新能源汽車的核心部件之一，其占整車成本高達(dá)43%。動(dòng)力電池之于電動(dòng)汽車，就如同發(fā)動(dòng)機(jī)之于燃油汽車。目前國內(nèi)外主流動(dòng)力電池企業(yè)都將低鈷或無鈷化電池作為下一代動(dòng)力電池的研發(fā)方向，而固態(tài)電池已成為業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可的下一代電池技術(shù)。

Space X成功載人飛天，創(chuàng)始人埃隆·馬斯克（Elon Musk）（也是特斯拉CEO）狂喜之余，或許又有幾分坐立難安。特斯拉超級(jí)電池發(fā)布會(huì)屢次延期，競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們已搶先一步發(fā)布“硬核”電池產(chǎn)品。

日前，長(zhǎng)城汽車旗下蜂巢能源在線發(fā)布兩款動(dòng)力電池產(chǎn)品：115Ah電芯和L6薄片無鈷長(zhǎng)電芯。在新電芯基礎(chǔ)上，能夠?qū)崿F(xiàn)整車?yán)m(xù)航里程超過800公里，電池使用壽命可延長(zhǎng)至15年或120萬公里。

寧德時(shí)代也醞釀放大招。6月8日，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群接受彭博社采訪時(shí)表示，公司準(zhǔn)備生產(chǎn)可持續(xù)運(yùn)行16年、能讓電動(dòng)車持續(xù)行駛200萬公里的電池。而這種新型電池的成本僅比現(xiàn)在市面上的電池高出10%左右。曾毓群透露，“如果有企業(yè)下訂單，我們可以立刻投入生產(chǎn)。”

“壽命超百萬公里”將不再是特斯拉超級(jí)電池的專屬標(biāo)簽。

再早些時(shí)候，比亞迪自研刀片電池，較原有電池系統(tǒng)，成本預(yù)計(jì)可下降20%-30%；廣汽集團(tuán)的石墨烯電池將從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嵻嚕瑑H需8分鐘就可以將電池充電至85%；雷諾-日產(chǎn)-三菱投資無鈷固態(tài)電池，將于2025年推出。



比亞迪刀片電池 


動(dòng)力電池是新能源汽車的核心部件之一，據(jù)國泰君安報(bào)告，其占整車成本高達(dá)43%。理想汽車CEO李想也曾感嘆，“電池太貴了，20萬元的車電池價(jià)格就占一半”。在新能源時(shí)代，動(dòng)力電池之于電動(dòng)汽車，就如同發(fā)動(dòng)機(jī)之于燃油汽車。

因此，不少整車企業(yè)選擇自研電池技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)電池自由，降本同時(shí)，也可以避免電池供應(yīng)商供貨不足影響生產(chǎn)計(jì)劃。

傳統(tǒng)車企在動(dòng)力電池領(lǐng)域高歌猛進(jìn)，這一次，特斯拉或許真的遇到對(duì)手了？

搶灘“無鈷化”

蜂巢能源搶了特斯拉超級(jí)電池的風(fēng)頭。

今年2月，路透社報(bào)道稱特斯拉將在國產(chǎn)車型中應(yīng)用無鈷電池，隨后，特斯拉在短視頻平臺(tái)“故弄玄虛”地回復(fù)網(wǎng)友，“無鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰“，吊足眾人胃口?？上?，特斯拉的超級(jí)電池日一再因疫情而延期，反被蜂巢能源搶先一步發(fā)布了無鈷電池。

蜂巢能源去掉了三元電池中的鈷元素，使電池變?yōu)槎逆囧i酸鋰電池。鈷元素的作用在于保障電池材料的穩(wěn)定性，蜂巢能源使用其他兩種化學(xué)元素代替鈷，以改善材料通過強(qiáng)化學(xué)鍵形成穩(wěn)定氧八面體結(jié)構(gòu)，增加了材料穩(wěn)定性。

大家爭(zhēng)相“去鈷”，“主要是為了降低成本”，一位電池行業(yè)資深從業(yè)者向未來汽車日?qǐng)?bào)（ID：auto-time）表示。據(jù)上海有色網(wǎng)數(shù)據(jù)顯示，截止今年5月29日，電解鈷價(jià)格為每噸25.3萬元。

鈷是目前鋰離子電池中不可或缺的貴金屬，在通常的三元鋰電池（NCM）中，鎳、鈷、錳材料構(gòu)成正極。因此，盡管價(jià)格昂貴，鈷的需求量仍不斷攀升。據(jù)美國地質(zhì)勘探局統(tǒng)計(jì)，自2000年來，全球鈷產(chǎn)量翻了兩番，年產(chǎn)達(dá)12.3萬噸。蘇格蘭咨詢公司伍德-麥肯茲預(yù)測(cè)，因電動(dòng)汽車發(fā)展，到2025年，鈷的需求量預(yù)計(jì)將達(dá)20萬噸。

但是，鈷礦是一種比較珍稀的礦藏，且分布不均勻。隨著新能源車數(shù)量增多，鈷元素供應(yīng)不足的問題會(huì)愈加凸顯，其產(chǎn)能或?qū)⒊蔀橹萍s電動(dòng)車發(fā)展的瓶頸之一。

另一方面，鈷的開采還存在法律風(fēng)險(xiǎn)。CBS News曾報(bào)道，世界上超過一半的鈷由剛果民主共和國供應(yīng)，但開采這些鈷的大部分是童工。

國際特赦組織曾在三年前揭露，由童工開采的鈷大部分被一些國際巨頭公司所用，包括蘋果、微軟、特斯拉和三星。非政府組織Pact已與上述公司協(xié)同解決問題，但因購買童工鈷礦的公司數(shù)不勝數(shù)而無法根治問題。這也是多數(shù)車企及電池供應(yīng)商尋求“去鈷”方案的一個(gè)重要原因。

“無鈷”風(fēng)潮也促使磷酸鐵鋰電池回暖，比亞迪推出的“刀片電池”就是不含鈷的磷酸鐵鋰電池，經(jīng)過技術(shù)改進(jìn)，刀片電池包的體積能量密度大幅提高，安全性也有所提升。

和三元鋰電池相比，不含鈷元素的磷酸鐵鋰電池最大優(yōu)勢(shì)就是成本低。真鋰研究的數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，國內(nèi)三元鋰電池包的單價(jià)為1.05元/Wh，磷酸鐵鋰電池包的單價(jià)為0.8元/Wh。據(jù)路透社報(bào)道，特斯拉如果采購寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰電池，成本要便宜“兩位數(shù)的百分比”。

“即使在500℃高溫下，磷酸鐵鋰材料結(jié)構(gòu)依然非常穩(wěn)定，但三元鋰材料在200℃左右就會(huì)發(fā)生分解，容易引發(fā)熱失控。”近期，弗迪電池公司副總經(jīng)理孫華軍表示，因此，在安全性方面，相較三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池更具優(yōu)勢(shì)。



NCM（三元鋰電池）和LFP（磷酸鐵鋰電池）材料熱穩(wěn)定性能對(duì)比 來源：比亞迪


不過，由于能量密度不及三元鋰電池，磷酸鐵鋰電池的低溫表現(xiàn)及續(xù)航里程仍遜于三元鋰電池。蜂巢能源總經(jīng)理?xiàng)罴t新曾表示，現(xiàn)階段磷酸鐵鋰電池的續(xù)航里程峰值約為600公里。

孫華軍透露，明年比亞迪刀片電池可以實(shí)現(xiàn)700-800公里續(xù)航里程，目前，正常情況下搭載刀片電池的比亞迪漢，在零下十度以下仍能放出常溫下90%的電，放電功率與三元鋰電池基本持平。



NCM（三元鋰電池）和LFP（磷酸鐵鋰電池）低溫下的放電能源比率及功率對(duì)比 來源：比亞迪


此外，松下、LG、寧德時(shí)代等國內(nèi)外主流動(dòng)力電池企業(yè)都將低鈷或無鈷化電池作為下一代動(dòng)力電池的研發(fā)方向，并且開始探索由高鎳三元電池向NCMA四元電池軟包模組化發(fā)展的路線。

就連擅長(zhǎng)三元鋰電池的寧德時(shí)代也在默默儲(chǔ)備無鈷電池技術(shù)，寧德時(shí)代董事長(zhǎng)曾毓群在業(yè)績(jī)說明會(huì)中曾提到，寧德時(shí)代有自己的無鈷電池技術(shù)儲(chǔ)備，目前正在想辦法管理好供應(yīng)鏈。

國內(nèi)無鈷電池已有普及之勢(shì)，預(yù)熱已久的特斯拉超級(jí)電池卻至今沒有準(zhǔn)確發(fā)布日期，這一次，一貫引領(lǐng)新能源汽車技術(shù)風(fēng)向的特斯拉失了先手。

固態(tài)電池才是未來方向

最新消息顯示，特斯拉超級(jí)電池日已定于6月份舉行，但仍未公布具體日期。馬斯克稱，受疫情影響“不得不推遲日期，否則能出席的人會(huì)非常少”。

據(jù)路透社報(bào)道，特斯拉將發(fā)布的超級(jí)磷酸鐵鋰電池是與寧德時(shí)代共同開發(fā)的，采用CTP技術(shù)打造，報(bào)道援引知情人消息，特斯拉超級(jí)電池最遲將于2020年末或2021年初問世。

馬斯克對(duì)無鈷電池一直心存執(zhí)念。2012年單輛Model S的鈷使用量為11kg，到2018年發(fā)布的Model 3上，同樣規(guī)格尺寸，鈷使用量只有4.5kg。

為了使Model 3的價(jià)格下探到25萬元以下甚至更低，2018年他曾在Twitter中放言，要將特斯拉的鈷含量從3％降至0％。

無鈷電池會(huì)是動(dòng)力電池的最優(yōu)方案嗎？孫華軍向未來汽車日?qǐng)?bào)（ID：auto-time）透露，未來固態(tài)電池有很大的可能性將取代不含鈷的電池。“我們（比亞迪）一直在開發(fā)固態(tài)電池，它的安全性、能量密度會(huì)有大幅提升”。孫華軍表示，目前固態(tài)電池還處于研究階段，可能10年后才能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

輝能科技創(chuàng)始人、CEO楊思枏曾公開表示，“未來固態(tài)電池取代液態(tài)電池成為主流乃是大勢(shì)所趨。”

他認(rèn)為，與液態(tài)電池相比，固態(tài)電池更安全穩(wěn)定，固態(tài)電解質(zhì)更耐高溫、不存在漏液等問題，電池出現(xiàn)損壞后不易爆炸起火。此外，固態(tài)電池還有循環(huán)壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、可快速充電、與電極材料相容性好、耐潮濕環(huán)境等優(yōu)勢(shì)。

“固態(tài)電池相較液態(tài)電池也更易回收”，一位固態(tài)電池從業(yè)人士對(duì)未來汽車日?qǐng)?bào)表示，液態(tài)電池需要分正負(fù)極、分元素回收，但因有電解液中和，很難把不同元素分開，“固態(tài)電池本來就有隔離層分層，所以回收技術(shù)門檻較低”。

固態(tài)電池已成為業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可的下一代電池技術(shù)。

豐田及雷諾-日產(chǎn)-三菱聯(lián)盟早在2018年就表示，擬于2022年至2025年間推出搭載固態(tài)電池的電動(dòng)汽車。大眾已在歐洲建廠生產(chǎn)固態(tài)電池，計(jì)劃于2025年前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2019年，天際汽車、蔚來汽車及愛馳汽車等造車新勢(shì)力陸續(xù)與輝能固態(tài)電池達(dá)成合作，以盡快為旗下車型搭載固態(tài)電池。

今年5月，三星與現(xiàn)代汽車合作擬為后者提供固態(tài)電池，三星研發(fā)的原型電池循環(huán)次數(shù)可超過1000次，并且體積比同容量鋰離子電池小50%。充滿電后，這種電池可以使電動(dòng)汽車單次續(xù)航里程超過800公里。



三星在《自然-能源》雜志上發(fā)表的論文


此外，寧德時(shí)代在聚合物固態(tài)鋰金屬電池和硫化物基固態(tài)電池方向分別有研究。

盡管發(fā)布首款無鈷電池的風(fēng)頭已被別人搶占，但特斯拉的技術(shù)實(shí)力仍然不容小覷。勁邦資本合伙人王榮進(jìn)曾表示，特斯拉的新電池在工藝形態(tài)上更接近固態(tài)電池，“該產(chǎn)品一旦實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，可能會(huì)顛覆某些使用場(chǎng)景的現(xiàn)有電池”。

不過，“現(xiàn)在還沒有可應(yīng)用于車輛的全固態(tài)電池。”清華大學(xué)電池安全實(shí)驗(yàn)室主任馮旭寧曾在接受采訪時(shí)表示，中國和日本在全固態(tài)電池研發(fā)方面水平位于世界前列，最有希望率先做出量產(chǎn)全固態(tài)電池。錯(cuò)失無鈷領(lǐng)域第一的特斯拉能打破這個(gè)預(yù)測(cè)，率先推出固態(tài)電池嗎？


原標(biāo)題： 向“無鈷”化進(jìn)階錯(cuò)失第一 特斯拉超級(jí)電池棋逢對(duì)手