編者按:目前三元去鈷還到不了實(shí)用階段,特斯拉收購(gòu)Maxwell看中了干法技術(shù);干法技術(shù)還有很多好處,不僅帶來(lái)鋰電池性能提升,還能大幅度降低成本。
前段時(shí)間,特斯拉大肆宣傳準(zhǔn)備走無(wú)鈷路線。作為明星流量企業(yè)的特斯拉此舉對(duì)市場(chǎng)帶來(lái)了很大的影響。然而事實(shí)似乎并非如此,6月16日,有媒體爆出消息稱特斯拉從Glencore購(gòu)買鈷,交易量可能高達(dá)每年6000噸。
特斯拉此前一直使用松下提供的三元電池(NCA),其中含有鈷元素,為此,在去年的特斯拉財(cái)報(bào)電話會(huì)議上,有分析師向馬斯克提到鈷等稀有金屬大宗商品價(jià)格劇烈變動(dòng)將影響特斯拉的前景。馬斯克當(dāng)時(shí)對(duì)此的回應(yīng)是:可以把鈷的使用量降到零。自此以后,特斯拉將推出無(wú)鈷電池的概念誕生了。
三元電池去鈷,可行嗎?
2019年5月份,特斯拉宣布完成對(duì)Maxwell的收購(gòu),Maxwell是全球著名的超級(jí)電容制造商,特斯拉收購(gòu)Maxwell并不想用超級(jí)電容代替鋰電池,而是看中了生產(chǎn)超級(jí)電容的干法技術(shù)。一位業(yè)內(nèi)資深專家告訴《中國(guó)汽車報(bào)》記者,相比于傳統(tǒng)鋰電池生產(chǎn)方法,使用干電極技術(shù)有諸多的好處。
2月3日,寧德時(shí)代(165.000, 0.00, 0.00%)發(fā)布公告稱,公司擬與特斯拉及特斯拉(上海)有限公司簽訂協(xié)議。協(xié)議中約定,寧德時(shí)代將向特斯拉供應(yīng)鋰離子動(dòng)力電池產(chǎn)品。坊間一直傳言,寧德時(shí)代將向特斯拉提供磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池中不含有鈷元素,一些人自然把特斯拉上海工廠的Model 3將使用磷酸鐵鋰電池與無(wú)鈷電池概念聯(lián)系在一起。
超級(jí)電容不含鈷,磷酸鐵鋰電池不含鈷,無(wú)鈷電池的概念推出后,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的炒作,概念似乎得到了強(qiáng)化。據(jù)金投網(wǎng)信息顯示,2019年05月05日,電解鈷 ≥99.8%,價(jià)格為263000-278000元/噸。2020年05月20日,電解鈷 ≥99.8%,價(jià)格為245000元/噸,大約一年時(shí)間,鈷價(jià)格降低了18000-33000元/噸。
如果按照特斯拉與Glencore每年6000噸交易量來(lái)估算,特斯拉可以省下約1500-2800萬(wàn)美元(折合人民幣1.08-1.98億元)。特斯拉與Glencore沒(méi)有公布協(xié)議細(xì)節(jié),雙方約定的價(jià)格沒(méi)有對(duì)外公布,我們只能根據(jù)公開(kāi)資料推算??傊?,鈷價(jià)下跌后,特斯拉可以節(jié)省一大筆錢購(gòu)買鈷金屬。
三元電池去鈷,可行嗎?曾有專家接受采訪時(shí)稱,從理論上看,三元材料的無(wú)鈷化可以實(shí)現(xiàn)。無(wú)鈷化后,材料的組分會(huì)發(fā)生很大改變,正極材料也許會(huì)變成二元或四元材料,但基本結(jié)構(gòu)仍然不變。二元材料指的是鎳錳酸鋰,四元材料指鎳鈷錳鋁(NCMA)聚合物。
真鋰研究總裁墨柯在接受采訪時(shí)認(rèn)為,目前三元去鈷還到不了實(shí)用階段,松下、LG化學(xué)等電池巨頭也仍無(wú)法做到“去鈷實(shí)用”。
在特斯拉宣布完成對(duì)Maxwell的收購(gòu)時(shí),記者曾采訪業(yè)內(nèi)多位專家。超級(jí)電容產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng)、中車新能源總經(jīng)理陳勝軍告訴記者,超級(jí)電容不受鋰、鈷、鎳等貴金屬資源限制,主要原材料是活性炭,這種物質(zhì)主要來(lái)源于椰殼等自然界生物質(zhì)通過(guò)活化制成。
收購(gòu)Maxwell為了干法技術(shù)
特斯拉收購(gòu)Maxwell看中了干法技術(shù),陳勝軍說(shuō):“干法工藝可以顯著增加極片活性物質(zhì)的負(fù)載量,從而有效提升儲(chǔ)能器件能量密度。” 據(jù)Tesla評(píng)估,該工藝如果應(yīng)用于鋰離子電池,在現(xiàn)有體系條件下可將鋰離子電池能量密度提升10%-30%以上。
鋰電池充放電過(guò)程中,從正極脫嵌的鋰離子,并沒(méi)有100%在放電時(shí)回到正極,如果可以從正極材料外再尋找到一個(gè)鋰源,保證正極脫嵌的鋰離子不會(huì)浪費(fèi)于化成過(guò)程,最終就可以提高全電池容量。這個(gè)提供外界鋰源的過(guò)程,就是預(yù)鋰化。預(yù)鋰化對(duì)于提高動(dòng)力電池的能量密度和循環(huán)壽命有著重要意義。傳統(tǒng)濕法工藝需要使用大量的有機(jī)溶劑,很難實(shí)現(xiàn)預(yù)鋰化。干法技術(shù)在整個(gè)制備過(guò)程沒(méi)有溶劑參與,因此,在原材料混合階段就可以添加金屬鋰。
干法技術(shù)還有很多好處,不僅帶來(lái)鋰電池性能提升,還能大幅度降低成本。與傳統(tǒng)工藝相比,干法技術(shù)省卻了涂覆過(guò)程中的溶劑添加、干燥蒸發(fā)、二次輥壓等工序,成本自然大幅度降低,另外,電極切條分邊后,未與集流體涂覆的材料仍然可以再次輥壓利用。而傳統(tǒng)濕法不能如此重復(fù)利用。
在生產(chǎn)過(guò)程中,流水線必須將PTFE(聚四氟乙烯)纖維化,使活性物質(zhì)與纖維化的PTFE(聚四氟乙烯)形成網(wǎng)絡(luò)交聯(lián)結(jié)構(gòu),這是成膜前預(yù)處理的難點(diǎn)之一。在連續(xù)的擠出輥壓過(guò)程中,預(yù)處理后的活性材料仍然是粉體材料,使粉體材料能夠形成均勻一致的片狀材料,仍然是整個(gè)工藝流程中的又一個(gè)難點(diǎn)。
成型的片狀材料必須機(jī)械強(qiáng)度高,只有這樣才能保證整個(gè)工藝流程的連續(xù)生產(chǎn),片狀材料還必須表面光亮,這樣才能保證均勻性、一致性較好。
特斯拉上馬鋰電池項(xiàng)目已是箭在弦上,不得不發(fā),特斯拉上馬的鋰電池項(xiàng)目不是磷酸鐵鋰,早前就有報(bào)道是三元電池。然而,時(shí)間不等人,特斯拉不能等到干法技術(shù)真正取得突破才生產(chǎn)鋰電池,及早訂購(gòu)鈷可以保證自己在未來(lái)不處于被動(dòng)地位。
原標(biāo)題:特斯拉的無(wú)鈷電池僅僅是噱頭嗎?