如果沒(méi)有特斯拉及其CEO埃隆·馬斯克，新能源汽車(chē)行業(yè)可能會(huì )少一半多的話(huà)題。稀有重金屬——鈷作為當下新能源汽車(chē)動(dòng)力電池最重要，同時(shí)也是最為昂貴的金屬原材料料之一，“鈷奶奶”的威名早已是如雷貫耳。近日，當特斯拉引爆無(wú)鈷電池這一話(huà)題，更是掀起了一場(chǎng)行業(yè)內的大討論。

 

  

特斯拉引爆無(wú)鈷電池話(huà)題

 

相關(guān)分析報告顯示，在過(guò)去的一年里，三元電池作為當下最為主流的動(dòng)力電池，無(wú)疑帶動(dòng)了各大電池廠(chǎng)商對鈷需求的快速攀升，其中前五大廠(chǎng)就用掉了78%的鈷原料，總量超過(guò)1.1萬(wàn)噸，寧德時(shí)代則是用量第一名的廠(chǎng)商，這當然也包括特斯拉電池合作伙伴松下。此外，還有LG化學(xué)、比亞迪、三星SDI。

 

新能源汽車(chē)想要在與傳統燃油車(chē)的競爭中取勝，降低動(dòng)力電池成本無(wú)疑是好辦法之一。鈷高企的價(jià)格，促使各大廠(chǎng)商啟動(dòng)了動(dòng)力電池去鈷化進(jìn)程，這也是三元電池邁向高鎳化，降低鈷用量的內在邏輯，所以也就有了特斯拉以及動(dòng)力電池廠(chǎng)商們追求的無(wú)鈷電池。

 

備受關(guān)注的特斯拉“緋聞”

 

2月18日，路透社的一則獨家報道稱(chēng)，揭露了特斯拉正在與寧德時(shí)代商議無(wú)鈷電池的合作事項，商談已進(jìn)行到了最后階段，雙方基本達成采購意向；且有消息人士稱(chēng)，特斯拉已經(jīng)就該合作與中國的電池廠(chǎng)商進(jìn)行了為期一年的商討。

 

特斯拉牽手寧德時(shí)代

 

這則簡(jiǎn)單但重磅的消息，立刻吸引了行業(yè)的關(guān)注。一是，行業(yè)兩大領(lǐng)頭羊特斯拉與寧德時(shí)代要牽手了。二是，在這篇報道中，還透露了雙方商議無(wú)鈷電池的合作事項。不過(guò)，在大家的印象中，動(dòng)力電池巨頭寧德時(shí)代的技術(shù)和產(chǎn)能涵蓋了當前兩大動(dòng)力電池主流路線(xiàn)：三元電池和磷酸鐵鋰電池。而三元電池含鈷毋庸置疑，難道這無(wú)鈷電池說(shuō)的是磷酸鐵鋰？

 

一時(shí)間，特斯拉牽手寧德時(shí)代、轉向磷酸鐵鋰的聲音甚囂塵上。特斯拉作為全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量最大的車(chē)企，其動(dòng)力電池選擇的轉向，很可能意味著(zhù)磷酸鐵鋰技術(shù)路線(xiàn)的重新崛起。這一事件也刺激了敏感的資本市場(chǎng)。兩天之內，包括比亞迪、國軒高科在內的磷酸鐵鋰相關(guān)概念股大幅上漲。

 

但這股磷酸鐵鋰的狂歡并沒(méi)有持續太久，2月21日，特斯拉上海超級工廠(chǎng)官方賬號轉發(fā)一條抖音視頻時(shí)稱(chēng)“無(wú)鈷，不代表一定是磷酸鐵鋰”，意指無(wú)鈷電池背后有可能是其他電池產(chǎn)品。前兩日股價(jià)拉升的磷酸鐵鋰概念股也在21號出現回落。

 

這段時(shí)間以來(lái)，華友鈷業(yè)和寒銳鈷業(yè)暴跌30%多，有分析指出，市場(chǎng)有點(diǎn)反映過(guò)度，鈷躺著(zhù)中槍。一是，三元鋰電池還是會(huì )接著(zhù)用，此外鈷用在新能源汽車(chē)上的量不多，占整個(gè)鈷量的2%不到，鈷主要用在消費電子領(lǐng)域，占比高達50%以上。

 

時(shí)間來(lái)到3月4日，有國內媒體了解確認，寧德時(shí)代今年向特斯拉供應的就是此前傳言的磷酸鐵鋰電池。寧德時(shí)代提供的磷酸鐵鋰電池只用于國產(chǎn)特斯拉Model 3和國產(chǎn)特斯拉 Model Y。且雙方初步約定的供貨量不少于特斯拉上海超級工廠(chǎng)（一期）規劃產(chǎn)能的40%。

 

此外，除磷酸鐵鋰產(chǎn)品，寧德時(shí)代其他技術(shù)路線(xiàn)的量產(chǎn)產(chǎn)品也會(huì )陸續向特斯拉提供，并會(huì )在明年進(jìn)入國產(chǎn)特斯拉高配產(chǎn)品中。之前熱炒的無(wú)鈷電池目前只是寧德時(shí)代提供的一個(gè)技術(shù)方案，尚未達到量產(chǎn)水平，這也意味著(zhù)今年內國產(chǎn)特斯拉不會(huì )裝備寧德時(shí)代的無(wú)鈷電池。

 

無(wú)鈷電池并不是新概念

 

2018年5月的最后一天，作為特斯拉電池的獨家合作伙伴松下電動(dòng)汽車(chē)電池業(yè)務(wù)負責人田村健二曾在分析師會(huì )議上表示，“我們已經(jīng)大幅度地減少了鈷的使用量。我們的目標是在不久的將來(lái)實(shí)現鈷的零使用，開(kāi)發(fā)正在進(jìn)行中。”

 

其后，特斯拉創(chuàng )始人埃隆·馬斯克發(fā)推文表示，特斯拉現有電池的鈷使用量不到3%，“新一代電池”將不會(huì )使用鈷。彼時(shí)的特斯拉公司剛不久才表示，使用于Model 3的電池達到了最高的能量密度，同時(shí)“顯著(zhù)降低了鈷含量”，此外增加了鎳含量，并保持了良好的熱穩定性。

 

不過(guò)，在更早前的2018年1月，在國內舉行的一場(chǎng)相關(guān)論壇上，中國科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高代表國家重點(diǎn)研發(fā)計劃新能源汽車(chē)重點(diǎn)專(zhuān)項總體專(zhuān)家組，從技術(shù)角度對電動(dòng)汽車(chē)的進(jìn)展做了一個(gè)評估和展望。他在這次高層論壇上發(fā)表主題演講中也提到，鈷和鎳都是戰略物資，下一步目標——高比能量電池正極主要是無(wú)鈷無(wú)鎳材料。

 

高鎳低鈷成動(dòng)力電池趨勢

 

此外，去年的7月9日，長(cháng)城汽車(chē)旗下子公司蜂巢能源舉行產(chǎn)品及戰略發(fā)布會(huì )，面向全球首發(fā)了無(wú)鈷材料和四元材料電芯兩款概念性產(chǎn)品。據蜂巢能源介紹，無(wú)鈷材料性能可以達到NCM811同等水平，但電池材料成本下降5-15%，這樣電芯整體綜合成本可以降低5%，而且原材料的供應更加穩定、有保障。

 

據悉，現有三元體系的鋰離子動(dòng)力電池中，正極材料的成本占比達到30%~45%。這其中，以523體系為例，鈷在其中的占比達20%，作為戰略性的資源，鈷的價(jià)格波動(dòng)將會(huì )直接影響到最終電芯的成本。

 

因此，在以高鎳體系為共識的大前提下，包括松下、LG、寧德時(shí)代等國際主流動(dòng)力電池企業(yè)都在將低鈷及無(wú)鈷化電池作為下一代動(dòng)力電池的研發(fā)方向。蜂巢能源也是在此背景下發(fā)布了全球首款基于無(wú)鈷材料的電芯產(chǎn)品。

 

不過(guò)，業(yè)內預計三到五年內，鈷含量會(huì )繼續降到5%左右，然而鈷是影響電池倍率等性能的關(guān)鍵，接下來(lái)再無(wú)鈷化，難度將增加，要有一定的技術(shù)突破才行。

 

值得注意的是，除了與寧德時(shí)代有著(zhù)無(wú)鈷電池合作可能。特斯拉的無(wú)鈷電池路線(xiàn)可能不只這一條，尤其在宣布自研電池之后。

 

2019年，特斯拉先后收購兩家電池制造商。先是5月，特斯拉以估值2.18億美元收購超級電容和電池制造公司Maxwell。同時(shí)與“三元正極之父”Jeff Dahn的科學(xué)團隊合作走上了自制電池的道路。再是10月，特斯拉將加拿大電池制造商Hibar Systems列為子公司，顯然已經(jīng)完成對其的收購。特斯拉湊齊自制電池的最后一塊拼圖。

 

特斯拉積極布局動(dòng)力電池

 

Maxwell具備突出的技術(shù)能力，但能否實(shí)現商業(yè)化量產(chǎn)，設備的可靠性是關(guān)鍵創(chuàng )新和壁壘所在，Hibar將為Maxwell定制生產(chǎn)電池制造設備，幫助Maxwell超級電容中的領(lǐng)先技術(shù)工藝成功實(shí)現在鋰電池領(lǐng)域應用。

 

據興業(yè)證券分析，Tesla自制電池有四大創(chuàng )新：“干電極技術(shù)+新型電極材料(高鎳無(wú)鈷正極+預鋰化負極)+固態(tài)電池+鋰電池&超級電容器系統集成”，不過(guò)也存在不小難度。產(chǎn)業(yè)化較快的可能為前兩者，其中干電極技術(shù)可降低成本10-20%，提升能量密度至300Wh/kg+，延長(cháng)電池壽命，但難點(diǎn)在于對設備的耐溫、耐摩擦性要求更高。

 

新型正極鈷降低，電池成本降低，難點(diǎn)在于提升正極材料結構的穩定性。負極預鋰化可提升首圈充放電能量效率，難點(diǎn)在于生產(chǎn)安全性。所以，今年4月特斯拉電池日上是否會(huì )公布無(wú)鈷技術(shù)方案仍值得期待。

 

無(wú)鈷電池能成為主流嗎？

 

三十年河東，三十年河西。動(dòng)力電池路線(xiàn)之爭一直伴隨著(zhù)新能源汽車(chē)崛起征程。各大汽車(chē)廠(chǎng)商正在努力使得新能源汽車(chē)成為主流，但這并不是一件輕松的事，電池技術(shù)的提升和成本的下降成為關(guān)鍵。有媒體指出，電動(dòng)汽車(chē)未來(lái)的成功可能取決于放棄電池中的一種關(guān)鍵成分：重金屬鈷。

 

作為鋰電池的重要原料之一，鈷主要用于三元鋰電池的正極材料，它能夠明顯提升鋰電池的能量密度。那么目前無(wú)鈷電池的研發(fā)難點(diǎn)在哪兒呢？

 

據蜂巢能源介紹，無(wú)鈷化關(guān)鍵技術(shù)有兩個(gè)：一是摻雜無(wú)未成對的電子自旋的特定元素，減弱電子超交換的現象，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(guò)程的體積變化，穩定結構，提高循環(huán)壽命和安全性。

 

而作為動(dòng)力電池“老兵”的磷酸鐵鋰電池再次獲得重視。而業(yè)內人士之所以紛紛表示特斯拉會(huì )采用寧德時(shí)代的磷酸鐵鋰電池，和CTP技術(shù)也不無(wú)關(guān)系。在德國法蘭克福國際車(chē)展上，寧德時(shí)代首次推出了CTP高集成動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)平臺。

 

這種技術(shù)省去了電池模組的組裝環(huán)節，直接將電芯集成到電池包。根據官方消息稱(chēng)，CTP技術(shù)比傳統的電池包體積利用率提高了約15%~20%，能量密度提升了約10%~15%，而且大幅度的降低了電池的生產(chǎn)制造成本。

 

 

電池技術(shù)未來(lái)路線(xiàn)未定

 

而就在日前，工信部發(fā)布《新能源汽車(chē)推廣應用推薦車(chē)型目錄》（2020年第2批），其中搭載了“刀片電池”的比亞迪漢EV/DM車(chē)型赫然在列。資料顯示，該車(chē)型上的“刀片電池”采用磷酸鐵鋰體系，系統能量密度雖僅為140wh/kg，但NEDC續航里程最高可達605km。

 

目前，隨著(zhù)國內比亞迪刀片電池和寧德時(shí)代CTP技術(shù)的突破，磷酸鐵鋰能量密度已得到大幅的提升。采用最新技術(shù)的磷酸鐵鋰電池能量密度已可達200Wh/kg，該數據甚至已接近部分三元鋰電池。

 

此外，此前一直潛心研發(fā)磷酸鐵鋰電池的國軒高科也于近日高調宣布，其采用最新技術(shù)的磷酸鐵鋰電池能量密度在試驗階段已可以達到200Wh/kg。

 

物以稀為貴，鈷的稀缺導致價(jià)格高企，這種局限無(wú)疑會(huì )促使行業(yè)尋求新的替代元素�，F在談及無(wú)鈷電池，有點(diǎn)像大家一直以來(lái)吹捧的固態(tài)電池，但依然是“千呼萬(wàn)喚始出來(lái)，猶抱琵琶半遮面”的意思。

 

但動(dòng)力電池無(wú)鈷化的重要性不言而喻，它不只是攪局這么簡(jiǎn)單，亦會(huì )對動(dòng)力電池行業(yè)格局產(chǎn)生重大影響。不過(guò)電池技術(shù)革新離不開(kāi)安全，相比于能量密度、成本等性能指標，安全才是第一位的。

 

總的來(lái)說(shuō)，在新一代的技術(shù)問(wèn)世并且正式被采用之前，鈷依然會(huì )是電池的關(guān)鍵構成，而技術(shù)得到提升的磷酸鐵鋰，也依然前途光明。