首页 > 资讯频道 > 技术 > 正文

“无钴电池”的定义准确吗？我们该如何正解它

2020-05-22 15:22:43来源：凤凰科技  

无钴电池”的概念太火了。

最开始，燃起了第一把火。特斯拉放出消息称，他们将采购宁德时代的“无钴电池”。当时很多观点认为，此无钴，其实是磷酸铁锂电池。

不久后，比亚迪再添一把火，他们推出了“刀片电池”，本质上仍是磷酸铁锂电池，但电池容量有所提升，成本大幅降低。

5月11日，宁德时代发布2019年业绩说明会，除磷酸铁锂外，还一直有“无钴电池”的技术储备，更多消息可能要等到特斯拉“电池日”做揭晓了。

5月18日，蜂巢能源开了一场发布会，也与“无钴”有关，推出了两款电池产品，分别是115Ah电芯和L6薄片长电芯。

但是，“无钴电池”的定义准确吗?我们该如何正解“无钴电池”?

▎媒体为何热衷于炒热“无钴电池”?

锂离子电池一般以正极材料来命名。我们耳熟能详的三元锂电池，其正极材料使用了镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂。这正是“三元”的含义。

其中，钴是一个很关键的成分。但是，钴在全球的储备量有限，近几年的价格波动也很剧烈。况且，我国“贫钴”，如果可以降低动力电池中的钴比例，也具有一定的战略意义。

所以，业界一直在努力降低“三元锂电池”中的钴比例。

之前，有人站出来说，我们实现“无钴”了，的确令业界振奋。

但如果实现无钴的途径是“换道”磷酸铁锂电池，这其实是不成立的。因为三元锂电池和磷酸铁锂电池是并行的两条路线。

如果磷酸铁锂可以被称为“无钴电池”，那么，三元锂电池是不是也可以被称作“无铁电池”?

事实上，除了三元锂电池和磷酸铁锂电池之外，动力电池还有“第三条路线”可选，即锰酸锂系列。

从5月18日蜂巢能源的发布会来看，他们主攻的电池产品正是镍锰酸锂电池。就电池本身而言，这不是一项新技术。毕竟，早在20年前，业界对这一技术已有研究，也有车用。只是，蜂巢能源对这一技术进行了深度优化。

镍锰酸锂电池属于锰酸锂系列，化学式为LiNi0.5Mn1.5O4，是由Ni取代锰酸锂(化学式LiMn2O4)中的部分Mn形成的，与锰酸锂有着同样的晶体结构。我们能够见到的纽扣电池用的也是这种正极材料。

蜂巢能源选择锰酸锂路线，并没有问题，因为这本就是一种路线选择。

但是，“无钴电池”的称谓被部分媒体滥用了，其实在无形中“贬低”了三元锂电池。

甚至，由此说三元锂电池行将作古，那就更没有必要了。彼此都是路线选择，只有放在市场中直接对决，才能分出高下。

▎镍锰酸锂电池值得期待吗?

我们特意查找了蜂巢能源申请过的专利，申请日期是2019年1月22日，申请号为201910059236.5，专利名称为“锂电池用正极材料及其制备方法和应用”，配合发布会的一些关键信息，对于技术的理解会更加准确。

在背景技术中，蜂巢能源提到，他们主攻的技术方向是高镍正极材料。为什么要选择高镍氧化物呢?主要因为钴氧化物的价格比较高，而高镍氧化物价格更低，电池容量也可能更高。

正如同选择磷酸铁锂路线一样，当结构优化之后，相同体积下，磷酸铁锂电池的能量还可以再提高30%以上，价格也相对低廉，在新能源补贴大幅退坡时被再度重视。

那么，采用高镍正极材料会遇到什么挑战呢?主要在于高镍氧化物合成时会有锂杂质留在表面，而该杂质可能会与二氧化碳或水发生反应，由此形成碳酸锂，反而阻碍锂离子的自由移动。

蜂巢能源的解决方案是，在正极材料中，掺杂某几类元素，形成层状结构复合氧化物，并且在其表面增加硼包覆层。

不过，考虑到专利保护，蜂巢能源并没有指明具体掺杂了哪几种元素，以及相关比例，但是划定了一个范围。

在发布会上，蜂巢能源具体解释了“掺杂元素”的效果。原理描述如下，其一，通过掺杂无未成对的电子自旋特定元素，减弱电子超交换的现象，降低Li/Ni元素的混排，从而提高导电性能;其二，通过掺杂M-O键能大的元素，减缓晶体在充放电过程中体积的变化，起到稳定结构的作用。

也就是说，蜂巢能源的研发重心在于正极材料，也有想法亲自下场搞定正极材料，并非依靠上游直接供给，其产业链的触手要往前走一步，深度参与，拿下更多的利润。

这也是一种趋势。如果原材料价格波动剧烈，将不利于电池厂商对于技术成本的研判，所以，不妨直接介入原材料，从矿山到电池包，一条龙打通，每个环节都有参与，话语权、利润都可以掌握在自己手中。

此前，宁德时代与矿业巨头嘉能可达成的钴供应大单，同样也是源于此。

正极材料的优化是一方面，蜂巢能源更值得期待的，其实是它的制造工艺。当然，这是一个相辅相成的结果。

按照发布会上的说法，蜂巢能源使用叠片工艺，并非传统的卷绕工艺。这么设计，可以有效提高方形电芯内部的空间利用率，而且叠片结构的平整度更好、应力更均匀，膨胀变形也会更小。

至于PACK端，蜂巢能源将电池包划分为两个矩阵网络，将长形薄片的电池体进行规则排列，由此在电池包内部形成矩阵模块。

结构优化方向，仍是“长形、规则”，与比亚迪“刀片电池”的思路相仿。但其实为了提升能量密度、增加散热面积，将电芯做薄、做长是大趋势。

矩阵化之后，电池的体积能量密度有望提升，还可以节省一些材料成本，长形薄片也有利于电池散热，并且由于形状规则，多个电芯可以分散撞击力，保证一定的刚性安全。

发布会上，蜂巢能源SHOW出的工厂智能化水平，其实更值得期待，这可能是中国自主力量该有的实力。

最后公布的两款电池数据，我们做了截图。

关键点是，首款量产电池最早于明年6月下线，第二款电池可达到135度电容量，续航里程880公里，合作方来自于长城汽车，保持期待。

▎写在最后

动力电池的未来，本就有着不同的路线选择。之前对能量密度过于看重，所以三元锂电池的声量更大。如今，行业内对动力电池的性能评价更加全面，在成本、安全、稳定性等的综合考量下，技术路线选择也更加丰富。

经过结构优化，磷酸铁锂电池再次被重视，其成本优势也就体现出来了。至于，镍锰酸钾电池，其实也是另一条路线选择。

有一个共同点是，大家都在结构优化上投入了很多精力。比如，宁德时代的CTP技术，比亚迪的“刀片电池”结构，以及蜂巢能源的长形电池、矩阵模块，甚至也有CTP技术的储备。

大趋势几乎已确定，最终就看各家落地的产品了。

所以，作为行业观察者的媒体，没有必要刻意鼓吹某一种选择。客观、理性，这才是该有的态度。

标签： “无钴电池”

相关阅读

精彩推荐

一公顷等于多少平方千米_等于0.01平方分米
一公顷等于多少平方千米_等于0.01平方分米

阅读排行

相关词

推荐阅读

联系我们:920 891 263@qq.com
骄阳网 -　关于我们　-　联系方式　-　版权声明　-　招聘信息

Copyright© 2014-2017 骄阳网(www.joyyang.com) All rights reserved.

京ICP备2022016840号-90未经过本站允许,请勿将本站内容传播或复制.