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降钴是主流,但别被“无钴”带跑偏

时间:2020-05-25来源:未来的新能源 作者:新能源产业点击:
“更新电池技术确实是一件相对缓慢的事情。” 汹涌澎湃的“无钴”电池浪潮所产生的宣传效应似乎是摆在我们面前的“新生活”。然而,如果我们努力思考,我们就会对“无钴”的概念产生怀疑。 什么是“无钴”?磷酸铁锂也是“无钴的”好吧!如果界限没有明确界

“更新电池技术确实是一件相对缓慢的事情。”

汹涌澎湃的“无钴”电池浪潮所产生的宣传效应似乎是摆在我们面前的“新生活”。然而,如果我们努力思考,我们就会对“无钴”的概念产生怀疑。

什么是“无钴”?磷酸铁锂也是“无钴的”好吧!如果界限没有明确界定,这种说法很容易把人引入歧途。然而,特斯拉凭借其强大的“载货能力”,用“无钴”的概念点燃了火星,并引发了一轮强烈的担忧。然而,泰斯拉在一次小冲突后闪了出去。我们没有等特斯拉,而是等着蜂箱。

5月18日,蜂巢能源科技公司匆忙宣布推出两款无钴电池。说到这,这两种电池使用NMX无钴材料,提供了高循环寿命、高安全性和高能量密度的技术优势。

第一个产品是基于590模块的电池设计,容量为115安培,能量密度为245瓦时/千克。由于通用单元尺寸的设计已经基本完成,目前可以安装在大多数部门新的纯级别平台上,可以实现15年120万公里保修。第二个是与长城合作开发的产品。这是一个L6薄无钴长电池,容量为226安培。通过矩阵PACK设计,它可以达到880公里的范围。

根据蜂巢能源公司主席杨洪信的说法,这两种“无钴”电池最早可能在2021年6月大规模生产。毫无疑问,如果这项技能被正式登陆,它真的可以克服里程焦虑。然而,由于批量生产需要一年多的时间,我们不妨检查一下“无钴”金的含量有多高。

“无钴”如何做新能源汽车产业

虽然这次发布相当于一把“亮剑”,但细节仍需改进。此外,我们不要忘记,宁德时代也有自己的“无钴”技术节约,这是在5月11日宁德时代发布2019年业绩时透露的,但宁德时代仍保持适度对比,没有透露更多信息。

回顾过去,为什么钴需要用于目前主要由汽车公司使用的三元锂电池?实现“无钴”的困难是什么?(请事先解释一些基本常识,如钴储量、NCM、NCA、523/622/811等。请先百度一下自己。让我们直奔主题。)

事实上,钴的作用是抑制锂电池的“镍-锂混合放电”现象。因为,如果发生“镍-锂混合放电”现象,三元锂电池内部的微观布局可能完全混乱,这可能导致电池寿命和容量的显著降低,甚至其他危害。

此外,钴还可以降低材料的阻抗值,提高材料的电子电导率,提高倍率性能,降低电池的内阻等。原则上,钴是一种替代品。此外,由于钴太贵,即使由于特斯拉的原因,它暴跌,电解钴现在成本25万元/吨,其储量很小,不能满足日益增长的需求。因此,能残忍地烧钱的特斯拉只想把钱送人。

那么,蜂窝是通过什么方式实现“无钴”的呢?

首先是阳离子掺杂。也就是说,通过增加材料的上限电压,能量密度增加了40%(与磷酸铁锂相比)。蜂巢表示,它用“两个化学键较大的元素”来代替钴,可以在4.3 ~ 4.35伏的高电压下工作,具有较高的能量密度和较低的成本。

第二是单晶工艺。单晶的晶粒强度更强,版图加倍,耐压强度可提高10倍。这么说吧,与多晶镍相比,单晶电池的使用寿命可超过70%。总的来说,如蜂窝能源市场总监郝所确认的,使用锐晶锰酸锂镍(LiNi0.5Mn1.5O4)作为阳极材料。

事实上,许多人已经尝试用尖晶石锰酸锂锰酸锂、富锂二氧化锰酸锂、镍酸锂镍酸锂镍酸锂和包括尖晶镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍酸锂镍

第三种是黑色技术——纳米收集涂层。通过在单晶的外观上涂覆一层纳米氧化物,可以减少正极材料和电解液的二次混响,有效提高高压下的材料回收功能。

然而,由于蜂巢没有提供这三种工艺的更多细节,我们只能在未来几年生产它们时进行验证。

还有一个非常实际的匹配问题需要解决,正如real like research总裁ink ke所说,“锰酸镍锂的最大问题是目前没有匹配的电解质系统。现有的六氟磷酸锂电解质系统会有所不同,因为电压低于5伏,电池也会失效。”蜂巢选择镍和锰作为“无钴”突破,匹配的难度不应该被忽视?

此外,从蜂巢的“技术创新曲线”可以看出,“无钴”电池的能量密度在2022年之前不会超过三元锂电池的能量密度,所以我们不必期待太多。而且,在2022年,真正的竞争对手将会到来。

“无钴”还是“四美元”?

要说“无钴”是一种颠覆性的技能,恐怕我不能谈论它。你为什么这么说?因为“无钴”在技术上非常困难。国内外专家长期以来一直认为“在估算三元材料时,钴不能在中短期内完全消除和替代”此外,未来技术的研发和大规模生产是两码事。NCM811电池刚刚开始使用。

根据电动车组的最新数据,从今年1月到4月,中国锂离子电池的装机容量上升到72.87%,而磷酸铁锂(LFP)进一步下降到22.93%,锰酸锂(LMO)和其他电池加在一起占不到5%。因此,三元锂电池的现状仍然非常稳定。

此外,在2月份的一个行业论坛上,业内人士还探讨了特斯拉的“无钴”声明,并认为:

首先,特斯拉的“无钴电池”指的是磷酸铁锂(LFP),这已被外国媒体证实。此外,即使特斯拉真的使用由“无钴”阳极材料制成的锂电池,每年消耗的钴也不会超过几百吨。然而,2020年全球钴消费量预计将增长11%,达到148,000吨,2020年至2025年的平均年增长率预计约为7%,这是特斯拉技术路线的转变。事实上,对钴消耗的总体影响相对有限。

其次,在现阶段,国内没有一家企业能够真正实现无钴阳极材料的大规模生产和销售。该行业还认为,特斯拉选择磷酸铁锂主要是出于成本考虑,这并不意味着三元电池的功能存在问题。更换核心后,低调的Model 3预计电池成本将下降20%~30%,初始车辆成本预计将下降2万多元。这也意味着其售价将降至25万元左右。

此外,我们不仅需要了解像蜂巢这样的国内电池公司在做什么,还需要了解它们的国际竞争对手在做什么。事实上,越来越多的企业正在建设镍钴锰铝(NCMA)“四”锂电池。领先的通用汽车公司在今年三月发布了自己的终极动力电池组。

Ultium应被视为第一个批量生产的NCMA四元锂电池。通过添加铝,电池中的钴含量可降低约70%。这种电池的容量是传统圆柱形电池组的20倍,续航里程为400英里(约650公里)或更长。此外,为了顺利实现产能支持的提升,通用汽车和LG化工联合成立了合资公司Ultium Cells,进行联合研发和生产。

根据去年7月召开的“蜂巢能源品牌战略规划及产品发布会”的内容,蜂巢本身也在开发NCMA四元锂电池项目,但仍处于概念阶段。2018年9月,蜂巢成立了一个项目,预计到2019年底完成材料的初步开发,到2020年12月完成材料确认,实现四元电池的商业化批量生产

然而,一旦四元锂电池成功批量生产,其影响将保持很高。电池组的成本也可以大大降低到100美元/千瓦时(694元/千瓦时),这是最终的目标价格,可以真正匹配燃料汽车的成本。这可能是蜂巢公司发布的“无钴”锂镍锰电池最重要的竞争对手。

中国科学院物理研究所的李红博士说:“电池是一个非常复杂的系统。新材料贸易要求所有支持材料同时更新。这是一个相对复杂和长期的发展。产品开发完成后,仍有小规模测试、中试和大规模生产。时代的变迁也是一个漫长的过程。因此,电池技术改革确实是一件相对缓慢的事情。”

同样,当我们看蜂巢时,虽然我们已经完成了“无钴”电池的技术研究,但它目前仍只是一个“概念产品”。从工艺上看,“无钴”电池已于年底完成材料开发工作,于今年3月完成材料系统优化,并于4月完成材料评价中试。从现在开始,在系统于8月份最终完成,各种可靠性和功能得到验证后,无钴电池将于2021年11月实现大规模生产,速度相当快。

因此,毫无疑问,“无钴”电池需要1-2年才能落地。过于高调的宣传只会鼓励农作物的生长。在此之前,我们仍应做好扎实的生根工作。此外,“四元”电池和“无钴”电池都不是最终的解决方案。我们可以看看蜂窝的工艺增长曲线,最终它的政策仍然是转向固态电池。

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