動力電池打響“無鈷”爭奪戰：誰將佔據未來紅利？

受疫情等因素影響，原計劃於今年4月舉辦的特斯拉“電池日”再度跳票，馬斯克口中的無鈷電池依舊神秘感十足。

然而，長城控股集團旗下的蜂巢能源科技有限公司（以下簡稱“蜂巢能源”）卻先行一步，正式推出NMX無鈷電池，成為全球第一家成功研發出無鈷電池的企業。

“鑑於鈷的穩定性能，無鈷電池將成為未來動力電池的一個重要發展趨勢。”蜂巢能源總裁楊紅新説。

事實上，自今年初坊間傳出國產特斯拉將使用寧德時代的“無鈷電池”後，資本市場便聞“鈷”而動，雖然後來特斯拉所謂的無鈷電池僅僅是一份合作協議。

不過目前動力電池領域對“無鈷”的關注已空前高漲。中國汽車動力電池產業創新聯盟副秘書長王子冬對《每日經濟新聞》記者説，“這主要是源於動力電池無鈷化可以降低成本”。

“降本”驅動電池“無鈷”

當前，新能源汽車市場常用電池分別為以鎳鈷錳（NCM）、鎳鈷鋁（NCA）為主要材料的三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池。

根據研究機構EVTank最新數據顯示，今年1~4月，國內NCM三元鋰電池裝機量佔比升至72.87%，依然是動力電池市場中的“王者”。

而正是這位“王者”身上的鈷元素，成為影響新能源汽車產業鏈穩定性的重要因素。

圖片來源：每經記者 孫桐桐 攝

據記者瞭解，作為動力電池正極材料中的重要元素之一，鈷不但可以穩定材料的層狀結構，而且可以提高材料的循環和倍率性能。但是鈷在地殼中的含量較低，丰度僅為0.0025%，全球陸地鈷的儲量約為710萬噸。如果不考慮回收，2026年以後，鈷將供不應求，無法支撐新能源汽車的發展。

而隨着新能源汽車保有量的迅速增長，鈷價格也從2016年的12萬元/噸一度飆升至2018年的60萬元/噸，即便是在當前，鈷價依然維持在24萬元/噸。這使得電池成本居高不下。

以A級電動車（緊湊型車，車身長度在4.2米至4.6米之間）為例，動力電池成本基本佔到整車成本近一半，其成本若難以進一步下降，在補貼完全退坡之後，將會導致電動汽車生產企業難以正常盈利。

為應對鈷短缺，許多電池製造商早已開始對三元鋰電池“增鎳降鈷”，以期降低成本。

據悉，部分三元鋰電池中含鈷比例已從較早的鈷酸鋰中的59%，降至目前普遍應用的NCM523電池的12%，後又降至NCM811中的7%。而松下、特斯拉等企業更是對外宣稱，目前三元鋰電池鈷含量可降至3%。

但有分析指出，儘管目前電池的“高鎳低鈷”趨勢滿足了企業的降本需求，但另一方面“高鎳低鈷”可能會導致電池過熱，容易引起燃燒，安全性會受到影響。所以，要做到真正的“無鈷化”，必須要有一定的技術突破。

多種路線博弈

為儘快擺脱資源束縛，降低成本，多家動力電池企業加大力度研發無鈷電池。

今年初，比亞迪推出了基於磷酸鐵鋰電池的刀片電池，宣稱該電池在安全性和電池壽命方面有較大優勢。由於磷酸鐵鋰電池屬於“無鈷電池”，所以有業內人士認為，比亞迪此舉走在了特斯拉“無鈷電池”的前面。

比亞迪方面認為，刀片電池利用形狀特點提升了電池包縱向的利用率，緩解磷酸鐵鋰能量密度先天不足的侷限性，再加上無模組技術，PACK層面減少連接件的數量，在成本下降30%的同時，電池能量密度提升50%。

圖片來源：比亞迪官微

寧德時代同樣選擇了基於磷酸鐵鋰電池發展無鈷電池的技術路徑。寧德時代推出的CTP（Cell To Pack）技術，通過省去電池模組，對電池包結構優化，從而實現大幅降本。數據顯示，寧德時代CTP電池包體積利用率提高15%-20%，零部件數量減少40%，生產效率提升50%。

LG化學、松下等外資企業目前仍以採用NCM電池為主，但兩家公司也正着手研究，通過研發四元電池等方式，儘量減少鈷元素的使用量及依賴程度。

“無論是寧德時代的CTP方案，還是比亞迪的刀片電池，都屬於電池結構設計上的改變，本質上還是堆電芯，擠空間，而非材料上的創新。”王子冬在接受《每日經濟新聞》記者採訪時認為，“早在2003年，第二代豐田普鋭斯就將此前的圓柱形鎳氫電池改為新型方形鎳氫電池，這與比亞迪‘刀片電池’的思路如出一轍。”

圖片來演：攝圖網

王子冬稱：“無鈷電池既包括磷酸鐵鋰和錳酸鋰電池，也包括一些新型技術路線，這其中最關鍵的技術在於用什麼可以代替鈷在動力電池中的支撐作用。”

蜂巢能源給出的技術路線，與寧德時代、比亞迪採用的無鈷技術路線不同，NMX電池首度被提出。

“無鈷技術中三項技術極為關鍵，分別為陽離子摻雜技術、單晶技術和納米網絡包覆技術。”楊紅新向記者解釋，陽離子摻雜技術，通過強化學鍵穩定氧八面體結構，減少鋰鎳混排，大幅改善了材料的穩定性，可以在4.3V-4.35V電壓下穩定工作，實現能量密度比磷酸鐵鋰提高40%；單晶技術則可以改善電池的安全性和壽命，電芯壽命可比多晶高鎳三元高出70%；納米網絡包覆技術，可以減少正極材料與電解液的副反應，有效改善高電壓下的材料循環性能。”

楊紅新告訴記者，為了使無鈷材料走到規模化應用階段，蜂巢能源通過多種複合技術，改善了無鈷層狀材料的鎳鋰離子混排問題以及循環壽命的問題。