自從在去年的上海國際車展上高調亮相之後,長城汽車集團旗下的零部件板塊在最近一年的時間裡,一直動作不斷。繼蜂巢易創釋出了全新一代的2.0T渦輪增加發動機,九速雙離合器變速箱、電驅動橋總成等全新產品之後。
日前,蜂巢旗下的另一個重要組成部分蜂巢能源,也正式釋出了兩款全新的前瞻性的無鈷電芯,按照計劃,蜂巢能源的首款量產化無鈷電池將會為明年六月正式實現量產。
從蜂巢能源釋出的資訊來看,此次釋出的兩款無鈷電芯容量分別為115Ah和226Ah。前者的外廓尺寸為33×220×101.6mm。能量密度為245Wh/kg,或575Wh/L。後者的外廓尺寸為575×21.5×118mm。能量密度為226Wh/kg,或590Wh/L。
從單純的物理資料來看,這兩款無鈷電芯的的能量密度已經超過了傳統的622型三元鋰離子電池和811三元鋰電池。而透過一系列的矩陣式組合之後,搭載這一技術的某款在研新能源動力車型,可以在有限的車身電池佈局空間內,實現880公里的續航里程。結合此前蜂巢能源釋出的疊片電池技術來看,這很有可能是二者共同作用的結果。
根據蜂巢能源官方釋出的資訊顯示,這兩款無鈷電池可以被運用到目前絕大部分的純電動車型平臺上,並且得益於無鈷化的設計架構,其還具備了出色的迴圈壽命和日曆壽命,在整車端可實現15年或120萬公里的質保。最重要的是,這兩款無鈷電池已經不再是概念化的產品,它已經具備了量產化的基礎。
從這幾項基礎效能來看,似乎,蜂巢能源此次釋出的兩款無鈷電池,將會掀開純電動動力車型的新的一頁。沒錯,一直以來,制約著純電動動力車型發展的短板,或者說,讓新能源車產生續航里程焦慮,難以在市場範圍內自發普及開來的短板,就是電池技術而電驅動以及能源管理系統,其實現在已經很成熟了。電池技術的短板也使得純電動車的電驅動橋可以提供的更好的駕乘質感,被短接了起來。
為了解決這個問題,我們也看到了諸多的動力電池解決方案,從最遙遠的燃料電池,再到中長期的固態電池,再到現在的基於傳統三元鋰離子電池進行的改進。都在圍繞著動力電池的密度提升,加快充放電速度以及降低動力電池的成本在做著努力。
就眼下的技術發展趨勢來看,無鈷化或者少鈷化,是動力電池產業發展在現階段的一個重要技術方向。
原因很簡單,鈷,太貴了。
根據相關統計資料顯示,鈷在地殼中的丰度僅為0.0025%,據此推算,全球陸地的鈷儲量大約為710萬噸,而且這其中52%的鈷,都集中在剛果(金)。而被挖出來的鈷,又有50%都消耗在了鋰電池上。物以稀為貴,再加上儲量集中,最近幾年裡,鈷礦的價格一路飆升。照這樣下去,馬上就要飆到電池企業不可接受的地步了。
再加上現在新能源動力車型在全球汽車產業內的蓬勃發展,以及個人電子消費產品需求的不斷擴大,預計到2026年以後,鈷礦,就要供不應求了。再要找鈷礦石,怕是要到月球上去了。
所以,動力電池的無鈷化技術轉型,單純的就是為了降成本。不過,不要認為降成本就一定是個貶義詞,相反的,降成本的落地是實現產業化的基礎。比如說,燃料電池技術就是因為早年間質子交換膜一定要用到鉑,沒錯,就是結婚鑽戒的那個鉑,成本高昂才難以得到量產化的普及,一直到豐田找到了一種碳。這是後話,這裡暫且不表。
從傳統的三元鋰離子電池組的發展來看,近年來越來越多的新能源動力車型開始使用了811三元鋰離子電池,比如說廣汽的Aion系列就是一個典型的代表。所謂的811電池,其實就是其正極材料中鎳鈷錳的含量,按照80%:10%:10%的比例構成的三元鋰電池。
據此往前追溯,三元鋰電池還被分為523、622等型號。目前,在新能源動力車型市場中佔主流地位的型號,是622型。而特斯拉所採用的動力電池,則是鎳鈷鋁的結構。
在三元鋰電池的三種正極元素的構成裡,鎳含量的高低決定了電池組能量密度的大小,但是,鎳含量過高會導致三元鋰離子電池組的穩定性變得很差。而錳和鋁則是起到一個提高電池迴圈化學穩定性的作用,其中,鎳鈷錳的晶體結構又比鎳鈷鋁的晶體結構穩定一些,不容易出現什麼脹氣或者是過度發熱的情況。對,手機電池經常鼓包就是因為用的鎳鈷鋁的晶體結構不穩定所致的。所以,現在的絕大部分新能源動力車型,都是用的鎳鈷錳的構型。
那麼,鈷在這其中是幹什麼的呢?這事還真可以從字面上來理解,介於鎳和錳之間,用來穩定材料的層狀結構,同時提供鎳鈷錳材料的迴圈效能和倍率效能。嗯,就是這樣一個看似無關緊要,但是又不能沒有的角色,佔掉了三元鋰離子電池的絕大部分成本。
作為一種全新的新能源動力電池,除了蜂巢能源之外,寧德時代、比亞迪等傳統的電池企業都在摸索動力電池的無鈷化架構。在國際市場上,LG化學、松下等動力電池供應商也都在著手研究四元鋰電池的架構,以儘量減少鈷元素在電池中的使用量和依賴程度。
比亞迪早年間推出的磷酸鐵鋰電池,從本質上看也是一種無鈷電池,在整個大趨勢的推動作用下,比亞迪也在今年推出了基於磷酸鐵鋰電池的技術架構,進一步最佳化結構推出了磷酸鐵鋰刀片電池,大幅度的提升了其能量密度。而特斯拉也在不久前宣佈,將會與寧德時代共同研發基於磷酸鐵鋰技術打造而來的單芯電池。
從目前蜂巢能源所公佈的NMY無鈷電池的名稱來看,它應該是採用了鎳錳釔的材料,釔是一種稀土金屬元素。雖然在地殼中的含量同樣不高,但是40%的釔都集中分佈在中國。
所以,這也是一種資源優勢。而根據蜂巢能源的資訊顯示,全新的無鈷電池也實現了高續航能力和安全性的提升,尤其是在安全性上,完全優於三元鋰電池。
那麼這樣一來,蜂巢能源的這一波操作,可能真的要開創電動車的2.0時代了呢。
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