續(xù)航可達880km 將于明年推向市場 蜂巢能源發(fā)布的無鈷電池是個啥?
今年2月份,當特斯拉宣布要研發(fā)無鈷電池之時,資本市場就掀起了層層波瀾,鈷元素相關(guān)的股票也紛紛大跌。然而人算不如天算,受全球新冠疫情影響,原本定于4月份舉行的特斯拉電池發(fā)布會一推再推,直到現(xiàn)在也沒有任何確切消息。
正可謂西邊不亮東邊亮,一直默默無聞的蜂巢能源此時突然站出來搶了馬斯克的風頭,5月18日,其率先發(fā)布了兩款全新的無鈷電池產(chǎn)品,并宣稱最快將在明年6月推向市場。不用問,一定有不少“小朋友”腦袋上冒出大大的問號,蜂巢能源是什么來頭?無鈷電池究竟是個什么東東?它又有何玄妙之處?一向愛吃瓜更愛把瓜吃透的邦老師決定趕緊來跟解答一下這個問題。
蜂巢能源是什么來頭?
蜂巢能源科技有限公司的前身是長城汽車動力電池事業(yè)部,在2018年時從長城汽車完全剝離,獨立為蜂巢能源科技有限公司。該公司主要從事于電池材料、電芯、模組、電池系統(tǒng)、BMS的研發(fā)與產(chǎn)品制造。
鈷元素在三元鋰電池中有什么作用?
對于三元鋰電池來講,它的關(guān)鍵組成部分有正負極、隔膜和電解液。正極為鋰的氧化物,如常見的鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰,負極材料為石墨,正負極之間使用多孔材質(zhì)的隔膜進行隔離,防止二者接觸,不過隔膜之間的空隙可以允許鋰離子通過,而正是依靠鋰離子在正負極之間的游走從而產(chǎn)生電流,實現(xiàn)電池的充放電。
當電池充電時,鋰離子會由正極移動到負極,但在其離開之后,不太“安分”的鎳離子可能跑去“侵占”原本屬于鋰離子的位置,此時一旦放電,鋰離子會再次由負極回到正極,被鳩占鵲巢的它無奈只好跑去填鎳離子的坑。這種情況就是所謂的“鎳鋰混排”,輕則導致電池循環(huán)壽命縮短、電池容量下降,重則引發(fā)電池組安全隱患甚至安全事故?,F(xiàn)在終于輪到今天的主角“鈷元素”閃亮登場了,它最大的作用就是可以抑制鎳鋰混排,提升電池的穩(wěn)定性。那么問題來了,“鈷”既然如此重要,那為啥大家還要想方設(shè)法把它“消滅”呢?原因很簡單,五個字簡要概括:物以稀為貴。
目前全球已探明的鈷儲量僅約710萬噸,其中還有一半在剛果。由于剛果的政局長期處于不穩(wěn)定的狀態(tài),這導致其礦產(chǎn)出口政策存在著很大的不確定性(早在2007年剛果就曾出臺相關(guān)政策限制鈷的出口)。這就導致鈷的價格居高不下,目前大概在25萬元每噸左右,要知道這可是鎳的2.5倍左右,據(jù)權(quán)威機構(gòu)測算,采用無鈷化的三元鋰電池電芯成本能下降10-15%。以上種種都促使各方萌生和堅定發(fā)展無鈷電池的意愿和決心。
蜂巢能源如何實現(xiàn)電芯無鈷化?
簡單來說,電芯無鈷化的關(guān)鍵有兩個,其一是通過摻雜無未成對的電子自旋特定元素,減弱電子超交換的現(xiàn)象,從而降低鋰/鎳元素的混排。其二是通過摻雜M-O鍵能大的元素,從而減緩晶體在充放電過程中體積的變化,起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。蜂巢能源通過上述兩項技術(shù),最終實現(xiàn)了電芯無鈷化。
蜂巢能源共推出兩款產(chǎn)品,第一款產(chǎn)品是基于590模組的電芯所設(shè)計,其電芯的能量密度達到了245Wh/kg,電池組電量為96kWh,裝車后續(xù)航里程將達到600km,該產(chǎn)品將于2021年6月正式推向市場。
第二款為L6薄片無鈷長電芯,其電芯能量密度為240Wh/kg,電池組電量為135kWh,裝車后續(xù)航里程為880km,該產(chǎn)品預計將在2021年下半年推向市場。
蜂巢能源聲稱,目前這兩款產(chǎn)品已經(jīng)完成了實驗室階段設(shè)計,但還要按照整車的要求進行全方位匹配和驗證,如裝車后的高低溫環(huán)境測試、與電池管理系統(tǒng)(BMS)的匹配以及足夠公里數(shù)的道路測試等等,這也是發(fā)布與上市之間存在一年以上時間差的原因所在。
除了蜂巢能源以外,其他企業(yè)研發(fā)無鈷電池的進度如何?
如文章開頭所說,特斯拉在今年2月份就率先放出研發(fā)無鈷電池的消息,但原本定于4月份的電池發(fā)布會一直跳票不知何時才能落地。不過長期與特斯拉合作的杰夫·戴恩(Jeff Dahn)團隊通過摻雜鎂、鋁或者錳元素,完全替代了三元鋰電池中的鈷,從實驗結(jié)論來看,鎂與鋁有類似鈷的作用,可以起到穩(wěn)定電池結(jié)構(gòu)的效果,我們有理由推測特斯拉的無鈷電池很有可能采用這樣的技術(shù)路線。
此外,寧德時代董事長曾毓群在業(yè)績說明會中提到了公司有自己的無鈷電池技術(shù)儲備,目前正在想辦法管理好供應(yīng)鏈,不過具體細節(jié)尚未可知。
總體來說,目前不少電池供應(yīng)商和車企都將無鈷電池作為未來的發(fā)展方向,這也是短期內(nèi)能有效降低三元鋰電池成本的重要手段之一,總的來說還是比較靠譜的。
邦點評
隨著新能源行業(yè)的飛速發(fā)展,各種電池技術(shù)也是層出不窮,無鈷電池的出現(xiàn)很好地解決了三元鋰電池對于鈷元素的需求,這可以降低電池的生產(chǎn)成本,能讓消費者在買車、用車時真正受益。目前不少電池供應(yīng)商和車企都將無鈷電池作為未來的發(fā)展方向,這也是短期內(nèi)能有效降低三元鋰電池成本的重要手段之一,總的來說還是比較靠譜的,期待更多廠家相關(guān)產(chǎn)品的盡快落地。