近日,在上海有色網主辦的2020(第五屆)中國國際鎳鈷鋰高峰論壇上,上海有色網鈷行業高級分析師霍媛表示,作為鈷資源的主產區,非洲的疫情存在不確定性,因此鈷原料供應不穩定。嘉能可Mutanda銅鈷礦關停,使全球鈷原料供給減少,中長期來看,減少對鈷的依賴是未來鋰電可持續發展的重要技術革新方向。
目前電池性能提升主要有兩個方向,一是電池材料體系的革新,二是工藝和結構的優化。
短期看,工藝和結構創新最為現實。無論是寧德時代的CTP、比亞迪的刀片電池,還是蜂巢能源的L6長電芯,都是在現有材料體系基礎上的工藝革新和結構優化,其對于體積能量和成本降低有明顯效果。
但長遠來看,如若要進一步突破性能瓶頸,材料體系變革才有可能。目前動力電池的發展路徑,仍是以高鎳為主。
特斯拉的Jeff Dahn在2019年1月就公開發表無鈷高鎳材料具備可行性的文章,目前,特斯拉第一代低鈷(5%)材料已經完成開發,即將量產,第二代無鈷材料也在加快開發,預計未來兩年內應用到電芯中。
LG化學沒有完全明確提出“無鈷”,但去鈷化的戰略已經非常明確。今年初,其宣布和通用汽車合作,計劃在2021年量產NCMA電池,該材料體系將鈷的占比進一步降低至5%,從而將電池成本降至100美元/KWh以下。
在國內,蜂巢能源是最先公開宣布研發出無鈷材料及電池產品的企業,今年5月中旬,蜂巢能源召開產品發布會,對外發布兩款無鈷電池。并稱基于其無鈷電池,可以實現電動汽車最高達880公里續航。產品都將在2021年下半年推向市場。
事實上,對于動力電池“去鈷化”,業內已成共識,背后驅動因素在于,既可以實現電池能量密度性能的提升,更為關鍵的還能擺脫鈷作為稀有資源,面臨的價格高、資源少、受牽制的風險。但在“去鈷”的具體路徑上,尤其是對于“無鈷”短期內是否真正可行,業內還存在著一定的爭議。
一方聲音認為,無鈷高鎳材料具備可行性。Jeff Dahn就認為,目前還沒有確鑿的證據清楚地表明鎳含量高的NCA中需要鈷。Al、Mg等元素對于結構穩定性和熱安全性等同樣具有改善作用。其團隊給出的數據也表明,摻雜Mg和Al的無鈷高鎳材料安全性好于高鎳含鈷材料。因此其結論是,在NCA類型的高鎳(Ni>90%)材料中,鈷的作用很小或幾乎沒有。
另一方的聲音則認為,目前三元體系絕對“無鈷”方案并不成熟。
國內正極材料企業容百科技認為,現有三元體系中,鈷元素可以起穩定材料結構的作用,鈷含量增加能有效減少陽離子混排,降低材料阻抗值,尤其對于提高材料電子電導率,改善倍率性能、降低電芯內阻等有其不可替代的作用。而綜合考慮性能和安全因素,通過精細調控高鎳材料組分、煅燒溫度、燒結氣氛,做到相對“無鈷”的高鎳低鈷材料才是可行的。
無論怎樣,目前各大研究機構都在開發低鈷乃至無鈷材料,雖然仍存在電解液匹配、安全、工藝水平等方面不足的問題,總的來說一切都在向好的發展中。