三元鋰電池材料配方迎革命 少鈷成大勢(shì) 無(wú)鈷很遙遠(yuǎn)
日期：2024-10-16 10:00:59 作者：宏力精密鋼管 閱讀數(shù)：561近日，日本電池供應(yīng)商松下宣布，將研發(fā)無(wú)鈷車用級(jí)電池。隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)持續(xù)火爆，其核心部件動(dòng)力電池也是“水漲船高”，目前的主流電池——三元鋰電池需求量持續(xù)增長(zhǎng)。作為三元鋰電池的正極材料之一，鈷由于其稀缺性成為戰(zhàn)略性的稀有金屬資源，全球66%的鈷產(chǎn)量都出自政局不穩(wěn)定的剛果(金)，導(dǎo)致其儲(chǔ)量有限、價(jià)格攀升，成為新能源汽車發(fā)展的掣肘。因此，汽車廠商以及電池企業(yè)都在研發(fā)降低鈷在三元鋰電池材料配方中的比例，一些企業(yè)甚至已經(jīng)開(kāi)始研發(fā)無(wú)鈷電池，只是目前看來(lái)，無(wú)鈷化解決方案尚難以實(shí)現(xiàn)。
■ 供不應(yīng)求鈷價(jià)上漲
近日，彭博新能源財(cái)經(jīng)(BNEF)發(fā)布報(bào)告預(yù)測(cè)，鈷的短缺潮可能會(huì)提前到來(lái)，這一動(dòng)力電池最昂貴材料的緊缺將在未來(lái)5～10年對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生較大的影響。數(shù)據(jù)顯示，剛果(金)的鈷產(chǎn)出占全球鈷礦的2/3，亟待發(fā)現(xiàn)新的資源產(chǎn)地。另外，不少寡頭礦產(chǎn)公司正在大量囤積鈷，導(dǎo)致鈷更加難以獲得。
BNEF一位分析師稱：“從目前的情況看，找到新的礦產(chǎn)資源還需要很長(zhǎng)時(shí)間，如果僅依靠剛果(金)的鈷資源，那么到2020年時(shí)很有可能出現(xiàn)鈷供給危機(jī)?！睂汃R集團(tuán)表示，正在大力布局電動(dòng)汽車的汽車制造商都已經(jīng)意識(shí)到供應(yīng)危機(jī)。
值得一提的是，全球最大的新能源汽車市場(chǎng)——中國(guó)，市場(chǎng)增速比預(yù)期還要快，短時(shí)間內(nèi)將出現(xiàn)一鈷難求的局面。分析師指出，如果鈷的供應(yīng)量無(wú)法穩(wěn)步提升，鈷價(jià)還將急劇上漲，這將對(duì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)的發(fā)展造成嚴(yán)重的影響。數(shù)據(jù)顯示，自2016年初開(kāi)始，鈷在英國(guó)倫敦交易所的價(jià)格增長(zhǎng)了270%，今年3月再創(chuàng)歷史新高。電動(dòng)汽車金屬資源集團(tuán)主管皮特·迪寧在一封郵件中表示，不管剛果(金)的政局是否會(huì)影響鈷的出口，現(xiàn)在的高價(jià)已經(jīng)充分體現(xiàn)出鈷的緊缺性。
當(dāng)前，松下一直在設(shè)法確保其在鈷市場(chǎng)中的穩(wěn)定供貨，業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè)，到2018年松下的鈷用量將達(dá)到近8000噸。此外，寶馬、大眾、三星SDI、LG化學(xué)等企業(yè)也都在尋求穩(wěn)定的供貨源，此前大眾和寶馬希望與鈷供應(yīng)商簽訂長(zhǎng)期合同，但進(jìn)展并不順利。中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈷業(yè)分會(huì)秘書長(zhǎng)徐愛(ài)東在日前舉行的中國(guó)(青海)鋰產(chǎn)業(yè)與動(dòng)力電池國(guó)際高峰論壇上特地談到了終端用戶向上游供應(yīng)商鎖資源這一話題。她說(shuō)：“為了鎖住價(jià)格，很多企業(yè)要同上游供貨商簽訂長(zhǎng)達(dá)10年的合同，這一行為不太理智，雖然鈷市現(xiàn)在很熱，但是誰(shuí)都不能保證現(xiàn)在就是低價(jià)。一方面價(jià)格鎖不住;另一方面，很多鈷礦業(yè)加入了‘負(fù)責(zé)任供應(yīng)鏈’體系，希望能夠?qū)崿F(xiàn)鈷行業(yè)可持續(xù)的礦產(chǎn)采購(gòu)。”
■ 高鎳低鈷大勢(shì)所趨
面對(duì)日益增加的成本，全球電池供應(yīng)商都在想方設(shè)法減少鈷在三元電池中的含量，他們更改了電池正極材料的配方比例，將三元電池中鎳鈷錳或者鎳鈷鋁的配比從6:2:2改為8:1:1。中國(guó)很多動(dòng)力電池企業(yè)也都在布局高鎳三元電池。高鎳低鈷，一方面是為了提高能量密度，另一方面是為了降低成本。
車企也在抓緊研發(fā)先進(jìn)的技術(shù)，使鈷在電池中的含量進(jìn)一步減少。目前，比亞迪計(jì)劃在今年年底前將鎳鈷錳的比例調(diào)整至8:1:1，寶馬有望在2021年也采用該配方比例。預(yù)計(jì)到2020年，該類低鈷電池將占到電動(dòng)汽車電池總量的7%，到2030年這一比例將增長(zhǎng)至57%，從而減少電池原材料對(duì)電池總價(jià)的影響。
顯然，松下顯得更為激進(jìn)，希望將鈷在三元電池中的含量降至零。松下汽車電池部門的負(fù)責(zé)人田村堅(jiān)表示：“我們已經(jīng)大大降低了鈷在電池中的含量，鈷在三元電池中的比例已經(jīng)降到3%，現(xiàn)在我們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)無(wú)鈷化，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在研發(fā)當(dāng)中?！弊鳛樘厮估璏odel 3獨(dú)家電池供應(yīng)商，目前松下在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的超級(jí)工廠中生產(chǎn)電池。松下汽車業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人伊藤吉郎談到，除了在電池技術(shù)上盡量減少鈷的用量以外，松下還積極同鈷的供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)商，希望可以簽訂長(zhǎng)期穩(wěn)定的供應(yīng)合同，“從而使公司避免因原材料價(jià)格的飆升而遭遇風(fēng)險(xiǎn)?！?/p>
5月初，特斯拉宣布其Model 3安裝的電池已經(jīng)極大地降低了鈷的含量，與此同時(shí)提高了鎳的含量，從而達(dá)到了有史以來(lái)最高的能量密度，并且實(shí)現(xiàn)了超強(qiáng)的耐熱性。日前，特斯拉CEO馬斯克在社交媒介上表示，在特斯拉Model 3的電池中，含鈷量已經(jīng)降到不到3%。他們將繼續(xù)改進(jìn)技術(shù)，爭(zhēng)取在下一代電池中完全拋棄鈷，改變“帶血的電池”的名聲。
■ 無(wú)鈷短期內(nèi)不太可能
除了降低鈷在電池中的比例，對(duì)鈷進(jìn)行回收也是一個(gè)解決方案。根據(jù)BNEF的報(bào)告，目前對(duì)鈷的回收率僅為25%～50%，如果可以將所有乘用車電池中的鈷進(jìn)行回收，那么到2030年，預(yù)計(jì)每年通過(guò)回收鈷的總量將達(dá)到10萬(wàn)公噸。目前，包括三星SDI和寶馬等在內(nèi)的企業(yè)都在積極探索從手機(jī)和汽車電池中對(duì)鈷進(jìn)行回收。但無(wú)論是降低電池中鈷的含量還是對(duì)鈷進(jìn)行回收，都只能緩解一時(shí)的困境，并無(wú)法真正解決供應(yīng)難題。
那么無(wú)鈷電池真的可行嗎?作為鋰電池的重要原料之一，鈷能夠明顯提升鋰電池的能量密集度。為了替代鈷，電池廠商往往會(huì)增加鎳的使用量，以提升電池的能量密度。但鎳的使用量增加之后，會(huì)導(dǎo)致相應(yīng)的電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，進(jìn)而影響到電池循環(huán)壽命和安全性。一些行業(yè)人士認(rèn)為，目前車企和電池供應(yīng)商只是降低了鈷在三元電池材料中的配比，但目前鈷尚無(wú)法替代。
“從鋰電池的技術(shù)來(lái)講，在鎳鈷錳的比例為8:1:1時(shí)，電池能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/公斤已經(jīng)可以清晰地看到‘天花板’，可能未來(lái)10年都無(wú)法突破?！睂幉ㄉ忌脊煞萦邢薰靖笨偛脤O曉東在鋰產(chǎn)業(yè)與動(dòng)力電池國(guó)際高峰論壇上如是說(shuō)。不少業(yè)內(nèi)人士也表示，盡管很多電池供應(yīng)商都在降低鈷的使用量，但大部分廠商并未實(shí)現(xiàn)8:1:1技術(shù)路線在量產(chǎn)中的應(yīng)用，至于無(wú)鈷電池的上市時(shí)間，恐怕就更為久遠(yuǎn)了。
徐愛(ài)東對(duì)此也表示：“事實(shí)上，目前8:1:1三元電池產(chǎn)量不到總體的10%，因?yàn)樵诮党杀镜耐瑫r(shí)電池企業(yè)也要考慮安全問(wèn)題?！彼J(rèn)為，從戰(zhàn)略角度來(lái)看，高鎳低鈷肯定是發(fā)展方向，但短期內(nèi)鈷還是無(wú)法替代。一方面，配方比例改變給電池封裝方式帶來(lái)挑戰(zhàn)，而目前鋰電池還是以圓柱封裝方式為主，軟包和方形技術(shù)還不成熟;另一方面，電動(dòng)汽車要降低成本，實(shí)現(xiàn)發(fā)展，還是要以保證安全和質(zhì)量為前提?！安荒芤晃蹲非蠼党杀径鴤}(cāng)促上馬?！彼f(shuō)。
■ 中長(zhǎng)期鈷價(jià)有望趨穩(wěn)
好消息是，鈷價(jià)不會(huì)一路高漲。最新數(shù)據(jù)顯示，從6月1日開(kāi)始，國(guó)內(nèi)鈷價(jià)持續(xù)下跌，6月26日鈷的報(bào)價(jià)為54.26萬(wàn)元/噸。瘋狂增長(zhǎng)了一年多的鈷價(jià)，終于迎來(lái)了“急剎車”。徐愛(ài)東表示，新能源汽車以及動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)上游材料的拉動(dòng)很明顯，從去年開(kāi)始鈷的漲價(jià)幅度非常高，已經(jīng)引起市場(chǎng)極大的關(guān)注。但當(dāng)價(jià)格上漲到一定程度以后，供應(yīng)鏈的調(diào)整將會(huì)使之趨于穩(wěn)定。
中國(guó)北方車輛研究所動(dòng)力電池實(shí)驗(yàn)室主任王子冬此前在接受《中國(guó)汽車報(bào)》記者采訪時(shí)表示，鈷價(jià)已經(jīng)開(kāi)始下跌，表明鈷對(duì)汽車電池的影響并沒(méi)有那么大，而且三元電池并非“萬(wàn)金油”，他認(rèn)為磷酸鐵鋰電池同樣具有良好的發(fā)展前景。對(duì)此，高工產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)羅煥塔持相同觀點(diǎn)，他認(rèn)為：“從第一季度的產(chǎn)量來(lái)看，國(guó)內(nèi)三元電池的增長(zhǎng)速度達(dá)到了63%。但是，正極材料尤其是鈷的價(jià)格上漲之后，現(xiàn)在也有很多企業(yè)在思考或者嘗試放緩三元材料比例的變動(dòng)，或者走磷酸鐵鋰路線，現(xiàn)在部分企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行這方面的嘗試?！?/p>
徐愛(ài)東最后指出，隨著三元鋰電池材料的發(fā)展，鈷將會(huì)迎來(lái)消費(fèi)強(qiáng)度的下降，但總消耗量還是增加的。與鋰、鎳相比，鈷的消費(fèi)增速會(huì)放緩。與此同時(shí)，鈷價(jià)上漲、供應(yīng)鏈趨緊導(dǎo)致的高鎳化趨勢(shì)，也會(huì)對(duì)鈷的消費(fèi)前景和投資產(chǎn)生影響。只要鈷價(jià)回到比較適中的價(jià)位，還是會(huì)刺激其消費(fèi)增長(zhǎng)?？偟膩?lái)說(shuō)，她認(rèn)為，隨著電動(dòng)汽車的普及，電池技術(shù)也會(huì)出現(xiàn)較大的變化，各方面綜合發(fā)揮作用，能夠保持電池產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)地發(fā)展。