比亞迪刀片電池

從蜂巢能源推出首款無鈷電池，到今年特斯拉就“無鈷”電池供應(yīng)與寧德時代達(dá)成合作，再到比亞迪的刀片電池橫空出世，直至五月十一日寧德時代在其2019年業(yè)績說明會上證實其同在研發(fā)“無鈷”電池，隔日A鈷市場的有色鈷板塊再一次呈現(xiàn)整體下挫的“慘狀”，同時，“無鈷化”也成為近期動力鋰電池技術(shù)領(lǐng)域的重要話題。

市場催生電池“無鈷化”

目前來看，新能源汽車尤其是新能源乘用車所采用的動力鋰電池重要采用兩種技術(shù)路線，一是磷酸鐵鋰離子電池，另一則是三元鋰離子電池，前者安全性好，成本低；后者能量密度高，續(xù)航能力強(qiáng)。若以是否含有鈷元素劃分，前者不含鈷，后者含鈷。

其中，三元鋰離子電池全稱為“三元聚合物鋰離子電池”，是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（NCM）或者鎳鈷鋁酸鋰（NCA）的三元正極材料的鋰離子電池，其中重要用于穩(wěn)定材料層狀結(jié)構(gòu)、提高材料循環(huán)和倍率性能的鈷元素，是三元電池中不可或缺的貴金屬。

一直以來，鈷的價格波動極大程度上影響著三元材料的價格，可要了解的是，全球有超過一半的鈷均產(chǎn)自剛果（金），資源的過于集中也加劇了全球鈷供應(yīng)鏈的脆弱性。今年以來，隨著海外疫情的持續(xù)惡化，剛果的封鎖措施和社會動蕩局勢加劇了對鈷礦生產(chǎn)的擔(dān)憂，同時贊比亞、南非等國的邊境封鎖政策對鈷原料的運輸出現(xiàn)限制，預(yù)計二季度剛果（金）和南非的鈷原料出口將顯著下降，對國內(nèi)三季度鈷原料進(jìn)口出現(xiàn)不利影響。

成本問題一直是新能源汽車市場發(fā)展的絆腳石，作為核心成本的“動力鋰電池”一直被寄予希望能夠盡快降低成本，三元鋰離子電池在降低鈷比例和含量后，會相應(yīng)地降低整車的成本，鈷價波動給公司帶來的影響也將被削弱，“忐忑”的公司開始變主動為被動，這將有利于推動新能源汽車市場的發(fā)展。

與此同時，自2019年補(bǔ)貼力度大幅減少，減少鈷含量已成為電池降本的重要措施，由此，不含鈷元素的磷酸鐵鋰離子電池正迎來“第二春”。乘用車市場信息聯(lián)席會秘書長崔東樹認(rèn)為，新能源汽車補(bǔ)貼退坡，使各新能源車企逐漸轉(zhuǎn)變經(jīng)營方向，在部分車型上放棄追求更高能量密度的電池，改用相對更廉價的磷酸鐵鋰離子電池以降低成本。

此外，三元鋰離子電池方面也一直在尋找電池“無鈷化”的實現(xiàn)途徑，或找到能夠代替鈷的元素，或?qū)Ω哝嚥牧线M(jìn)行升級調(diào)控，或?qū)Χ喾N材料進(jìn)行耦合等方法，同時，完整的電池回收體系也能夠緩解鈷資源壓力，進(jìn)一步降低動力鋰電池材料的成本。

眾電池公司加碼“無鈷”電池

“提升能量密度，降低電池成本”一直是推動新能源汽車市場發(fā)展的關(guān)鍵，近年來，“高鎳低鈷”成為三元鋰離子電池的發(fā)展趨勢，車企和動力鋰電池公司在降低鈷的比例方面不斷進(jìn)行研發(fā)和突破。根據(jù)三元鋰離子電池中鎳鈷錳（或者鋁）比例的不同，從而生產(chǎn)出不同型號的三元鋰離子電池，比如532、622、811等，其中高能量密度的NCM（鎳：鈷：錳）811成為研發(fā)的重點。

在“高鎳低鈷”的市場需求推動下，國際上主流的動力鋰電池公司如LG化學(xué)、松下電池、寧德時代都在將低鈷和“無鈷化”作為下一代動力鋰電池技術(shù)的研發(fā)方向。

2018年，多家車企開始布局NCM811，但由于技術(shù)壁壘等問題，市面上三元鋰離子電池仍重要以NCM532、NCM622為主。2019年三月，寶馬X1插電式混合動力里程升級版正式上市，其動力鋰電池使用了寧德時代NCM811電芯，寶馬對外宣稱，這是全球第一個量產(chǎn)的NCM811電池。如今，寧德時代量產(chǎn)的NCM811電池鈷含量已控制在8%-10%之內(nèi)，而采用了NCA正極材料的特斯拉動力鋰電池，鈷含量更是不足3%。

2019年七月，蜂巢能源正式公布首款無鈷電池。據(jù)官方介紹，蜂巢能源的無鈷材料性能可以達(dá)到NCM811同等水平，材料成本降低5~15%，相應(yīng)帶來的電芯BOM成本可以降低約5%，且會讓材料不受戰(zhàn)略資源影響。

低鈷、無鈷的三元鋰離子電池正加速到來，同時，基于成本優(yōu)勢、技術(shù)成熟以及使用壽命、安全性等多方面優(yōu)勢，本身不含“鈷”的磷酸鐵鋰離子電池也是目前“無鈷化”動力鋰電池的重要方法之一。不過，由于能量密度相對較低的弊端，其動力鋰電池技術(shù)亟需升級。

在2019年德國法蘭克福國際車展上，寧德時代推出的CTP技術(shù)，通過省去電池模組，對電池包結(jié)構(gòu)優(yōu)化，減去其中不必要的機(jī)械連接，電池包零部件數(shù)量因此減少40%，體積利用率提高15%-20%，從而實現(xiàn)大幅降本。

2020年三月，比亞迪公布刀片電池，刀片電池通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新，在成組時可以跳過“模組”，大幅提高了體積利用率，最終達(dá)成在同樣的空間內(nèi)裝入更多電芯的設(shè)計目標(biāo)。相較傳統(tǒng)的有模組電池包，“刀片電池”的體積利用率提升了50%以上，續(xù)航里程已經(jīng)達(dá)到了高能量三元鋰離子電池的同等水平。王傳福表示，刀片電池將改變行業(yè)對三元電池的依賴，讓動力鋰電池的技術(shù)路線回歸正道，并重新含義新能源汽車的安全標(biāo)準(zhǔn)。

無論是以“去鈷”為目標(biāo)的“高鎳低鈷”三元鋰離子電池，還是技術(shù)升級的磷酸鐵鋰離子電池，都給動力鋰電池技術(shù)路線的發(fā)展帶來了希望。隨著用戶對續(xù)航里程要求的不斷提高，目前來看，三元鋰離子電池仍是提升能量密度最好的解決辦法，高鎳低鈷是鋰離子電池的必然發(fā)展趨勢，但短時間內(nèi)“鈷”仍是動力鋰電池中無法替代的重要金屬材料。新的刀片電池，以及蜂巢能源即將公布的全新無鈷電池，或?qū)硇碌念嵏玻愤€長，最終誰是主流，誰更勝一籌，最重要的仍是技術(shù)和成本問題。