鉅大LARGE | 點擊量：658次 | 2021年08月12日
特斯拉與CATL聯合“去鈷”？將來鋰電何去何從？
動力鋰離子電池行業近期風起云涌。
一向受酷愛的三元鋰離子電池仿佛地位不穩。三元鋰離子電池以高能量密度為優點，被各大主機廠視為滿足國家能量密度政策要求的優先選項。數據顯示，2019年我國新能源汽車的動力鋰離子電池中，三元動力鋰離子電池裝機量為40.5GWh，同比上升22.4%，占總裝機量達65.2％。
但2019年的風口到了2020年仿佛大不相同。三元鋰離子電池是由鎳鈷錳為緊要的正極材料組成，由于鈷的價格過高，導致三元鋰離子電池整體成本上升，在“補貼取消”與“安全第一”的雙重壓力下，一些主機廠開始另覓他法。一月份，比亞迪證實將實現新一代磷酸鐵鋰離子電池——“刀片電池”量產；二月份，特斯拉與寧德時代就國產電動汽車采用“無鈷電池”的事宜進行了談判。
兩大主機廠換了“口味”，三元鋰離子電池是不是“懸了”？將來的鋰電產業，究竟何去何從？
位于湖南省長沙市的中南大學，在電池界是出了名的高校。其鋰離子電池產業化成果十分出彩，不少鋰電公司都能見到其技術的落地，被稱為鋰電范疇的“黃埔軍校”。
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作為中南大學教授，唐有根認為2020年電池開局之變是市場多元化的選擇。有關動力鋰離子電池行業存在的問題，他在接受《大國之材》專訪時一一作出了解答。
這位在電池范疇深耕了二十多年的專家，先后專注于鎳氫電池和鋰離子電池的研究開發，當前他對燃料動力鋰離子電池也給予了較多的關注。在他看來，鋰離子電池盡管目前占主導地位，但并不影響燃料動力鋰離子電池將來擁有一席之地。
從鎳氫電池到三元鋰電
初接觸到電池行業，唐有根便朦朧意識到，在電池范疇沒有完美滿足市場需求的材料。
1986年，24歲的唐有根到了中南大學工作。
1996年，他在機緣巧合下加入了稀土儲氫合金材料的產業化項目，與電池結下不解之緣。稀土儲氫合金緊要使用于鎳氫二次電池。當時，鎳氫電池由于能量密度高、循環壽命長、動力學性能良好、環境友好和安全性好等特點，廣泛使用于便攜式電子設備、電動工具和混合動力車。
彼時的儲氫材料依靠日本進口，每噸售價高達100多萬元，這有關鎳氫電池行業來說，成本過于昂貴。為了解決這一問題，在一個老教授率領下，唐有根加入了對稀土儲氫合金材料的研發。實際上，該材料已經有相關科研機構也在做，但用在電池上，循環壽命和性能始終難以達標。
唐有根和同事們3年里反復摸索，終于成功完善了稀土儲氫合金材料的性能，項目最終在湖南衡陽的一家公司轉化成功。國內儲氫材料的推出，讓進口材料的價格大幅度下降。這讓唐有根激動不已，他更堅強了一輩子都要留在電池行業的想法。
到了千禧年，國家開啟“863項目”，電動汽車“三橫三縱”的概念被提出。“三橫”指的是鎳氫電池、鋰離子電池和燃料動力鋰離子電池；“三縱”則是指電池、電機、電控。盡管鋰離子電池的技術在彼時相對不成熟，但苗頭是著著實實地出現了。
到2008年，鋰離子電池的風口開始慢慢吹起來。彼時，國內市場已經有80家電動自行車公司推出了200余款產品。而渠道方面，已經有500家門店開始經營鋰電產品。在此期間唐有根先后主持或參與了多個錳酸鋰、鈷酸鋰和三元鋰電材料的研究和產業化項目。
彼時的三元鋰離子電池行業正處于萌芽階段，他以教育部廣東省科技特派員的身份與深圳天驕科技合作開始研究三元材料的配方和產業化，成為較早“吃螃蟹”涉足三元鋰離子電池的科研人員。
后來，三元鋰離子電池迅速發酵并張大，但他跟業內人都處在“警覺”的狀態，基數龐大的我國汽車市場，鋰電這一條路線并不能完全滿足電動化的要。
多元化是必然
2016年至今，我國鋰電三元正極材料價格一路上漲，尤其是鈷的價格猛漲，從成本角度，電池廠商和車企開始沉思“去鈷化”。特斯拉與松下“鬧別扭”，則是將“去鈷化”推上了新的熱度榜。
三元鋰離子電池采用了鈷元素這類貴重金屬，在造價上極為昂貴。數據顯示，國內每噸鈷的價格在27.6萬元~29萬元之間不等。
這導致三元鋰離子電池的成本高于磷酸鐵鋰離子電池，據了解，目前國內三元鋰離子電池的成本在0.85元/Wh左右，而磷酸鐵鋰離子電池的成本約為0.65元/Wh。
實際上，三元材料和磷酸鐵鋰各有優點和缺陷。從能量密度而言，三元材料無疑更具有優點，三元材料可以做到300Wh/kg以上，而磷酸鐵鋰則做到200Wh/kg已是極限。但從成本角度而言，磷酸鐵鋰更勝一籌。
唐有根認為，寧德時代推出的無模組化與比亞迪的刀片電池，其實都是進行了系統的優化，通過減少電池系統中的非活性成分的比例，來達到滿足實際使用需求和降低成本的平衡。“特斯拉是有市場敏感性，通過技術優化，推出滿足基本市場的產品。”
“這是市場多元化的選擇。沒有哪種路線能完全引領，只能說市場的行為要依據實際需求來調整。”
從長期來看，唐有根認為，鋰離子電池的穩定性、安全性、成本都在優化和提升。“無論是在消費類或者動力鋰離子電池類，相當長的一段時間內，鋰離子電池都將是主體，還沒有其他電池可以取代之。”
關注燃料動力鋰離子電池
公安部統計數據顯示，截止2019年底，我國汽車保有量為2.6億輛，新能源汽車保有量僅381萬輛。有專家預計，到2040年新能源汽車保有量或將超過2億輛。新能源汽車的數量還有很大的上升空間。
“盡管目前鋰離子電池占市場主流，但它無法完全滿足將來電動汽車市場的要。”唐有根對《大國之材》表示。
從充電的配套設施角度來看，電動汽車大規模化投用以后，充電設施包括電網無法滿足如此龐大的充電需求，將面對充電困難的問題。此外，從資源角度看，部分原料將無法滿足大基數的電池加工需求。“將來電動汽車的最終處理方法，可能會是燃料動力鋰離子電池。”
燃料動力鋰離子電池的原理是以電化學反應方式將燃料的化學轉換成電能，早在1839年，英國科學家Grove就提出了燃料動力鋰離子電池的概念。2000年，燃料動力鋰離子電池車被列入科技部“863”攻關計劃項目，2015年正式進入商業化階段。包括豐田在內的不少車企推出了氫燃料動力鋰離子電池商品車。
早在2000年，唐有根就開始關注金屬燃料動力鋰離子電池并展開了相關的研究工作。2008年他幫助一家車企推出了一款鋅空氣電池微型電動汽車，2011年開發了全球首臺鋁空氣電池電動大巴。
目前燃料動力鋰離子電池主流為氫燃料動力鋰離子電池，從能源獲取角度看，氫氣的制備并不難。但氫燃料動力鋰離子電池面對最大的問題是氫氣的儲存和運輸問題。氫具有高度活性，因此帶來了安全問題，這成為制約其發展的瓶頸。
唐有根關注的金屬燃料動力鋰離子電池，通過金屬的電化學反應，為汽車供應動力的能源。2019年年中，“水氫汽車”騙局事件被炒得沸沸揚揚，唐有根認為，“水氫汽車”技術其實有一定依據，通過鋁、鋅等活性金屬與水反應出現氫氣燃料，進而推動汽車運行，只是運行成本太高。
金屬燃料動力鋰離子電池的優點在于可以將水能、風能等可再生能源發電和電網低谷電儲存到金屬中，處理了氫燃料動力鋰離子電池氫氣難以儲存運輸的難題。此外，金屬燃料放電后變成金屬氧化物，又可以通過電解還原成金屬，實現再生循環利用。“金屬燃料動力鋰離子電池能處理規模儲電和能源安全的問題。”
實際上，早在數年前，Alcoa（美鋁公司）和以色列Phinergy公司就推出了可續航1600公里鋁空氣電池電動汽車。國內也有所動作，云鋁股份與昆明冶金研究院也共同出資組建創能鋁空氣電池股份有限公司投資鋁-空氣電池研發項目；我國動力與PHINERGY成立合資公司，計劃在大巴、旅行車、物流汽車及運動型多用途汽車等電動汽車型推廣鋁空氣電池。此外，四川德陽東深、浙江臺州非常新能源、湖南源達新材料、吉利汽車研究院等公司也進行了鋁空氣電池的開發使用。
“其實將來是多元化的市場，細分市場總會存在，多元化市場有一個基本盤，無論什么樣的路線之爭，彼此取代在短時間內是不實際的。”
