鉅大LARGE | 點擊量：438次 | 2023年04月11日
首款無鈷電池正式量產裝車，電池性能和供應安全求得新解法
八月二十九日，全球首款搭載無鈷電池的新能源汽車——歐拉櫻桃貓公布。
這標志著首款無鈷電池正式量產裝車階段。
這款無鈷電池包的供應商就是近期風頭正勁的蜂巢能源。
蜂巢能源無鈷電芯
電池的發展是個平衡藝術，在性能方面，要平衡安全、能量密度和成本；供應方面，要平衡原材料供應安全，可持續性和成本。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池公司面對的共同問題是，如何在成本更低的情況下，做出性能更均衡，且符合車用標準的電池。
借著蜂巢能源無鈷電池的量產裝車，《電動汽車觀察家》梳理下我國幾家代表性公司，現階段解決上述問題的方法：CATL采用的是CTP（celltopack，無模組電池包）和鈉離子電池；比亞迪方面，采用刀片電池（也是CTP方法）和磷酸鐵鋰技術；而蜂巢則采用的CTP和無鈷電池技術。
比較這些技術路線，《電動汽車觀察家》發現，比亞迪和CATL都采用了能量密度更低的正極材料，雖然解決了成本和供應安全，但是犧牲了產品的性能；蜂巢選擇的方法，在兼顧成本和供應安全的同時，能夠做到能量密度犧牲最小、甚至接近無損。
1、櫻桃貓首亮相，后續車型逐步亮相公布
要了解無鈷電池到底如何，要看看櫻桃貓的各項性能。
櫻桃貓定位A＋級SUV，搭載的無鈷電池包的總電量為82．5kWh，系統能量密度170Wh／kg，常溫工況續駛里程600＋公里，續駛里程在我國同類產品中處于前列。
長城歐拉櫻桃貓——搭載無鈷電池的首款車型
性能方面，櫻桃貓5秒內可實現整車百公里加速；防水性能達到IP67；低溫情況下，能量保持率高，加熱速度快。
蜂巢能源董事長兼CEO楊紅新介紹說，他們的無鈷電池包可以實現每小時49℃的加熱速率，也就是說從－20℃把電池加熱到常溫，只要不到半個小時。
據蜂巢方面的介紹，無鈷電池包經過了全面的性能和零部件安全測試。楊紅新表示，蜂巢能源的無鈷電池在國標和特別的安全測試方面，例如底部球擊、踩踏、錘擊、側柱碰、電池包、內部冷卻液泄漏、電化學腐蝕、碎石沖擊等方面，全部達到了最高標準，遠超國家標準的要求。
此外，無鈷電池包順利通過了150℃的熱箱、140％SOC的過充等系列安全測試，還獲得EC62660－3／GBT31486－2015／GB38031－2020／UL2580等多項認證。
在低溫性能方面，無鈷電池也有明顯提升。蜂巢能源第二代無鈷電池的快充倍率提升到1．6c也就是從現在的45分鐘充到80％，降到30分鐘以內沖到80％，進一步拓寬無鈷電池的應用場景。
基于此，蜂巢能源無鈷電池覆蓋范圍，從A00級到B＋級，續駛里程覆蓋400—800公里以上車型。
資料來源：蜂巢能源
不過要說明的是，蜂巢第一代無鈷電池包并未選擇CTP技術，采用的是meb標準的模組。接下來，蜂巢能源還會采用大模組和CTP技術，進一步提高電池包的體積能量密度，并提高安全性。
明年還會看到其它無鈷電池車型消息。據楊紅新介紹，長城體系內，目前確定了兩款搭載無鈷電池的車型，一個是歐拉品牌，一個是沙龍品牌；"長城體系外，吉利商用車將有一款皮卡；還有兩家新勢力公司在溝通，有望定點。"
除了我國自主品牌，日本和德國也有幾家車企在測評蜂巢的無鈷電池。
目前，蜂巢能源已經規劃了10GWh無鈷電池產量；到2025年，無鈷電池的產量將超過50GWh，并實現和三元電池共線生產。
了解了蜂巢能源無鈷電池的基本情況后，來看下我國電池公司在平衡電池性能和供應安全時，做了怎么樣的選擇。
2、比亞迪的路線：CTP和磷酸鐵鋰
以比亞迪為代表的公司，開始大規模回歸到磷酸鐵鋰路線。
作為最直接降低成本，且供應安全的技術路線，目前我國大批車企和電池公司跟隨，搭載磷酸鐵鋰電池的車型迅速上升。
磷酸鐵鋰材料供應安全、成本不高、循環壽命長，但是能量密度低，比亞迪為了解決這一問題，采用CTP（無模組）刀片電池進行結構進行優化，電池包空間利用率達到60％以上，但是材料本質能量密度低的特點并未解決，這就劃定了上限。
比亞迪刀片電池的代表作就是比亞迪漢。比亞迪已經公布了純電動全系"佩刀"的計劃，比亞迪的全部產品都會陸續搭載刀片電池。
根據2020年的合格證數據，比亞迪漢所用的刀片電池，單體能量密度在166Wh／kg左右，電池系統的能量密度能夠做到140Wh／kg。
目前看，磷酸鐵鋰電池已經量產的電芯能量密度最高在200Wh／kg，仍然明顯低于三元電池的能量密度。
由于電芯能量密度較低，成組后的電池包能量密度只會更低，長期發展來看優勢并不明顯。
3、CATL路線：CTP和鈉離子電池
為了提升能量密度，CATL也采用CTP技術，來提升電池包的能量密度并降低成本。
在材料層面，CATL改弦更張，繞開鋰公布了鈉離子電池。
鈉的資源夠豐富，原材料供應不存在問題；電池安全性高，能做到針刺、擠壓、過充、過放等安全項目測試中做到不起火不爆炸；但是短板在產業鏈不完善，并且電芯本身能量密度不高。
鋰本身并不稀缺。根據USGS數據，全球鋰資源總量為8600萬金屬噸（折LCE約4．58億噸），而未來隨著勘探的深入，鋰資源儲量有望繼續新增。但是，全球鋰資源的分布并不均勻且高度集中，南美鹽湖"鋰三角"以及澳洲鋰礦合計占全球鋰資源儲量的65％。
為了減少對鋰的需求，CATL公布了鈉離子電池。
根據CATL公布會上的數據，他們第一代鈉離子電池的單體能量密度為160Wh／kg，第二代在200Wh／kg。
就目前的數據來看，鈉離子電池單體能量密度低于磷酸鐵鋰電池。
CATL為了解決這個問題，采用鈉離子和鋰離子混搭的方式，來彌補電池包能量密度不足的短板。
目前推測，大概率采用的是三元鋰電池和鈉離子電池混搭的方式。
CATL采用鈉離子，可以平衡成本、安全和供應安全等，但是鈉離子電池能量密度，現階段比磷酸鐵鋰還低。值得注意的是，混用時鈉離子電池采用越多，電池包能量密度就越低。
現階段比亞迪和CATL的方法，本質上是通過犧牲電池能量密度，即電池性能，來平衡成本和供應安全，而且短時間內兩種技術能量密度的天花板都比較低。
4、蜂巢的CTP和無鈷電池路線
蜂巢能源除了采用業內近期比較流行的CTP電池包方法外，在材料層面，蜂巢考慮從三元電池中去除鈷元素。
蜂巢能源的無鈷電池包
這并非新思路。早在2018年，松下宣布正在開發無鈷電動汽車電池。TSLACEO馬斯克在社交媒介上表示，在TSLAModel3的電池中，含鈷量已經降到不到3％。他們將繼續改進技術，爭取在下一代電池中完全拋棄鈷，但是目前仍未看到有產品落地。
蜂巢能源卻是全球首個落地無鈷電池的公司。
目前，蜂巢能源量產的無鈷電芯H能量密度在240Wh／kg，以及2023年SOP（StartOfProduction，小批量生產階段）的無鈷Hplus可以做到250Wh／kg，明顯高于磷酸鐵鋰和鈉離子電池。蜂巢能源的無鈷電池基本可以在較小、甚至接近無損能量密度情況下通過去除鈷，從而降低原材料成本。
櫻桃貓搭載的無鈷電池包能量密度，目前做到170Wh／kg，遠高于磷酸鐵鋰電池140Wh／kg的水平。
根據楊紅新介紹，蜂巢能源后續無鈷電池將采用CTP或者大模組的形勢，電池包能量密度有望超過180Wh／kg。
此外，在安全性方面要高于目前的高鎳三元電池。可以通過150℃的熱箱實驗、140％SOC的過充實驗，以及2mm的淺層針刺實驗。
在原材料材料可持續性方面，鈷的供應比鋰更為緊張。全球已探明的鈷礦儲量大約700萬噸。要了解，鎳、錳、鋁等礦產都是數十億乃至百億噸級別的儲量，兩相比較，可以看出鈷屬于非常稀缺的金屬。按照2019年全球14萬噸的開采量計算，鈷還可以開采約50年。
我國的鈷儲量更少。我國已探明的鈷儲量僅為8萬噸，占全球總儲量的1．14％。這就意味假如沒有無鈷方法，我國就只能依賴進口。
鈷的另一問題，在于產地非常集中，重要在剛果、澳大利亞和古巴，且集中在嘉能可、洛陽鉬業、歐亞資源等幾大礦業集團手中，導致下游議價能力較弱，在價格上漲期，價格很可能遠超電池公司的承受能力。
當然，蜂巢能源不是唯一一個深耕無鈷電池的公司，韓國、美國的材料科學家都在研究無鈷正極材料，許多研究人員認為鈷的問題基本得到解決。
CATL對無鈷電池的規劃，則是放在2024年左右。
資料來源：CATLppt
總結上述路線可以發現，比亞迪和CATL都采用了能量密度更低的正極材料，雖然解決了成本和供應安全，但是犧牲了產品的性能；蜂巢選擇的方法，在兼顧成本和供應安全的同時，能夠做到能量密度犧牲較小，最大程度保留了三元電池能量密度的優勢。
蜂巢能源邁出的這一步似乎更加有優勢。
當然，要明確的是，無鈷電池作為一個全新的解決方法，其可靠性還要時間來驗證。
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