钴材料价格一度疯长，动力电池企业试图找到无钴路径

2019年新能源汽车补贴政策大幅下降，让车企和动力电池企业都深受其害，主机厂进一步降低动力电池成本，对动力电池供应商提出了更高的要求。近年来，作为电动汽车锂离子电池的关键原材料，由于资源的稀缺性以及许多寡头矿业公司正在大量囤积钴，钴材料的价格不断上涨。商业数据监测显示，2016年底至2018年4月，钴价从20万元/吨飙升至最高点66万元/吨以上。随后，由于电池生产企业降低钴耗，无钴电池技术路线的提出，以及钴产量的增加，钴价有所回调。但从长期来看，根据国际能源署(IEA)的预测，全球电动汽车的保有量将从2017年的370万辆增长到2020年的1300万辆，钴、锂、铜等金属的市场需求可能会增长10倍。刚果民主共和国的新采矿法也可能导致钴的生产成本和销售价格上升。考虑到能源战略，钴资源的稀缺性迫使企业减少钴的用量。随着新能源汽车的普及，汽车厂商和电池厂对电池脱碳的呼声越来越高。目前，一些企业正在不断降低三元锂电池材料配方中钴的比例，甚至已经开始研发无钴电池。为了减少对钴材料的依赖，三星SDI对锂离子电池的配方进行了微调，目前正在改进技术，以彻底消除钴。去年，松下也宣布将研发无钴电池，预计未来2~3年内该技术将应用于量产车。奥迪股份公司正在系统地降低电池的钴含量，计划在未来三到五年内降低到5%，并致力于最终实现无钴电池。近日，国内蜂巢能源科技有限公司(以下简称“蜂巢能源”)也面向全球推出了无钴材料和四元材料的电池产品。据蜂巢能源报道，无钴电池已经做好量产准备，计划于2020年第三季度量产。其性能可达到与NCM811同等水平，电池BOM成本可降低5%左右。但从整个行业的现状来看，无钴电池还处于研发阶段。为了降低钴含量，国内电池企业大多选择高镍811的技术路线。公司包括BIC电池、郭萱高科、当代安培科技有限公司、比亚迪等。已在高镍811电池领域积极布局。通过增加镍的比例，不仅可以提高电池的能量密度，还可以降低钴的含量，从而降低电池的成本。但是，这条路线仍然难以摆脱对钴的依赖。

无钴电池的实现，可以通过创新研发，将三元锂电池材料配方中钴的比例降至零。此外，还可以通过开发富锂锰基材料来实现，富锂锰基材料具有工作电压高、克容量高的特点，成本低于三元材料。目前，富锂锰基材料中钴的用量在不断减少，最终可以实现低钴或无钴。澳优动力总经理陈广森认为，随着未来高电压电解液技术的成熟，富锂锰基动力电池将成为未来高比能量锂动力电池的主流产品。“富锂锰基材料成本极低，但循环寿命是个大问题。而且富锂锰基阳极容量高，没有好的正极材料与之匹配。所以这种材料是全固态电池的理想材料，因为固态电池可以使用金属负极等级，它们在一起可以发挥最佳性能。然而，如果富锂锰钡……就是搭配普通石墨，电池容量密度还是上不去，因为会受到负极的制约，还有很多技术问题需要解决。蜂巢能源公司总经理杨洪信告诉记者。但三元锂电池材料衍生的无钴电池结构稳定性会受到一定影响。钴作为锂电池的重要原料之一，可以明显提高锂电池的能量密度。为了替代钴，电池制造商通常会增加镍的用量，以提高电池的能量密度。但镍量的增加会导致相应电极材料的结构稳定性降低，进而影响电池的循环寿命和安全性。另外，有业内观点认为，当钴含量降低时，镍含量会相对增加。电池不能有效冷却，容易过热，导致自燃。虽然这种风险比较低，但是一旦发生，就会造成重大的安全问题。另外，低钴配方需要在特殊的干燥环境下生产，这也需要额外的成本。在杨洪信看来，钴的淘汰不是安全问题，而是结构稳定性和循环寿命问题。”因为钴是化学稳定的，除去钴后结构会发生变化。但是化学键可以通过掺杂其他元素来稳定，例如钛和其他元素。根据实际测试，无钴电池的BSC和热失控值均优于811，循环寿命也与811处于同一水平。"杨洪信还表示，电动车自燃的原因比较复杂:一是制造缺陷，电池内有异物，频繁使用后刺破隔膜导致短路起火；二是负离子不断嵌入，慢慢升出来，突然刺穿也会着火。第一类问题可以通过高度自动化的工厂、控制和全面的在线监测来减少。而第二类问题，技术手段难以预测，目前仍难以解决。这个问题解决了，很多无法解释的自燃就可以解决了。“从目前来看，高镍低钴仍是主要发展方向，无钴电池短期内仍难成为主流。无钴电池的研发要建立在保证安全和质量的基础上，配方比例的变化会带来一定的挑战。”电池领域专家曹国庆告诉记者。2019年新能源汽车补贴政策大幅下降，让车企和动力电池企业都深受其害，主机厂进一步降低动力电池成本，对动力电池供应商提出了更高的要求。近年来，作为电动汽车锂离子电池的关键原材料，由于资源的稀缺性以及许多寡头矿业公司正在大量囤积钴，钴材料的价格不断上涨。商业数据监测显示，2016年底至2018年4月，钴价从20万元/吨飙升至最高点66万元/吨以上。随后，由于电池生产企业降低钴耗，无钴电池技术路线的提出，以及钴产量的增加，钴价有所回调。但从长期来看，根据国际能源署(IEA)的预测，全球电动汽车的保有量将从2017年的370万辆增长到2020年的1300万辆，钴、锂、铜等金属的市场需求可能会增长10倍。刚果民主共和国的新采矿法也可能导致钴的生产成本和销售价格上升。考虑到能源战略，钴资源的稀缺性迫使企业减少钴的用量。随着新能源汽车的普及，汽车厂商和电池厂对电池脱碳的呼声越来越高。目前，一些企业正在不断降低三元锂电池材料配方中钴的比例，甚至已经开始研发无钴电池。为了减少对钴材料的依赖，三星SDI对锂离子电池的配方进行了微调，目前正在改进技术，以彻底消除钴。去年，松下也宣布将研发无钴电池，预计未来2~3年内该技术将应用于量产车。奥迪股份公司正在系统地降低电池的钴含量，计划在未来三到五年内降低到5%，并致力于最终实现无钴电池。近日，国内蜂巢能源科技有限公司(以下简称“蜂巢能源”)也面向全球推出了无钴材料和四元材料的电池产品。据蜂巢能源报道，无钴电池已经做好量产准备，计划于2020年第三季度量产。其性能可达到与NCM811同等水平，电池BOM成本可降低5%左右。但从整个行业的现状来看，无钴电池还处于研发阶段。为了降低钴含量，国内电池企业大多选择高镍811的技术路线。公司包括BIC电池、郭萱高科、当代安培科技有限公司、比亚迪等。已在高镍811电池领域积极布局。通过增加镍的比例，不仅可以提高电池的能量密度，还可以降低钴的含量，从而降低电池的成本。但是，这条路线仍然难以摆脱对钴的依赖。

无钴电池的实现，可以通过创新研发，将三元锂电池材料配方中钴的比例降至零。此外，还可以通过开发富锂锰基材料来实现，富锂锰基材料具有工作电压高、克容量高的特点，成本低于三元材料。在……时t，富锂锰基材料中钴的用量不断减少，最终可以实现低钴或无钴。澳优动力总经理陈广森认为，随着未来高电压电解液技术的成熟，富锂锰基动力电池将成为未来高比能量锂动力电池的主流产品。“富锂锰基材料成本极低，但循环寿命是个大问题。而且富锂锰基阳极容量高，没有好的正极材料与之匹配。所以这种材料是全固态电池的理想材料，因为固态电池可以使用金属负极等级，它们在一起可以发挥最佳性能。但如果富锂锰基搭配普通石墨，电池容量密度还是上不去，因为会受到负极的制约，还有很多技术问题需要解决。”蜂巢能源总经理杨洪信告诉记者。但三元锂电池材料衍生的无钴电池结构稳定性会受到一定影响。钴作为锂电池的重要原料之一，可以明显提高锂电池的能量密度。为了替代钴，电池制造商通常会增加镍的用量，以提高电池的能量密度。但镍量的增加会导致相应电极材料的结构稳定性降低，进而影响电池的循环寿命和安全性。另外，有业内观点认为，当钴含量降低时，镍含量会相对增加。电池不能有效冷却，容易过热，导致自燃。虽然这种风险比较低，但是一旦发生，就会造成重大的安全问题。另外，低钴配方需要在特殊的干燥环境下生产，这也需要额外的成本。在杨洪信看来，钴的淘汰不是安全问题，而是结构稳定性和循环寿命问题。“因为钴是化学稳定的，除去钴后结构会发生变化。但是化学键可以通过掺杂其他元素来稳定，例如钛和其他元素。根据实际测试，无钴电池的BSC和热失控值都优于811，循环寿命也与811处于同一水平。”杨洪信还表示，电动车自燃的原因比较复杂:一是制造缺陷，电池内有异物，频繁使用后刺破隔膜导致短路起火；二是负离子不断嵌入，慢慢升出来，突然刺穿也会着火。第一类问题可以通过高度自动化的工厂、控制和全面的在线监测来减少。而第二类问题，技术手段难以预测，目前仍难以解决。这个问题解决了，很多无法解释的自燃就可以解决了。“从目前来看，高镍低钴仍是主要发展方向，无钴电池短期内仍难成为主流。无钴电池的研发要建立在保证安全和质量的基础上，配方比例的变化会带来一定的挑战。”电池领域专家曹国庆告诉记者。

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