動力鋰離子電池去鈷化已經成為一種趨勢，但要完全實現(xiàn)無鈷化還要克服更多技術難關。

2017年以來，鈷材料受下游三元動力電池需求大幅增長出現(xiàn)供應緊缺，進而導致價格暴漲，從20萬元/噸的價格暴漲至66萬元/噸的歷史高位，從而使三元動力電池成本大幅上升。

為了降低成本以及提升電池能量密度，提升鎳的含量，降低鈷的含量，通過改變材料配方的方式被業(yè)內認為是一種可行性方法。在此情況之外，近年來國內外電池企業(yè)的三元電池材料體系開始從NMC523向622升級，再向811挺進，逐步降低了鋰電池的鈷含量，逐步實現(xiàn)高鎳少鈷直至無鈷化。

在中國，以寧德時代為代表的本土電池企業(yè)已經正式量產并向市場批量供貨NMC811電池，拉開了國內高鎳電池的應用序幕，其它電池企業(yè)也在積極推進高鎳電池的研發(fā)與量產，將其作為公司的下一代高比能電池。

而在國內，日韓電池企業(yè)也在積極研發(fā)，而且在技術研發(fā)上走得更靠前。

2018年，松下宣布正在開發(fā)無鈷電動汽車電池。松下汽車電池部門的負責人田村堅表示：“我們已經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降到3%，現(xiàn)在我們的目標是實現(xiàn)無鈷化，這項技術已經在研發(fā)當中?！?/p>

2018年5月初，特斯拉宣布其Model3安裝的電池已經極大地降低了鈷的含量。與此同時提高了鎳的含量，從而達到了有史以來最高的能量密度，并且實現(xiàn)了超強的耐熱性。

特斯拉CEO馬斯克在社交媒介上表示，在特斯拉Model3的電池中，含鈷量已經降到不到3%。他們將繼續(xù)改進技術，爭取在下一代電池中完全拋棄鈷，改變“帶血的電池”的名聲。

2018年，特斯拉累計交付145846輛Model3，實現(xiàn)21700電池累計裝機10938450kWh(10.9GWh)，搭載的就是松下為其研發(fā)的鈷含量不足3%的高鎳電池。這表明松下的低鈷化電池已經得到了大規(guī)模量產且批量應用，證實了高鎳少鈷電池的可行性。

2019年，特斯拉Model3車型銷量依舊火爆，預計銷量將進一步增長，從而對少鈷化電池產生更大的需求。而鋰電池少鈷化甚至無鈷化也將為特斯拉降低成本起到積極作用。

值得注意的是，SKI也在研究鋰電池低鈷化。SKI總經理金俊宣布2019年將開發(fā)的新一代電動車電池名叫“NCM91/21/2”，即在用作正極材料的原材料中鎳的比重為90%，鈷和錳各占5%。

與松下相比，SKI新型電池的鈷含量還高一些，但也遠低于當前市場上批量應該的523體系三元電池，正在往少鈷化或者無鈷化方向發(fā)展。

客觀來看，松下和特斯拉以及SKI等企業(yè)的最終目標都是實現(xiàn)鋰電池無鈷化，但就目前而言還沒有完全實現(xiàn)。

不過，近日，有一家中國電池企業(yè)卻實現(xiàn)了這個目標。

日前，蜂巢能源科技有限公司（簡稱蜂巢能源）在品牌戰(zhàn)略規(guī)劃及產品發(fā)布會上，對外發(fā)布針對不同應用場景的“疊時代”系列動力電池產品，同時還面向全球首發(fā)了號稱無鈷材料和四元材料的電芯產品。

蜂巢能源介紹，其無鈷材料性能可以達到NCM811同等水平，材料成本降低5——15%，相應帶來的電芯BOM成本可以降低約5%，且會讓材料不受戰(zhàn)略資源影響。

據了解，無鈷化關鍵技術有兩個，一是摻雜無未成對的電子自旋的特定元素，減弱電子超交換的現(xiàn)象，降低Li/Ni混排，提高電性能；二是摻雜M-O鍵能大的元素，減緩晶體在充放電過程的體積變化，穩(wěn)定結構，提高循環(huán)壽命和安全性。

對此，業(yè)內人士認為，高鎳低鈷肯定是鋰電池的發(fā)展方向，但短期內鈷還是無法替代。一方面，配方比例改變給電池封裝方式帶來挑戰(zhàn)，而目前高鎳鋰電池還是以圓柱封裝方式為主，軟包和方形技術還不成熟；另一方面，電動汽車要降低成本，還是要以保證安全和質量為前提。

下面就來看看本周鋰電行業(yè)都有哪些新技術和大事件吧。

1、博世開發(fā)云系統(tǒng)以延長動力電池使用壽命

外媒報道稱，博世正在開發(fā)新的云服務，以補充車輛的電池管理，從而使電動汽車的電池使用壽命更長。

例如，智能算法用于檢測電池應力因子并因此優(yōu)化充電過程。云中的智能軟件功能不斷分析電池的狀態(tài)，并采取措施防止電池老化。

博世表示，該方法可以減少電池高達20％的損耗?！安┦缹㈦妱榆囯姵嘏c云連接起來，大大提高了性能和使用壽命”RobertBoschGmbH董事總經理MarkusHeyn說。

云服務還使用來自車輛及其環(huán)境的實時數據來優(yōu)化每個電芯的充電過程，并直接在車輛顯示屏上為駕駛員提供有關節(jié)省電池的駕駛風格的定制信息。

2、半液態(tài)金屬陽極提升10倍鋰電池容量

據外媒報道，卡內基梅隆大學（CarnegieMellonUniversity）梅隆理工學院的研究人員研發(fā)出一種半液態(tài)鋰金屬陽極，可為電池設計提供一種新范式。利用此種新型電極制成的鋰電池將具有更高的容量，而且與采用鋁箔制成陽極的傳統(tǒng)鋰金屬電池相比，更加安全。

目前，電池中使用的是具揮發(fā)性的液體電解質，解決方案之一是使用固體陶瓷電解質替代，此類電解質導電性高、不可燃以及具有足夠強大的抗枝晶性。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)，陶瓷電解質和固體鋰陽極之間的接觸不足以存儲和供應大多數電子產品所需的電量。

卡內基梅隆大學化學系博士生SipeiLi和卡內基梅隆大學材料科學和工程系博士生HanWang制造出一種新型材料，半流體金屬陽極，克服了該缺點。

Li和Wang與Matyjaszewski和JayWhitacre合作，創(chuàng)造出一種雙導電聚合物/碳基復合材料，鋰微粒在其上面可均勻分布。該碳基復合材料能夠在室溫下保持流動，從而可與固體電解質進行足夠的接觸。與使用固體電解質和傳統(tǒng)鋰箔陽極制成的電池相比，通過將半液態(tài)金屬陽極與石榴石固體陶瓷電解質結合，能夠使此類電池的能量密度高出10倍，從而使此類電池比傳統(tǒng)電池的生命循環(huán)周期也更長。

3、剪切增稠電解質提升鋰電池抗沖擊性能

美國阿克倫大學高分子科學副教授YuZhu博士表示：“盡管大家在電池熱管理方面已經做出了很大的努力，但是最近電動汽車電池起火和爆炸的事故還是讓公眾很擔憂。在大多數情況，電池只有受到外部沖擊或撞擊等不正常的情況下，才會著火?！?/p>

Zhu博士和其高分子科學和高分子工程學研究生團隊合作，通過創(chuàng)造一個“剪切增稠”電解質（一種能夠在沖擊下變得更加濃稠的物質），以提升鋰離子電池的安全性。該電解質放置在陽極和陰極之間，使陽極和陰極能夠抗擊沖擊，因而在任何碰撞事故下，都不會引起電池起火或爆炸。而在正常情況下，該新型電解質會保持柔軟狀態(tài)。

可以將該電解質想象成水與面粉的混合物，當用手慢慢攪拌面粉和水時，會感受到一絲阻力。但是，如果加快攪拌速度，會明顯感覺到很大的阻力。