鉅大LARGE | 點擊量：808次 | 2021年04月06日
三元鋰離子電池材料配方迎革命，少鈷成大勢無鈷很遙遠(yuǎn)
近日，日本電池供應(yīng)商松下宣布，將研發(fā)無鈷車用級電池。隨著電動汽車市場持續(xù)火爆，其核心部件動力鋰電池也是水漲船高，目前的主流電池三元鋰離子電池需求量持續(xù)上升。作為三元鋰離子電池的正極材料之一，鈷由于其稀缺性成為戰(zhàn)略性的稀有金屬資源，全球66%的鈷產(chǎn)量都出自政局不穩(wěn)定的剛果(金)，導(dǎo)致其儲量有限、價格攀升，成為新能源汽車發(fā)展的掣肘。因此，汽車廠商以及電池公司都在研發(fā)降低鈷在三元鋰離子電池材料配方中的比例，一些公司甚至已經(jīng)開始研發(fā)無鈷電池，只是目前看來，無鈷化解決方法尚難以實現(xiàn)。
供不應(yīng)求鈷價上漲
近日，有媒體公布報告預(yù)測，鈷的短缺潮可能會提前到來，這一動力鋰電池最昂貴材料的緊缺將在未來5~10年對電動汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)較大的影響。數(shù)據(jù)顯示，剛果(金)的鈷產(chǎn)出占全球鈷礦的2/3，亟待發(fā)現(xiàn)新的資源產(chǎn)地。另外，不少寡頭礦產(chǎn)公司正在大量囤積鈷，導(dǎo)致鈷更加難以獲得。
BNEF一位分析師稱：從目前的情況看，找到新的礦產(chǎn)資源還要很長時間，假如僅依靠剛果(金)的鈷資源，那么到2020年時很有可能出現(xiàn)鈷供給危機。寶馬集團(tuán)表示，正在大力布局電動汽車的汽車制造商都已經(jīng)意識到供應(yīng)危機。
值得一提的是，全球最大的新能源汽車市場我國，市場增速比預(yù)期還要快，短時間內(nèi)將出現(xiàn)一鈷難求的局面。分析師指出，假如鈷的供應(yīng)量無法穩(wěn)步提升，鈷價還將急劇上漲，這將對電動汽車市場的發(fā)展造成嚴(yán)重的影響。數(shù)據(jù)顯示，自2016年初開始，鈷在英國倫敦交易所的價格上升了270%，今年三月再創(chuàng)歷史新高。電動汽車金屬資源集團(tuán)主管皮特迪寧在一封郵件中表示，不管剛果(金)的政局是否會影響鈷的出口，現(xiàn)在的高價已經(jīng)充分體現(xiàn)出鈷的緊缺性。
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當(dāng)前，松下一直在設(shè)法確保其在鈷市場中的穩(wěn)定供貨，業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，到2018年松下的鈷用量將達(dá)到近8000噸。此外，寶馬、大眾、三星SDI、LG化學(xué)等公司也都在尋求穩(wěn)定的供貨源，此前大眾和寶馬希望與鈷供應(yīng)商簽訂長期合同，但進(jìn)展并不順利。我國有色金屬工業(yè)協(xié)會鈷業(yè)分會秘書長徐愛東在日前舉辦的我國(青海)鋰產(chǎn)業(yè)與動力鋰電池國際高峰論壇上特地談到了終端用戶向上游供應(yīng)商鎖資源這一話題。她說：為了鎖住價格，很多公司要同上游供貨商簽訂長達(dá)10年的合同，這一行為不太理智，雖然鈷市現(xiàn)在很熱，但是誰都不能保證現(xiàn)在就是低價。一方面價格鎖不?。涣硪环矫?，很多鈷礦業(yè)加入了‘負(fù)責(zé)任供應(yīng)鏈’體系，希望能夠?qū)崿F(xiàn)鈷行業(yè)可持續(xù)的礦產(chǎn)采購。
高鎳低鈷大勢所趨
面對日益新增的成本，全球電池供應(yīng)商都在想方設(shè)法減少鈷在三元電池中的含量，他們更改了電池正極材料的配方比例，將三元電池中鎳鈷錳或者鎳鈷鋁的配比從6:2:2改為8:1:1。我國很多動力鋰電池公司也都在布局高鎳三元電池。高鎳低鈷，一方面是為了提高能量密度，另一方面是為了降低成本。
車企也在抓緊研發(fā)先進(jìn)的技術(shù)，使鈷在電池中的含量進(jìn)一步減少。目前，比亞迪計劃在今年年底前將鎳鈷錳的比例調(diào)整至8:1:1，寶馬有望在2021年也采用該配方比例。預(yù)計到2020年，該類低鈷電池將占到電動汽車電池總量的7%，到2030年這一比例將上升至57%，從而減少電池原材料對電池總價的影響。
顯然，松下顯得更為激進(jìn)，希望將鈷在三元電池中的含量降至零。松下汽車電池部門的負(fù)責(zé)人田村堅表示：我們已經(jīng)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(jīng)降到3%，現(xiàn)在我們的目標(biāo)是實現(xiàn)無鈷化，這項技術(shù)已經(jīng)在研發(fā)當(dāng)中。作為特斯拉Model3獨家電池供應(yīng)商，目前松下在美國內(nèi)華達(dá)州的超級廠中生產(chǎn)電池。松下汽車業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人伊藤吉郎談到，除了在電池技術(shù)上盡量減少鈷的用量以外，松下還積極同鈷的供應(yīng)商進(jìn)行協(xié)商，希望可以簽訂長期穩(wěn)定的供應(yīng)合同，從而使公司防止因原材料價格的飆升而遭遇風(fēng)險。
五月初，特斯拉宣布其Model3安裝的電池已經(jīng)極大地降低了鈷的含量，與此同時提高了鎳的含量，從而達(dá)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。日前，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(jīng)降到不到3%。他們將繼續(xù)改進(jìn)技術(shù)，爭取在下一代電池中完全拋棄鈷，改變帶血的電池的名聲。
無鈷短時間內(nèi)不太可能
除了降低鈷在電池中的比例，對鈷進(jìn)行回收也是一個解決方法。根據(jù)BNEF的報告，目前對鈷的回收率僅為25%~50%，假如可以將所有乘用車電池中的鈷進(jìn)行回收，那么到2030年，預(yù)計每年通過回收鈷的總量將達(dá)到10萬公噸。目前，包括三星SDI和寶馬等在內(nèi)的公司都在積極探索從手機和汽車電池中對鈷進(jìn)行回收。但無論是降低電池中鈷的含量還是對鈷進(jìn)行回收，都只能緩解一時的困境，并無法真正解決供應(yīng)難題。
那么無鈷電池真的可行嗎？作為鋰離子電池的重要原料之一，鈷能夠明顯提升鋰離子電池的能量密集度。為了替代鈷，電池廠商往往會新增鎳的使用量，以提升電池的能量密度。但鎳的使用量新增之后，會導(dǎo)致相應(yīng)的電極材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，進(jìn)而影響到電池循環(huán)壽命和安全性。一些行業(yè)人士認(rèn)為，目前車企和電池供應(yīng)商只是降低了鈷在三元電池材料中的配比，但目前鈷尚無法替代。
從鋰離子電池的技術(shù)來講，在鎳鈷錳的比例為8:1:1時，電池能量密度達(dá)到300瓦時/公斤已經(jīng)可以清晰地看到‘天花板’，可能未來10年都無法突破。寧波杉杉股份有限公司副總裁孫曉東在鋰產(chǎn)業(yè)與動力鋰電池國際高峰論壇上如是說。不少業(yè)內(nèi)人士也表示，盡管很多電池供應(yīng)商都在降低鈷的使用量，但大部分廠商并未實現(xiàn)8:1:1技術(shù)路線在量產(chǎn)中的應(yīng)用，至于無鈷電池的上市時間，恐怕就更為久遠(yuǎn)了。
徐愛東對此也表示：事實上，目前8:1:1三元電池產(chǎn)量不到總體的10%，因為在降成本的同時電池公司也要考慮安全問題。她認(rèn)為，從戰(zhàn)略角度來看，高鎳低鈷肯定是發(fā)展方向，但短時間內(nèi)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)，而目前鋰離子電池還是以圓柱封裝方式為主，軟包和方形技術(shù)還不成熟；另一方面，電動汽車要降低成本，實現(xiàn)發(fā)展，還是要以保證安全和質(zhì)量為前提。不能一味追求降成本而倉促上馬。她說。
中長期鈷價有望趨穩(wěn)
好消息是，鈷價不會一路高漲。最新數(shù)據(jù)顯示，從六月一日開始，國內(nèi)鈷價持續(xù)下跌，六月二十六日鈷的報價為54.26萬元/噸。瘋狂上升了一年多的鈷價，終于迎來了急剎車。徐愛東表示，新能源汽車以及動力鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對上游材料的拉動很明顯，從去年開始鈷的漲價幅度非常高，已經(jīng)引起市場極大的關(guān)注。但當(dāng)價格上漲到一定程度以后，供應(yīng)鏈的調(diào)整將會使之趨于穩(wěn)定。
我國北方車輛研究所動力鋰電池實驗室主任王子冬此前在接受《我國汽車報》記者采訪時表示，鈷價已經(jīng)開始下跌，表明鈷對汽車電池的影響并沒有那么大，而且三元電池并非萬金油，他認(rèn)為磷酸鐵鋰離子電池同樣具有良好的發(fā)展前景。對此，高工產(chǎn)業(yè)研究院院長羅煥塔持相同觀點，他認(rèn)為：從第一季度的產(chǎn)量來看，國內(nèi)三元電池的上升速度達(dá)到了63%。但是，正極材料尤其是鈷的價格上漲之后，現(xiàn)在也有很多公司在思考或者嘗試放緩三元材料比例的變動，或者走磷酸鐵鋰路線，現(xiàn)在部分公司已經(jīng)開始進(jìn)行這方面的嘗試。
徐愛東最后指出，隨著三元鋰離子電池材料的發(fā)展，鈷將會迎來消費強度的下降，但總消耗量還是新增的。與鋰、鎳相比，鈷的消費增速會放緩。與此同時，鈷價上漲、供應(yīng)鏈趨緊導(dǎo)致的高鎳化趨勢，也會對鈷的消費前景和投資出現(xiàn)影響。只要鈷價回到比較適中的價位，還是會刺激其消費上升。總的來說，她認(rèn)為，隨著電動汽車的普及，電池技術(shù)也會出現(xiàn)較大的變化，各方面綜合發(fā)揮用途，能夠保持電池產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)地發(fā)展。
