无钴电池是三元锂电池的又一次“革命”?

2020-4-22 7:00:57来源:网络作者:
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    春天天过去,夏天即将到来,刚彻底和续续航焦虑的冬天说再见,不少电动车主却更慌了。
    就在2019年,几场电动车自燃事件仍然让人记忆犹新,特斯拉烧完了蔚来烧,蔚来烧完了比亚迪烧——几乎你常见的几个新能源车企都爆出了真的假的各种自燃新闻,造谣者有,辟谣者也有,总之引发了舆论热议,把新能源汽车的安全问题再一次端上了台面。
    三元锂电池是一种以镍钴元素作为正极材料,以锰盐或铝盐来稳定化学架构的锂电池,这其中的镍可以提高材料活性和能量密度,它所以含量占比不同,生产出的电池能量密度也不相同,但它的比例越高,整个电池能量密度也越高。而三元锂电池正极中的钴能稳定材料的层状结构,而锰则可起到支撑作用,提供充放电过程中的稳定性。
    实际上,电池技术在近几十年中都未寻得质上的突破,在新能源车领域,随着市场需求和补贴政策一年比一年更偏好长续航车型,导致在原来的高补贴时代三元锂电池得到了一定程度的扩张。近些年,五百公里的纯电动车续航已经令人索然无味了,动辄七八百公里续航的车勉强能占了封面新闻,各大电池厂商拼了命地把自家的电池往多堆,而堆到车内空间无法再能高效放置之后,他们在材料上动开了脑筋。
    在新能源汽车以续驶里程为主要追求目标的情况下,如何压榨动力电池的性能?电池厂商往往把高镍的三元锂电池电池作为自己的主要研发方向。
    三元锂电池路在何方?
    我们常听说的523电池、622电池就是按镍钴锰三种材料占比进行命名的,目前三元锂电池的技术路线正极中的三种材料占比调整是主要方向,只要提把电池正极材料中的镍再提升一点,电池的存储的电力就多一分。于是“532”到“622”基本过时了。他们甚至还研制出了所谓“811”电池:正极材料中镍钴铝或镍钴锰按8:1:1的比例进行搭配的三元锂电池,这类电池未来两、三年内可能会被大规模应用。
    镍的高占比,同时意味着材料中起稳定作用的钴和锰占比的减少,这两种元素的减小降低了电池的稳定性和安全性,电池正极热稳定性会变得更差,极易引发热失控,而在遇到高温、外力冲击等情况时,高镍电池更容易引发爆燃;而因为稳定性和安全性的下降,高镍三元锂电池的续航缩水也更加明显。
    推进高镍电池,有厂商在能有效提升能量密度的无钴电池上下了工夫,完全去掉金属钴在电池中的占比,从而增加电池正极中镍材料的占比。截至2018年,特斯拉已将旗下搭载车型电池中的钴含量降至2.8%,今年二月更与宁德时代合作无钴电池,引发了一波概念股上扬。
    “无钴”为什么这么吃香?
    钴,元素符号Co,在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族,原子序数27。是制造三元锂电池最重要的原材料,钴全球储量有一半在刚果(金),美国和欧盟已将钴作为有争议的矿物进行管制,并阻止企业在有争议的地区开采矿物,毫无疑问,在全球范围内,钴矿都是一种战略矿藏。
    这种战略矿藏而由于电池需求量暴增,钴的价格也扶摇直上,近几月,钴的国际交易价格已经逼近40万元/吨,达到了历史最高水平。
    除了贵之外,钴矿也谈不上新能源汽车推崇的“环保”二字:辉钴矿中含有砷,是世界卫生组织国际癌症研究机构公布的一类致癌物,其化合物三氧化二砷就是我们古代常说的砒霜,刚果(金)那里的矿工基本是在无保护的情况下手工开采,危险程度可想而知。
    目前来看,“无钴”电池从制造工艺上来讲有不小的难度,即便量产,其安全性也也很难让人信服。不过,无钴电池从字面上理解即是没有钴,所以一切没有钴的电池,都可以叫做无钴电池。
    除了比亚迪的磷酸铁路电池,你拎出家里电驴上的铅酸电池,也可以很理直气壮地说:这是一块无钴电池。
    动力电池的发展方向是高能量密度、高安全性和低成本。如果无钴电池能解决安全问题,那么将会是动力电池的下一个风口。但无钴电池未来的走向如何?哪条技术路线最终将脱颖而出?
    我们拭目以待。

(关键字:无钴电池 三元锂电池)

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