鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1008次 | 2022年03月14日
三元鋰離子電池材料配方可少鈷但難無(wú)鈷
近日,日本電池供應(yīng)商松下宣布,將研發(fā)無(wú)鈷車用級(jí)電池。隨著電動(dòng)汽車市場(chǎng)持續(xù)火爆,其核心部件動(dòng)力電池也是“水漲船高”,目前的主流電池——三元鋰電池需求量持續(xù)增長(zhǎng)。作為三元鋰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(chǔ)量有限、價(jià)格攀升,成為新能源汽車發(fā)展的掣肘。因此,汽車廠商以及電池企業(yè)都在研發(fā)降低鈷在三元鋰電池材料配方中的比例,一些企業(yè)甚至已經(jīng)開始研發(fā)無(wú)鈷電池,只是目前看來(lái),無(wú)鈷化解決方案尚難以實(shí)現(xiàn)。
供不應(yīng)求鈷價(jià)上漲
近日,彭博新能源財(cái)經(jīng)(BNEF)發(fā)布報(bào)告預(yù)測(cè),鈷的短缺潮可能會(huì)提前到來(lái),這一動(dòng)力電池最昂貴材料的緊缺將在未來(lái)5~10年對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生較大的影響。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)資源還需要很長(zhǎng)時(shí)間,如果僅依靠剛果(金)的鈷資源,那么到2020年時(shí)很有可能出現(xiàn)鈷供給危機(jī)。”寶馬集團(tuán)表示,正在大力布局電動(dòng)汽車的汽車制造商都已經(jīng)意識(shí)到供應(yīng)危機(jī)。
值得一提的是,全球最大的新能源汽車市場(chǎng)——中國(guó),市場(chǎng)增速比預(yù)期還要快,短時(shí)間內(nèi)將出現(xiàn)一鈷難求的局面。分析師指出,如果鈷的供應(yīng)量無(wú)法穩(wěn)步提升,鈷價(jià)還將急劇上漲,這將對(duì)電動(dòng)汽車市場(chǎng)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(guó)倫敦交易所的價(jià)格增長(zhǎng)了270%,今年3月再創(chuàng)歷史新高。電動(dòng)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(huì)影響鈷的出口,現(xiàn)在的高價(jià)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(chǎng)中的穩(wěn)定供貨,業(yè)內(nèi)人士預(yù)測(cè),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)等企業(yè)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(zhǎng)期合同,但進(jìn)展并不順利。中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)鈷業(yè)分會(huì)秘書長(zhǎng)徐愛(ài)東近日在一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(shuō):“為了鎖住價(jià)格,很多企業(yè)要同上游供貨商簽訂長(zhǎng)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(shuí)都不能保證現(xiàn)在就是低價(jià)。一方面價(jià)格鎖不住;另一方面,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(gòu)?!?/p>
高鎳低鈷大勢(shì)所趨
面對(duì)日益增加的成本,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。中國(guó)很多動(dòng)力電池企業(yè)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(jì)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(jì)到2020年,該類低鈷電池將占到電動(dòng)汽車電池總量的7%,到2030年這一比例將增長(zhǎng)至57%,從而減少電池原材料對(duì)電池總價(jià)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(jiān)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(shí)現(xiàn)無(wú)鈷化,這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在研發(fā)當(dāng)中?!弊鳛樘厮估璏odel3獨(dú)家電池供應(yīng)商,目前松下在美國(guó)內(nèi)華達(dá)州的超級(jí)工廠中生產(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(zhǎng)期穩(wěn)定的供應(yīng)合同,“從而使公司避免因原材料價(jià)格的飆升而遭遇風(fēng)險(xiǎn)?!?/p>
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
5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(shí)提高了鎳的含量,從而達(dá)到了有史以來(lái)最高的能量密度,并且實(shí)現(xiàn)了超強(qiáng)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(zhēng)取在下一代電池中完全拋棄鈷,改變“帶血的電池”的名聲。
無(wú)鈷短期內(nèi)不太可能
除了降低鈷在電池中的比例,對(duì)鈷進(jìn)行回收也是一個(gè)解決方案。根據(jù)BNEF的報(bào)告,目前對(duì)鈷的回收率僅為25%-50%,如果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(jì)每年通過(guò)回收鈷的總量將達(dá)到10萬(wàn)公噸。目前,包括三星SDI和寶馬等在內(nèi)的企業(yè)都在積極探索從手機(jī)和汽車電池中對(duì)鈷進(jìn)行回收。但無(wú)論是降低電池中鈷的含量還是對(duì)鈷進(jìn)行回收,都只能緩解一時(shí)的困境,并無(wú)法真正解決供應(yīng)難題。
那么無(wú)鈷電池真的可行嗎?作為鋰電池的重要原料之一,鈷能夠明顯提升鋰電池的能量密集度。為了替代鈷,電池廠商往往會(huì)增加鎳的使用量,以提升電池的能量密度。但鎳的使用量增加之后,會(huì)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(wú)法替代。
“從鋰電池的技術(shù)來(lái)講,在鎳鈷錳的比例為8:1:1時(shí),電池能量密度達(dá)到300瓦時(shí)/公斤已經(jīng)可以清晰地看到‘天花板’,可能未來(lái)10年都無(wú)法突破?!睂幉ㄉ忌脊煞萦邢薰靖笨偛脤O曉東在鋰產(chǎn)業(yè)與動(dòng)力電池國(guó)際高峰論壇上如是說(shuō)。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(shí)現(xiàn)8:1:1技術(shù)路線在量產(chǎn)中的應(yīng)用,至于無(wú)鈷電池的上市時(shí)間,恐怕就更為久遠(yuǎn)了。
徐愛(ài)東對(duì)此也表示:“事實(shí)上,目前8:1:1三元電池產(chǎn)量不到總體的10%,因?yàn)樵诮党杀镜耐瑫r(shí)電池企業(yè)也要考慮安全問(wèn)題?!彼J(rèn)為,從戰(zhàn)略角度來(lái)看,高鎳低鈷肯定是發(fā)展方向,但短期內(nèi)鈷還是無(wú)法替代。一方面,配方比例改變給電池封裝方式帶來(lái)挑戰(zhàn),而目前鋰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(dòng)汽車要降低成本,實(shí)現(xiàn)發(fā)展,還是要以保證安全和質(zhì)量為前提?!安荒芤晃蹲非蠼党杀径鴤}(cāng)促上馬?!彼f(shuō)。
中長(zhǎng)期鈷價(jià)有望趨穩(wěn)
好消息是,鈷價(jià)不會(huì)一路高漲。最新數(shù)據(jù)顯示,從6月1日開始,國(guó)內(nèi)鈷價(jià)持續(xù)下跌,6月26日鈷的報(bào)價(jià)為54.26萬(wàn)元/噸。瘋狂增長(zhǎng)了一年多的鈷價(jià),終于迎來(lái)了“急剎車”。徐愛(ài)東表示,新能源汽車以及動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對(duì)上游材料的拉動(dòng)很明顯,從去年開始鈷的漲價(jià)幅度非常高,已經(jīng)引起市場(chǎng)極大的關(guān)注。但當(dāng)價(jià)格上漲到一定程度以后,供應(yīng)鏈的調(diào)整將會(huì)使之趨于穩(wěn)定。
中國(guó)北方車輛研究所動(dòng)力電池實(shí)驗(yàn)室主任王子冬此前在接受記者采訪時(shí)表示,鈷價(jià)已經(jīng)開始下跌,表明鈷對(duì)汽車電池的影響并沒(méi)有那么大,而且三元電池并非“萬(wàn)金油”,他認(rèn)為磷酸鐵鋰電池同樣具有良好的發(fā)展前景。對(duì)此,某業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為:“從第一季度的產(chǎn)量來(lái)看,國(guó)內(nèi)三元電池的增長(zhǎng)速度達(dá)到了63%。但是,正極材料尤其是鈷的價(jià)格上漲之后,現(xiàn)在也有很多企業(yè)在思考或者嘗試放緩三元材料比例的變動(dòng),或者走磷酸鐵鋰路線,現(xiàn)在部分企業(yè)已經(jīng)開始進(jìn)行這方面的嘗試。”
徐愛(ài)東最后指出,隨著三元鋰電池材料的發(fā)展,鈷將會(huì)迎來(lái)消費(fèi)強(qiáng)度的下降,但總消耗量還是增加的。與鋰、鎳相比,鈷的消費(fèi)增速會(huì)放緩。與此同時(shí),鈷價(jià)上漲、供應(yīng)鏈趨緊導(dǎo)致的高鎳化趨勢(shì),也會(huì)對(duì)鈷的消費(fèi)前景和投資產(chǎn)生影響。只要鈷價(jià)回到比較適中的價(jià)位,還是會(huì)刺激其消費(fèi)增長(zhǎng)??偟膩?lái)說(shuō),她認(rèn)為,隨著電動(dòng)汽車的普及,電池技術(shù)也會(huì)出現(xiàn)較大的變化,各方面綜合發(fā)揮作用,能夠保持電池產(chǎn)業(yè)平穩(wěn)地發(fā)展。
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