動力鋰離子電池“無鈷”之辯

續航里程和成本無法和燃油車正面PK，是妨礙電動車真正走向消費市場的兩大“攔路虎”。

要處理這兩大難題，“密碼”在動力鋰電池。

進入2020年，有關動力鋰電池新技術的“勁爆新聞”此起彼伏：特斯拉“無鈷電池”、通用和LG化學合作推出NCMA四元電池、寧德時代CTP電池、比亞迪刀片電池……

新技術百舸爭流，一方面映射生產業正步入技術拐點，另一方面則暗含潛臺詞：市場倒逼之下，電池性能提升迫在眉睫。

有壓力就有動力，放眼全球，電池性能提升緊要圍繞兩大維度展開，一是電池材料體系的革新，二是工藝和結構的優化。

短時間看，工藝和結構創新最為實際。無論是寧德時代的CTP、比亞迪的刀片電池，還是蜂巢能源的L6長電芯，都是在現有材料體系基礎上的工藝革新和結構優化，其有關體積能量和成本降低有分明效果。

但放眼中長期，如若要進一步沖破性能瓶頸，材料體系變革才是“王道”。

動力鋰電池的發展路徑，一致的意見是以高鎳為主（來源：汽車電子設計）

特斯拉已經“明修棧道”，其動力鋰電池核心智囊、三元材料鼻祖JeffDahn，去年一月就公開發表無鈷高鎳材料具備可行性的文章，目前，特斯拉第一代低鈷（5%）材料已經完成開發，即將量產，第二代無鈷材料也在加快開發，預計將來兩年內使用到電芯中。

LG化學沒有完全明確提出“無鈷”，但去鈷化的戰略已經非常明確。今年初，其宣布和通用汽車合作，計劃在2021年量產NCMA電池，該材料體系將鈷的占比進一步降低至5%，從而將電池成本降至100美元/KWh以下。

在國內，蜂巢能源是最先公開宣布研發出無鈷材料及電池產品的公司。

在去年七月，其就宣稱在開發無鈷三元材料和電池，今年五月中旬，蜂巢能源召開產品公布會，對外公布兩款無鈷電池。并稱基于其無鈷電池，可以實現電動車最高達880公里續航。產品都將在2021年下半年推向市場。

同樣也是在五月，寧德時代董事長曾毓群對外透露，寧德時代有自己的“無鈷”電池技術儲備，目前研發進展順利，正在想方法搞好供應鏈，因為是一個全新的、顛覆性的產品。”

事實上，有關動力鋰電池“去鈷化”，業內已成共識，背后驅動因素在于，既可以實現電池能量密度性能的提升，更為關鍵的還能擺脫鈷作為稀有資源，面對的價格高、資源少、受牽制的風險。

但在“去鈷”的詳盡路徑上，尤其是有關“無鈷”短時間內是不是真正可行，業內還存在著一定的爭議。

一方聲音認為，無鈷高鎳材料具備可行性。

JeffDahn就認為，目前還沒有確鑿的證據清楚地聲明鎳含量高的NCA中要鈷。Al、Mn或Mg等元素有關結構穩定性和熱安全性等同樣具有改善用途。

其團隊給出的數據也聲明，摻雜Mg和Al的無鈷高鎳材料安全性好于高鎳含鈷材料。因此其結論是，在NCA類型的高鎳（Ni＞90%）材料中，鈷的用途很小或幾乎沒有。

蜂巢能源同樣認為無鈷可行，其思路是，在常規含鈷正極基礎上去除鈷元素后，離子電導率雖然有所降低，但通過無鈷材料本身、電化學體系和電池組的合理設計，使用于電動車電池是可行的。

蜂巢能源總裁楊紅新解析，實現沖破無鈷技術瓶頸，蜂巢能源緊要采用了三項關鍵技術，分別是陽離子摻雜技術、單晶技術和納米網絡化包覆。

詳盡而言，陽離子摻雜技術可提高材料的上限電壓，實現能量密度比磷酸鐵鋰高40%；

單晶與多晶相比，具有更強的顆粒強度和更加穩定的結構，使電芯壽命比多晶高鎳三元高出70%；納米網絡化包覆則能減少正極材料與電解液的副反應，有效改善高電壓下的材料循環性能。

另一方的聲音則認為，目前三元體系絕對“無鈷”辦法并不成熟。

國內正極材料公司容百科技認為，現有三元體系中，鈷元素可以起穩定材料結構的用途，鈷含量新增能有效減少陽離子混排，降低材料阻抗值，尤其有關提高材料電子電導率，改善倍率性能、降低電芯內阻等有其不可替代的用途。

而綜合考慮性能和安全因素，通過精細調控高鎳材料組分、煅燒溫度、燒結氣氛，做到相對“無鈷”的高鎳低鈷材料才是可行的。

與此同時，無鈷電池還面對材料匹配和革新，例如，目前在電解液匹配上還存在不小的問題。

更為關鍵的是，電池是一個復雜的體系，新材料的商業化，會面對一定的周期，產品開發完成后還要經歷小試、中試、量產等各個階段的問題。這其中，還將面對一系列已經發現和尚未被發現的問題。

2020先進電池材料集群產業發展論壇將于八月26-二十七日在深圳機場凱悅酒店舉辦，此次會議由深圳先進電池材料產業集群主辦，深圳市新鮮電源研究院、高工鋰電聯合承辦。

會議將重點圍繞“電池核心關鍵材料創新技術及產業前景”、“電池制造創新工藝及發展趨勢”、“儲能與電池回收產業前沿技術”、“氫燃料動力鋰離子電池產業態勢及技術路線”等多個行業熱點內容展開，把脈行業趨向，尋路產業將來。

此次論壇上，將邀請國內外主流車企、動力鋰電池公司、材料公司等產業鏈多家頭部公司技術負責人圍繞無鈷電池展開探討，緊要探討方向包括：

●無鈷電池是不是將是動力鋰電池將來的主流？

●無鈷材料及電池的開發瓶頸及路徑

●無鈷電池的材料匹配

●無鈷材料及電池的產業化難題

●主流車企有關無鈷電池的態度和判斷

聲明： 本站所發布文章部分圖片和內容自于互聯網，如有侵權請聯系刪除