本文目录一览：
- 1、?动力电池打响“去钴战”
- 2、特斯拉使用无钴电池，还跟宁德时代谈上了？
- 3、“无辜”的无钴电池 | 科普
- 4、「深度」特斯拉掀起无钴电池风云，是噱头还是可触到的现实？
- 5、降钴是主流，但别被“无钴”带跑偏
?动力电池打响“去钴战”
作者 ｜ 刘丹丹
编辑 ｜?王双双
5月18日，蜂巢能源的“无钴，芯未来”发布会，又一次将贵金属钴推上舆论关注的焦点。
作为一种银灰色富有光泽的金属，钴曾经是颇受艺术家青睐的蓝色颜料来源。然而伴随着电动汽车浪潮的兴起，钴“摇身一变”成为锂电池制造过程中不可替代的正极材料。
一边是水涨船高的钴金属价格，一边受制经济与工业水平大量使用童工的非法采矿，在非洲刚果（金）这片钴金属主要产地上，每一克钴元素可能都掺杂着鲜血。
不过，从今年开始，这种“魔幻”的现实或将得以改善。2月份特斯拉表示将自主研发含钴量可能为零的新电池、3月比亚迪推出刀片电池、5月宁德时代透露无钴电池技术储备、广汽新能源表示石墨烯电池量产研发工作将从实验室走上实车…...对于多家车企的一系列举动，业内人士表示，一场动力电池“去钴战”正在打响。
01
企业的“去钴化”探索
一直以来，在动力电池产业中，磷酸铁锂与三元材料电池之间的技术路线之争未曾停歇。更加安全的磷酸铁锂电池能量密度不高，续航能力更强的三元材料电池稳定性较差。尤其值得注意的是，三元锂电池在制造过程中还必须使用昂贵的钴金属当作正极材料。
尽管现在大部分车企在生产电动车时，都选择了三元锂电池，但“去钴”仍是新能源巨头车企以及动力电池厂商的重要研究课题之一。
作为全球新能源电动车的风向标，特斯拉也长期饱受电池成本之苦，公司CEO马斯克一直有着“无钴”的想法。2018年6月，对于有观点认为钴供给稀少将成为Model3扩产的“绊脚石”，马斯克回应称，旗下电池的钴使用量已低于3%，次代电池用量还将降至零。今年2月18日，特斯拉对外透露消息称，其将自主研发新电池。有业内人士告诉记者：“这种新电池的含钴量可能为零”。据了解，特斯拉将在5月第三周举办的“电池日”公布最新的“无钴”电池技术。
3月29日，比亚迪正式发布刀片电池。按照比亚迪官方透露的数据，刀片电池有极强的安全性和稳定性，在普通磷酸铁锂难以解决的能量密度问题上实现了不小的突破，“未来两年内规划单体能量密度提升至180Wh/kg，系统能量密度提升至160Wh/kg”。对此，业内人士评价道：“当更加安全的刀片电池克服了能量密度难题，三元材料电池将很快失去霸主地位。”
5月11日，宁德时代也透露了新研发方向。在2019年业绩发布网上说明会上，宁德时代董事长曾毓群表示，宁德时代有自己的无钴电池技术储备，目前研发进展顺利，正在想办法完善供应链，“因为是一个全新的、颠覆性的产品”。
5月13日，广汽新能源也对外宣布，今年底石墨烯电池量产研发工作将从实验室走向实车，广汽新能源埃安车型将搭载相关技术成果。据了解，这种“超级快充电池”仅需8分钟就可以将电池充电至85%，充电时间与传统燃油车的加油时间相当。
仅仅5天之后的5月18日，蜂巢能源正式发布两款无钴电池。在技术上，蜂巢选择通过用与钴相近的同族元素替代钴来实现“去钴”。据了解，该产品最早将于2021年6月份推向市场。
02
多重因素推动企业“去钴”
为什么“去钴”会成为趋势？这背后不仅涉及成本与技术，也牵扯到企业社会责任。
公开数据显示，截至目前全球探明的钴资源储量仅为700万吨左右。“由于战略稀缺性，中国、澳大利亚以及加拿大境内的钴矿资源已经处于限制开采状态。而伴随着5G的普及，钴价格更是一路水涨船高，今年最高已经达到28万元/吨，历史最高记录达到80万元/吨。”一位材料专家告诉记者。
以特斯拉曾经于2018年公布的Model3电池钴用量4.5kg/辆这一数据为例，按照当年年底钴报价34.7元/吨的价格计算，在2018年卖出约为138000辆Model 3的特斯拉，仅为生产Model 3就将花费超过2.15亿元购买钴金属。对于所有如特斯拉一样使用三元锂电池的车企来说，这将是一笔巨大的成本。
在成本之外，技术瓶颈也是“去钴化”的一个原因。国家“863”计划节能与新能源汽车重大项目总体专家组专家肖成伟曾表示，三元锂离子动力电池目前已经看到能量密度的“天花板”了，高镍材料、碳硅负极的锂电池单体能量密度最高在300Wh/kg左右，正负不超过20Wh/kg。
而最新公开数据显示，目前实现量产的三元锂电池单体能量密度普遍已经达到200wh/kg，包体160wh／kg，这意味着行业“天花板”已经触手可及。有动力电池研究人员告诉记者：“三元锂电池短期内已经很难有大的突破，厂商的下一步要么是研究去钴降低成本，要么是寻找新的技术突破口。”
或许相比于成本以及技术这两个原因，企业社会责任看起来与钴金属没有太大关系，但事实上这也是企业考虑“去钴”的重要原因。
位于非洲的刚果（金）地区拥有着占全球已探明钴储量的49%，但受限于经济以及工业发展水平，刚果（金）地区有大量的手抓矿（人力开采，往往使用童工）以及非法开采。同时，在童工、黑矿问题之外，非法采矿也给当地环境带来了一系列污染，受此影响，部分村落肿瘤发病率居高不下。对于使用钴的电动车型，有媒体曾经用“生来带着‘原罪’”来形容。
03
“去钴”存在无限可能
一边是新能源汽车产业对钴元素的依赖居高不下，一边是成本、技术以及企业社会责任要求实现“去钴”，“摆在企业面前的是一条两难的路。”动力电池专家告诉记者。
据上述专家介绍，钴作为三元电池的重要原料之一，主要起稳定结构的作用。目前还找不到其他的新材料可以替代钴在三元电池中的作用。三元电池谈论‘去钴化’只能说是降低钴的用量，如果想实现完全去钴，未来两到三年内，全球电池厂商都做不到量产。
“目前，三元材料的去钴发展方向，一是让材料具有更高电压，二是使材料具有更高容量。其中，在具备更高电压路线上，如果想要实现去钴，三元材料镍钴锰则变成二元材料镍锰酸锂，但目前还没有能与之匹配的电解液。因此目前更可能实现的路线是寻找高容量的材料”，在阐述完“去钴”路线后，该专家还告诉记者他关于特斯拉无钴电池的猜想，“或许是干电池技术+超级电容”技术。
据了解，特斯拉曾于2019年5月收购了全球超级电容与干电极技术领域的龙头企业——Maxwell，其已经在电池“去钴”上探索了多种可能。
在三元材料之外，该专家认为，本质为磷酸铁锂电池的刀片电池如果能突破能量密度限制，或许将有机会取代三元锂电池的地位。蜂巢能源最新发布的通过用与钴相近的元素替代的路线也存在无限可能。只不过，一切都需要交给时间来考验。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
特斯拉使用无钴电池，还跟宁德时代谈上了？
随着疫情得到控制，此前停工的特斯拉中国工厂开始恢复生产，国产Model 3的电池供应商LG化学也同样复工，但前两天外媒突然报道了一则消息，称特斯拉正在与宁德时代商讨在国产特斯拉车型上使用无钴电池，并且已经到了后期阶段。
2月初时，宁德时代发布公告证实与特斯拉签订了协议，向特斯拉供应锂离子动力电池产品，供货开始时间为今年7月，协议有效期为两年，2020年7月1日到2022年6月30日。但关于无钴电池的商讨还没有得到确切的官方声明，所以先来分析一下这件事的其他因素：
首先，对于特斯拉来说，这是他们第一次将磷酸铁锂电池纳入产品线，在三元锂电池盛行的趋势下，这种反常的举动应该是出于降低成本的考虑，外媒称这个降低的幅度至少能达到“两位数百分比”，也就是10%以上，另外也可能为了提高安全性，下面简单解释一下原理。
三元锂电池其中的镍钴锰这三元材料对电池的影响十分显著，首先钴是稀缺资源，其价格波动极大程度地影响着三元材料的价格，例如在2017-2018年时，新能源汽车迅速放量，而钴产能没有跟上，价格一度暴涨到了60万元/吨，随后产能扩充才出现回落，但也在28万元/吨。所以宁德时代、LG化学等电池厂商其实都在竭力研究电池无钴化，但还没有显著成果。
那无钴化对电池性能有什么影响呢？首先，钴的重要作用在于稳定三元电池层状结构和提高循环次数，而高镍低钴的电池热稳定性较差，如果温度控制没有做好，电池放电性能下降，温度急速上升，就会导致电池自燃，这也是特斯拉负面新闻缠身的根源。
有专家认为，任何能替代钴的电池材料新技术至少要10年后才能出现，所以无钴电池不出意外就是磷酸铁锂这个传统方案了，其生产成本比三元材料要低得多，在低价家用车上应用广泛，同时热稳定性更好得多，比如三元锂电池热失控温度大约在200℃，而磷酸铁锂电池在500℃以上，这两点正是特斯拉所需要的特性。
但磷酸铁锂相比于三元锂电池也有着明显劣势，就是能量密度。三元锂电池在市场在售车型上已经将能量密度拉到了180Wh/kg以上，宁德时代开发的NCM811电芯能量密度已经达到300Wh/kg。而磷酸铁锂电池的能量密度远远低于三元锂电池，用于乘用车并不理想，即使是磷酸铁锂电池的龙头产商比亚迪，目前也已经将乘用车换装了三元锂电池，仅在电动大巴上使用磷酸铁锂方案。
可既然都在努力研发电池无钴化，在磷酸铁锂上有什么文章可做呢？有，宁德时代去年10月发布了CTP（Cell to Pack）技术，即电池无模组化，直接将电芯集成到电池包，能将电池包体积利用率提高15-20%，能量密度提高10-15%，并大幅降低制造成本。这项技术比亚迪和长城的蜂巢新能源也在研发。
比亚迪目前已经有些成果的是刀片电池技术，就是将电芯做成扁平长条状，其能量密度能比以前提升30%，成本则下降30%，散热性能也会更好，比亚迪全新车型“汉”就是首款搭载刀片电池的车型，其能量密度为140Wh/kg，已经能够与大部分三元锂电池同水平竞争。
长城旗下的蜂巢新能源研发出了一种无钴电池的概念产品，是三元材料的去钴版本，某种意义上可以叫做二元锂电池。其技术原理有两个：一是掺杂特定元素，减弱电子的超交换现象，降低Li/Ni，提高点性能；二是掺杂M-O键能大的元素，减缓晶体在充放电过程的体积变化，稳定结构，提高循环寿命和安全性。
其最终性能几乎与宁德时代的NCM811相近，但整体成本会更低5-10%，据称会在今年下半年实现量产，能量密度达到265Wh/kg，这也是目前最接近开发成功的无钴电池技术。
以目前的信息来看，特斯拉会采用提高磷酸铁锂能量密度的方案还是类似长城的无钴化方案并不明朗，外媒的报道称特斯拉正在与宁德时代商谈合作开发无钴电芯，自己也将开发无钴电池，相关材料成分将于4月份投资人会议上公布。如果特斯拉自己开发电芯石锤，那就意味着特斯拉完成了彻底的产业一体化。
此前特斯拉宣布推进电池无钴化的当天，特斯拉股价大涨7%，市值一举超过1500亿美元，马斯克也因此获得了169万股奖励，价值105亿人民币，而在外媒报道特斯拉与宁德时代的新闻后，特斯拉股价继续上涨10%，同时相关产业也出现了巨大波动。
昨日A股开盘后，华友钴业(-9.99%)、寒锐钴业(-10.00%)、洛阳钼业(-9.90%)等钴概念股跌停，德方纳米(10.00%)、湘潭电化(10.02%)、丰元股份(10.01%)、光华科技(9.99%)等无钴概念股涨停，比亚迪(4.10%)、国轩高科(2.93%)等磷酸铁锂概念股大涨。
所以大家发现了，特斯拉更可能采用磷酸铁锂电池方案的说法并非空穴来风，股市已经表现出了强烈的敏感性，自发地对特斯拉的运作产生了预测反应，不过无论特斯拉选择哪条路，有两件事可以确认：电池技术会出现极大发展；国产Model 3会更便宜。
本文作者为踢车帮 刘剑星
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
“无辜”的无钴电池 | 科普
撰文 | 熊宇翔?编辑 | 老司机
在经历了大起大落后，国内钴业三巨头——寒锐钴业、华友钴业、洛阳钼业的股价差不多都回到了一年前的水平。
一个月之前，当宁德时代与特斯拉的合作中亮出“无钴电池”一词，钴业三巨头股价齐齐闪崩。?事后，当更多线索指明该无钴电池是从始至终和钴扯不上关系的磷酸铁锂电池时，行业开始怀疑，这或许是一次铁锂电池对三元锂电池的“舆论偷袭”，无钴电池的概念被滥用，“被当枪使”。
而后，特斯拉发出一句阅后即焚的评论：“无钴，不一定就是磷酸铁锂”，又给众人留下无限的悬念。部分媒体将此事与特斯拉收购Maxwell公司获得的干电极生产技术与超级电容技术结合起来，认为特斯拉将再一次改变动力电池行业的技术走向。据称，今年4月特斯拉就会在其电池日上发布关于无钴电池的技术进展。
不过，考虑到特斯拉一贯的跳票传统和材料领域的客观规律，如果我们简单关注一下锂电和汽车动力电池的发展，我们就会发现，这或许又是电池领域“搞个大新闻”的传统套路。人类在锂电池不要钴的道路上已经奋战多年，并且很可能将继续奋战多年。
何为“无钴”
“无钴”一词，为何能够引起行业地震？毫不夸张地讲，在乘用车动力电池领域中，这相当于抽掉了行业的地基。
眼下，电动汽车的动力电池主要使用两种体系的正极材料——磷酸铁锂与三元锂，而在乘用车市场，三元锂又占据了绝对的主导地位。并且，以特斯拉和其他车企为代表，三元锂体系下又分出了一对孪生兄弟：特斯拉使用NCA（镍钴铝酸锂），其他车企则基本使用NCM（镍钴锰酸锂）。
可以看到的是，这两个孪生兄弟可以在Mn（锰）和（Al）铝之间切换，但Ni（镍）和Co（钴）的位置却动不得。要理解镍和钴的重要性，需要看一下三元锂材料发挥作用的基础——层状结构。层状结构的稳定，是电池得以有序运行的前提，也是其性能与寿命的保障。
在三元锂材料构成的层状结构中，镍的使命是形成可以嵌入锂离子的“骨架”，来提高电池的能量密度。而当电池充电时，锂离子会从正极中脱嵌，留下的空洞可能会导致镍离子擅离岗位，挤占原本属于锂离子的空间。
当锂离子在电池放电过程中回到正极时，被鸠占鹊巢的它只能去到属于镍的那一层，由此引发“镍锂混排”，如进一步引发连锁反应，造成的后果便是层状结构垮塌。当电池材料在微观层面陷入混乱时，宏观的结果便是电池循环寿命缩短，电池容量下降，乃至引发安全隐患。
而钴的作用，就是使得这层骨架更加稳固，抑制镍锂混排，让三元锂正极材料的层状结构尽可能得以维持。
不幸的是，钴又是动力电池中价格最高的材料。锂的价格，尚且算是贵重，而钴的价格大约是锂的六倍。并且，由于钴的主要产地在政局极不稳定的刚果（金），存在减供、断供的风险。因此，无论是出于降低成本的考虑，还是从保证供应链安全的角度出发，寻找少钴乃至无钴的电池材料方案，都有现实意义。
其实，动力电池行业一直走在“去钴化”的道路上。特斯拉是这条道路上的先锋。
早年推出首款车Roadster时，特斯拉使用的电池正极材料是钴酸锂。钴酸锂可以说是锂电池业界的长者。上世纪80年代，当索尼率先实现锂电池商用时，选用的便是钴酸锂路线。钴酸锂循环寿命不错，在各种材料中有最高的体积能量比，尤其适合用在消费电子产品中（事实上，在今天的笔记本电脑、手机、充电宝等产品的电池中，钴酸锂仍被广泛使用）。
但由于实际能量密度不高、安全性能不突出，以及用钴量大，钴酸锂并不适合车用动力电池。
在自家的第二代动力电池中，特斯拉便将正极材料切换为NCA，在保障电池容量与安全性的前提下，降低电池成本。2018年，马斯克在其推特上称，当时特斯拉动力电池中钴的用量已经减少到不足3%，其最终目标是将钴从自家电池中抹掉。
而在NCA的兄弟材料NCM这边，业界也在沿着减少用钴量的路径前行——镍、钴、锰的材料配比，从1:1:1，来到5:2:3，并在这两年开始应用8:1:1。
但在特斯拉之前，无人敢喊出“无钴”的口号。因为没人能预料，彻底去掉钴以后，蓬勃发展的三元锂材料究竟会不会在性能上垮塌。而特斯拉的这一嗓子，牵出了业界在无钴电池上的种种努力。
无钴的四条路
虽然“无钴”听上去很颠覆，但从具体路径而言，并没有把锂电池的技术体系进行底朝天的更改。
一方面，对无钴的追逐引发了铁锂电池的文艺复兴。原本，铁锂电池由于理论能量密度上的限制，失去了在乘用车市场的竞争力。但去年以来，比亚迪与宁德时代相继推出刀片电池与CTP（Cell To Pack）电池技术，在不对电池材料动刀的前提下，通过结构的改变提高了电池系统的能量密度，基本达到三元锂5:2:3材料的水平。
这一工程方法而非材料体系上的创新，很好地结合了磷酸铁锂在电池循环寿命、安全性、成本上的优势，让磷酸铁锂焕发出了新的活力。比亚迪据此推出全新旗舰车型“汉”，而宁德时代也凭此拿到了特斯拉Model 3标准续航版的电池供应订单。
1、“只要锰”的尖晶石锰酸锂LiMn2O4、富锂锰基Li2MnO3。
2、“只要镍”的镍酸锂LiNiO2。
3、“要锰也要镍”的尖晶石镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4。
4、“掺点别的”流派则是NiAl/NiMg等，这是特斯拉的路线。
这一路线的工作，主要由与特斯拉长期合作的“三元锂之父”Jeff Dahn团队所做，将镍作为主体材料的基础上（占比95%），掺杂镁、铝或者锰元素，完全替代正极材料中的钴。根据Dahn团队发表的论文，实验结论显示镁与铝有类似钴的作用，可以稳定层状结构。
不同方案各有各的烦恼。比如镍酸锂安全性不行；富锂锰基太短命；尖晶石锰酸锂能量密度太低；尖晶石镍锰酸锂解决了这些问题，但生产起来又充满了困难。总的来说，由于动力电池行业对高能量密度的追逐，高镍体系更被业界看好，但无钴电池把起稳定结构基础作用的钴抹去后，电池安全性与寿命问题变得更加突出。
而Jeff Dahn团队似乎找到了解题良方，能够在特斯拉既有的电池技术路线和解决无钴电池种种难题中实现平滑过渡。
然而需要注意的是，磷酸铁锂借助刀片电池与CTP技术再度登上乘用车舞台，并一度成为无钴电池的代表时，三元体系衍生的无钴电池技术，则大多停留在实验室阶段。
从实验室到商业化的鸿沟
正如上文所言，无钴电池不仅仅是特斯拉努力的方向，也是全球各地的电池实验室攻关的热门课题。
但很显然的是，一项技术要从实验室走到商用，从来都有一条鸿沟要跨越。
在特斯拉的无钴电池勾起行业关注之时，某主机厂的电化学工程专家、知乎大V“弗雷刘”就公开质疑，特斯拉的无钴电池技术并没有即将投入商业化的表现。他认为，Dahn团队的实验结果是在小电池、少量充放电循环的条件下获得的，与电动汽车实际使用条件完全不同，不应将实验结论直接套在大规模商用的技术上。
另一方面，他也认为特斯拉收购的Maxwell干电极技术，并无直接证据表明能够比传统湿法电极获得更好的性能与寿命。
与此同时，也有行业人士认为，特斯拉或许会采用一种综合优化的方法，即在材料革新与工程方法上同时发力——具体路径是，使用无钴电池，但在电池材料的镍含量环节做妥协，在牺牲一定能量密度性能的前提下，提升电池的安全性与循环寿命。而电池能量密度的短板，则可通过应用干电极结合预锂化技术（即在电池负极中事先充入更多的锂，以补充电池后续使用可能的容量损失）予以解决。
事实上，这种综合优化的方法，的确符合马斯克一向的风格——即在尊重第一性原理的基础上，使用工程方法上的创新，打造出行业中新的解决方案。无论是第一代Model S上8000多枚圆柱电池组成的电池包，还是SpaceX可以回收的一级火箭，都是以第一性原理为出发点，在工程方法上逆向思维取得的成就。
不过，这种思维过去的成功并不代表可以在“无钴电池”上完美复制。正如行业人士所言，如果以为过去的成功代表着未来的成功，那么多年来无钴电池走不出实验室的现实，也能推导出无钴电池只是空中楼阁。
结语：
回到文章开头，国内钴业三巨头被特斯拉“无钴电池”绯闻击碎股价，其实并非全然是行业惨状。而是此前一段时间，因为资本对钴的热炒，钴的地位已经上升到一个脱离市场需求的程度。而这与整个动力行业在进行的去钴化工作背道而驰。
特斯拉“无钴电池”的大新闻，只是市场规律发挥作用的一个突破口，促使钴“价值回正”。
同样，电池领域素来容易传出“突破性发展”、“颠覆性发现”。但其中绝大多数突破，事后往往被证明，只是口头突破而已。事实上，人类社会的电池技术水平，始终呈现的是平缓进步的景象。
无钴电池是否能够成为现实，这很难确定；但可以确定的是，电池的发展不存在奇迹，只有一条路——材料的渐进发展与工程应用的创新。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
「深度」特斯拉掀起无钴电池风云，是噱头还是可触到的现实？
特斯拉CEO埃隆·马斯克（Elon Musk）已经放了电池界两回鸽子了。
受疫情影响，原计划于4月中旬举办的特斯拉“电池日”，已从5月延至了6月。“电池日”是特斯拉将举行的投资人大会，会上将公布过该公司在电池领域的重大进展。
业内最关心的莫过于当天宣布有关电池成分的信息。
动力电池无钴化，引起了行业地震。从上游的钴原料企业、中游的正极材料厂商，到下游的三元电池公司。
路透社2月18日报道称，特斯拉正与宁德时代商谈，将在上海工厂生产的电动 汽车 使用无钴电池。
翌日收盘，在刚果（金）拥有钴矿的中国钴业巨头寒锐钴业（300618.SZ）、华友钴业（603799.SH）跌停，洛阳钼业（603993.SH）跌9.9%。
全球最大钴业巨头嘉能可的股价在2月19日小涨至232便士后震荡下跌，3月23日的股价已对半腰斩至112.5便士。随后始终未回到200便士以上。
据彭博社报道，特斯拉与嘉能可在商谈长期合同，为上海工厂供应钴。
2019年，特斯拉进入中国，用11个月在上海建立了超级工厂，特斯拉Model 3由此开始国产化。松下、LG化学和宁德时代（300750.SZ），是特斯拉在中国市场的电池供货商。
一边要钴，一边去钴。多位业界人士对界面新闻谈及此事时认为，这正是马斯克的高明之处，一直将谈判的主动权掌握在自己手中。
马斯克“要钴”，是因为现在的三元电池生产还离不开钴，“去钴”是由于想要降低电池成本。
电池作为新能源 汽车 的“心脏”，约占整车成本的三到四成。
三元锂电池和磷酸铁锂电池，是目前电动 汽车 最常用的两种锂离子动力电池。前者能量密度高，续航能力强；后者安全性好，成本低。
作为三元电池正极材料中最昂贵的“一元”，钴的作用主要是稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能。因为钴的使用，正极材料超过三元电池成本的40%。
目前，全球近七成的钴供应来自刚果（金），每吨钴的价格高于3万美元。
钴的稀缺性、刚果（金）政策的不稳定性，以及头部企业的限产保价政策，都会卡住新能源车企和电池企业的脖子。
西南证券的研报显示，低钴或无钴的三元电池量产后，成本可降低30%。
三元电池无钴化，是车企和电池企业的共同目标。
马斯克此前称，特斯拉将继续改进技术，争取在下一代电池中完全抛弃钴，改变“带血的电池”的名声——刚果（金）允许使用儿童非法采挖钴的行为。
松下是少数采用NCA技术路线的全球电池巨头。该技术是高镍低钴的代表，含钴量约5%。
代表高镍低钴方向的还有NCM811电池，含钴量约7%；普遍应用的NCM523电池，含钴量则约12%。
根据正极材料聚合物元素的不同，市场上的三元电池分为NCA和NCM电池。NCA代表正极材料使用镍钴铝酸锂，NCM使用的是镍钴锰酸锂，“523”、“811”代表镍钴锰三种元素的配比。
5月11日，宁德时代董事长曾毓群在网络业绩说明会上称，宁德时代有自己的无钴电池技术储备，目前研发进展顺利，“是一个全新的、颠覆性的产品”。
在这场去钴运动中，磷酸铁锂电池成为最大受益方之一。
在特斯拉和宁德时代商量使用无钴电池的第二日，磷酸铁锂电池板块股票湘潭电化（002125.SZ）、德方纳米（300769.SZ）、合纵 科技 （300477.SZ）录得涨停。
国内生产磷酸铁锂电池的企业包括比亚迪（002594.SZ）、国轩高科（002074.SZ）、宁德时代等。
磷酸铁锂正极材料中不含钴，成本只占电池总成本的不到15%。
信达证券的数据显示，三元电池NCM523的总度电成本为724.91元/kWh，较磷酸铁锂电池的612.4元/kWh高出18.4%。
但巨头们现在讨论的无钴电池，并不是在市场上应用成熟的磷酸铁锂电池。
磷酸铁锂电池虽然稳定且便宜，但其能量密度低，若安装在 汽车 上，重量几乎比三元电池多出一个成年人。
这意味着，它的续航里程差强人意。市面上使用磷酸铁锂电池的电动车，续航里程约为200公里。
这显然无法与三元电池400多公里的续航能力相提并论。
再加上中国政府对装载三元电池新能源电动车的补贴，磷酸铁锂的市场空间，从电动车发展初期的绝对主流，被压缩到现在只占国内市场的不足三成。
为解决这一痛点，电池企业开始研发新技术，以增加磷酸铁锂电动车的续航能力。比亚迪推出刀片电池，宁德时代研发了CTP（cell to pack，无模组动力电池包）技术。
在国家级某重点材料研究单位任职的沈浩看来，这些方法是通过优化电芯尺寸、简化系统和模组等减重方式，以提高磷酸铁锂电池的能量密度。
三元材料基础上的无钴电池，到底是什么样的？
“无钴化后，材料的组分会发生很大改变，正极材料也许会变成二元或四元材料，但基本结构仍然不变。”任原对界面新闻称。
二元材料指的是镍锰酸锂，四元材料指镍钴锰铝（NCMA）聚合物。三元材料镍钴锰（NCM）去掉钴，即变成了二元材料镍锰酸锂。
“尖晶石结构的镍锰酸锂，属于5伏级高电压方向。“墨柯称，对比目前3.7伏级的三元材料，由于电压增加，电量也相应增加。
但墨柯认为，镍锰酸锂二元材料最大的问题是，找不到与之匹配的电解液体系。
“现有的电解液体系会被分解，电池会失效。”墨柯说。
前身为长城 汽车 动力电池事业部的蜂巢 科技 ，在5月18日称，推出了薄片式无钴电池。
它用层状材料镍锰酸锂，代替了三元电池正极材料商用的钴酸锂。
墨柯称，层状镍锰酸锂属于高容量方向，是在层状镍钴锰（NCM）酸锂的基础上去钴。
但墨柯认为，目前三元去钴还到不了实用阶段，连松下、LG化学等最强的电池巨头尚做不到“去钴实用”。
前述正极材料企业高管称，无钴电池的说法并不准确，“无钴化”电池只是一个研究方向。
该人士称，目前特斯拉电池厂的正极材料含钴量并不低，约为6%-7%。
“特斯拉希望下一代三元电池的含钴量不超过3%甚至降为零。”该高管称，但即使是低钴的三元电池，要实现大规模商用，最快也要两三年后。
任原亦表示，无钴化材料能否在电动车上得到规模化应用，还需要更多数据才能下结论。
与业内传闻相比，相关企业的产业布局，更能反映市场真貌。
中国钴业三巨头目前并未对各自的钴板块作出调整。
钴业占营收七成以上的寒锐钴业，在4月8日的网络业绩说明会上称，短期内，三元锂电池依然是动力电池的主流技术方向之一，公司将始终立足于钴产品主业。
“随着新能源 汽车 渗透率的不断提高，即使在三元电池低钴化的背景下，预计新能源 汽车 对钴的需求仍将增加。”寒锐钴业董秘、副总经理陶凯称。
更多企业将 探索 转向了高容量材料。
前述正极材料高管认为，高镍低钴是三元电池未来的一个实操方向。
任原也认为，采用高镍材料是业界比较认可的提升电池能量密度的技术路线之一。
LG化学、宁德时代、比亚迪、国轩高科、格林美等企业，均在布局镍钴锰铝（NCMA）电池材料。
这一四元正极材料的原理是，在镍钴锰正极聚合物里加入铝元素，抑制高镍的不稳定性，三元变为四元材料，逐渐实现低钴化。
钴业巨头之一的华友钴业，也已在印尼投资了镍金属和正极材料项目，其6万吨的镍金属项目有望今年投产。
此外，电池企业也在将三元电池向高镍低钴的NCM622、NCM811配比产品转变。
宁德时代称，NCM811电池出货量已占其总出货量的20％。
新时代证券的研究报告认为，相比普通三元材料，高镍三元材料有三大壁垒：在前驱体制备、 正极材料烧结和生产环境方面要求相对苛刻；高镍三元材料进入电池厂商的技术门槛、认证时间以及认证难度都在提升；要对正极材料进行掺杂改性以及表面包覆处理，且需要适合的高镍电解液进行匹配。
任原还表示，三元材料中，提高镍的含量，会降低循环的稳定性，安全性风险会加大。
“高镍材料的电池循环稳定性，可以通过优化材料结构、表面包覆等手段实现，安全性可以通过开发配套的不燃电解质、优化电池结构、添加过充保护、优化热管理系统等方式提升。”任洁称，但这些技术较为复杂，实现高镍材料的大规模应用，还需要学术界和企业界共同努力。
这意味着，目前商用的三元电池仍离不开钴。
至于特斯拉会在电池日上曝出什么大新闻，业界只能根据马斯克此前的只言片语作出猜想。
美国电动 汽车 新闻网站Electrekc称，特斯拉很可能在电池日上公布其“路跑者”（Roadrunner）自主电池项目，该项目以降低电动 汽车 的生产成本为目的；特斯拉也可能推出装着新电池的Model S车型，以及宣布将在哪些工厂生产新电池。
（应采访对象要求，文中沈浩、任原为化名）
降钴是主流，但别被“无钴”带跑偏
“无钴”电池掀起的汹涌浪潮所创造的宣传效果，仿佛“新生活”就在眼前。但是，我们认真思考一下，对于“无钴”这个概念，就会心生疑窦。
什么叫“无钴”？磷酸铁锂也很“无钴”的好吧！如果不界定清楚范围，这个说法很容易把人带偏。而特斯拉凭借强大的“带货能力”，将“无钴”概念的火星点燃，“燎”起了一轮强关注，但是特斯拉打了个擦边球就闪了。我们没等着特斯拉，却等来了蜂巢。
蜂巢能源科技公司5月18日抢先亮相了两款无钴电池。说起来很牛，这两款电池使用了NMX无钴材料，提供了高循环寿命、高安全性和高能量密度的技术优势。
第一款产品是是基于590模组的电芯设计，容量为115Ah，电芯的能量密度达到245wh/kg。由于是在通用化电芯尺寸设计基础上完成，所以能够搭载到目前大部分新的纯电平台上，并宣称能够实现15年120万公里质保。而第二款是正在与长城合作开发的一款产品，是L6薄片无钴长电芯，容量226Ah，通过矩阵式PACK设计，可以实现880公里的续航里程。
按照蜂巢能源董事长杨红新介绍，两款“无钴”电池最早2021年6月能够量产。无疑，如果这种技术正式落地的话，能真正跨越里程焦虑。不过，既然还有一年以上时间才能量产，我们不妨来观察一下，这个“无钴”的含金量到底有多高？
“无钴”如何做到
这次发布虽说无异于“亮剑”，但是细节方面还是要推敲一下。此外，我们不能忘记，宁德时代也有自己的“无钴”技术储备，这是宁德时代5月11日发布2019年业绩时候透露的，但宁德时代还是比较谦虚，没有讲更多信息。
回头来说，现在车企主要用的三元锂电池为什么要用到钴？做到“无钴”难度在哪里？（提前交待一下，有些基础的知识，比如钴的储量情况、NCM还是NCA、523/622/811啥的，请先自行百度一下哈，我们直接说重点。）
实际上，钴的作用就是为了抑制锂电池的“镍锂混排”现象。因为，如果发生“镍锂混排”现象，那么三元锂电池里面的微观结构可能就彻底发生混乱，会导致电池寿命和容量大幅缩短，甚至发生其它危险。
除此之外，钴还可以降低材料的阻抗值，提高材料电子电导率，改善倍率性能、降低电芯内阻等等，原则上是不可替代的。而且，因为钴太贵了，就算因为特斯拉的缘故大跌，电解钴现在也要25万元/吨，而且储量少又架不住不断增长的需求，所以特斯拉这种能狠心烧钱的主，才想着把钴给去了。
那么，蜂巢是通过什么手段来达到“无钴”的呢？
第一个，是阳离子掺杂技术。也就是通过提高材料的上限电压，将能量密度提高40%（相比磷酸铁锂）。蜂巢说自己采用了“两种化学键能更大的元素”来替代钴，可以在4.3~4.35V高电压下稳定工作，能量密度提高而且成本降低。
第二个是单晶技术。单晶的颗粒强度更强，结构更加稳定，耐压力强度可以提高10倍。这么说吧，单晶电芯寿命可以比多晶高镍三元高出70%。这次综合来看，就像蜂巢能源市场总监郝雷明确认的，是用了尖晶镍锰酸锂（LiNi0.5Mn1.5O4）做正极材料。
其实，之前就有很多人尝试用包括尖晶镍锰酸锂LiNi0.5Mn1.5O4在内的尖晶石锰酸锂LiMn2O4、富锂锰基Li2MnO3、镍酸锂LiNiO2等正极材料来替代钴，不过大多数正极材料在高温性能、能量密度和循环寿命上不如三元锂电池。
第三个算是黑科技——纳米网络化包覆。通过在单晶表面包覆一层纳米氧化物，可以减少正极材料与电解液的副反应，有效改善高电压下的材料循环性能。
但是，由于蜂巢对这三项技术没有提供更多的细节，我们只有等明年量产以后才能验证。
还有一个非常现实的匹配问题要解决，就像真锂研究总裁墨柯说的，“镍锰酸锂材料最大的问题是目前还找不到与之匹配的电解液体系。现有的六氟磷酸锂电解液体系因为电压不够5伏会被分解，电池也会随之失效。”蜂巢选择镍锰进行“无钴”突破，匹配的难度应该不会不考虑吧？
此外，我们从蜂巢的“技术创新曲线”上可以看出，到2022年“无钴”电池的能量密度才能超过三元锂电池，所以，我们不用期望太高。而且，2022年，真正的竞争对手会来。
“无钴”还是“四元”？
要说“无钴”是颠覆性技术，恐怕谈不上。为什么这么说？因为，“无钴”从技术上来说难度很大。早就有国内外专家说过，“钴元素在三元材料中短期内无法完全消除替代。”而且，前瞻技术研发和量产落地是两回事，毕竟NCM811电池都才刚开始应用。
根据研究机构EVTank最新的数据，今年1~4月国内三元锂电池装机量占比升至72.87%，而磷酸铁锂电池（LFP）进一步跌至22.93%，锰酸锂电池（LMO）以及其他电池加起来占的比例不足5%。所以，三元锂电池目前的地位还是非常稳固的。
此外，2月份的一次业内座谈会上，行业人士也就特斯拉的“无钴”说法进行了探讨，并认为：
首先，特斯拉所讲的“无钴电池”大概率指的是磷酸铁锂（LFP），包括国外媒体也已经确认过这件事。而且，就算特斯拉真的用“无钴”正极材料锂电池，年减少的钴用量不过几百吨。而2020年全球钴消费量预计增长11%至14.8万吨，2020~2025年期间预计保持7%左右的年均增速，因此特斯拉的技术路线变化，其实对钴消费的整体影响相对有限。
其次，现阶段国内没有一家企业可以实现真正意义的无钴正极材料的批量化生产和销售。而行业人士也认为，特斯拉选用磷酸铁锂主要是基于成本考虑，并不意味着三元电池的性能存在问题。换芯后，低配版Model 3预计电池成本将下降20%~30%，初期整车成本预计下降2万元以上。这也意味着其售价会降到25万元左右。
此外，我们不仅要看蜂巢这样的国内电池企业在做什么，也要看看它们的国际对手们在做什么。事实上，更多企业正在布局镍钴锰铝（NCMA）“四元”锂电池。而领军的通用汽车，今年3月公布了自主研发的Ultium动力电池包。
Ultium应该算是第一种将量产的NCMA四元锂电池，通过加入铝，可以将电池中的钴含量降低约70%，这种电池包容量比传统圆柱形电池包多20倍，续航里程可达到400英里（约650公里）或更高。而且，为顺利实现推进产能建设，通用汽车与LG化学合资23亿美元（约合人民币162亿元）成立合资公司Ultium Cells LLC，来进行联合研发和生产。
而根据去年7月份的“蜂巢能源品牌战略规划及产品发布会”的内容，蜂巢自己也在开发NCMA四元锂电池的项目，但是还处于概念性阶段，2018年9月蜂巢公司立项，当时预计2019年年底完成材料的前期开发，2020年12月计划完成材料的确定，并预计在2022年11月达到四元电芯商品化量产。从时间上来说，会比“无钴”还要慢一些。
但不管怎么说，四元锂电池一旦成功量产，冲击性还是很高的。电池组的成本也能降低很多，将会下降至100美元/kWh（约合694元/kWh），也就是真正能对抗燃油车成本的终极目标价格。这对于蜂巢发布的“无钴”镍锰酸锂电池来说，可能是最重要的对手。
中国科学院物理研究所李泓博士说过，“电池是一个很复杂的体系，一个新材料的商业化，必须要所有配套材料同步革新，这本身就是一个相对复杂、长周期的开发；而产品开发完成后，还有小试、中试、量产，期间不断修正也是一个漫长过程，因此，电池技术革新确实是一个相对缓慢的事情。”
?
同样我们来看蜂巢，虽然已经完成了“无钴”电池的技术攻关，目前还只是一个“概念产品”，从过程来说，“无钴”电池去年年底完成材料开发工作，今年3月完成材料体系优化和4月的材料中试，发布会以后，要到8月体系定型，再经过各种可靠性及性能等验证之后，2021年11月实现无钴电芯量产，速度已经算是相当快的了。
因此，“无钴”电池的落地需要1~2年时间是毋庸置疑的，过于高调的宣传会适得其反，我们在此之前还是应该踏踏实实地做好基础工作。再说，无论是“四元”电池还是“无钴”电池，都不是最终的解决方案。我们可以看看蜂巢的技术发展曲线图，最终它的目标还是要走到固态电池上去的。
文/王小西
---------------------------------------------------------------------------
【微信搜索“汽车公社”、“一句话点评”关注微信公众号，或登录《每日汽车》新闻网了解更多行业资讯。】
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
