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“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。
“钴业大王”的传奇人生:从16岁辍学卖豆芽,到62岁挣170亿身家
2019年,在风云浙商颁奖晚会的现场上,随着主持人有请2019年度风云浙商领奖人的声音落下,颁奖台上的帷幕缓缓拉开。
华友钴业的董事长陈雪华 出现在了颁奖台上,他迈着稳健的大步走到前台,接下了由浙江省副省长亲自为其颁发奖杯。
主持人用极为精简的致辞概括了陈雪华艰辛的创业旅程:“出身草根,从卖豆芽的小贩,到远赴非洲闯荡的钴业大王,他无中生有,九死一生。”
2022年, 陈雪华以170亿财富 位列《2022家大业大酒·胡润全球富豪榜》第1347名。
钴究竟有着什么神奇之处,能让穷小子出身的陈雪华挣下170亿的身家?
钴其实是一种用途十分广泛的金属 ,尤其是制造锂电池的不可缺少的重要原材料。随着近几年新能源 汽车 行业的爆发,华友钴业的市值和营收额也在猛涨。
据华友钴业在2022年4月最新发布的2021年度报告,报告期内公司实现营业收入350亿元,同比上年增长百分之六十六。
同时可以说,作为国内外的钴业龙头企业的华友钴业对我国的新能源的发展同样做出了不可忽视的贡献。
当初那个一无所有的豆芽小贩陈雪华,到现如今千亿资产的华友钴业董事长,钴产业的领军人, 他究竟有着怎样的经历?
位于我国东部,长江下游的江浙两省,自古以来就是一个富庶之地,不过这好像跟年幼的陈雪华没有任何关系。
1961年, 陈雪华出生在浙江嘉兴的一个贫困农村家庭里。
上学时,每当下课铃声响起,老师走出教室,陈雪华就会拿起他的镰刀和草篮 第一个冲出教室。
在教室外头朝地,背朝天忙碌的陈雪华并没有因为不合群而受到大家的嘲笑,在当时的农村,帮家里干活,是每个孩子都要做的事情。
只是因为家庭贫困,陈雪华要比一般的孩子承担更多的家庭劳务。
由于赶时间,锋利的镰刀没少在他的手上留下伤口, 上课铃声一响,陈雪华又要满头大汗地跑进教室。
陈雪华曾自述过这段经历:“上学时,背一个书包,挎一个草篮,每次课间十分钟我都要去割草, 等上午书读好了,一篮草叶也就割好了。”
仅能维持温饱的家庭没有那么多钱供他上学,初中毕业后的陈雪华就放弃了学业,这也成了他人生中的一大遗憾。
后来有机会了,陈雪华就自考了大专学历,算是圆了他的上学梦。
初中毕业之后的陈雪华,开始搞养殖,他的老家桐乡盛产羊毛衫,可陈雪华没有那么多钱养羊, 于是他就养一些成本便宜的小型家禽。
陈雪华养过鸡鸭,养过长毛兔,甚至养过水貂,不过这都没让他挣到多少钱。
16岁的那年,陈雪华路过街边的一处小摊,小摊上那一堆白白嫩嫩的东西很快吸引住了他的目光。
“这不就是豆芽吗?” 陈雪华有些纳闷,可就是简简单单的豆芽,来往在小摊前的顾客却络绎不绝。
看到卖豆芽可以挣到钱,陈雪华一下子就心动了。
豆芽的栽培技术其实很简单,陈雪华找到卖豆芽的人请教怎么培育豆芽,那人三言两语就将豆子如何长成豆芽的方法说得一清二楚。
可这豆芽的栽培技术容易学,做起来可就不容易了,需要花费大量的时间和精力。
培育豆芽的水温要时刻保持在20度左右,不仅如此豆芽 每隔4到5个小时就需要浇一次水 ,不论白天还是黑夜。
自从培育起豆芽,陈雪华几乎就没睡到一个囫囵觉,每天晚上都要卡着点起来给豆芽浇水。
这一浇就是10年,这在10年期间,1981年的时候, 19岁的陈雪华被安排去村办厂永丰化工厂上班。
有了正式的工人工作,陈雪华也没放弃他辛苦摸索出来的挣钱门路,他白天上班,晚上培育豆芽。
为了不耽误白天的工作, 往往是天还没亮,陈雪华就要跑到镇上卖豆芽。
聪明的陈雪华很快掌握了培育豆芽的门道,他培育的豆芽又矮又胖也很白,在当时卖豆芽的人中,他的豆芽是最好的。
只要他在摆摊,别人家的豆芽就不好卖, 只有他第一个卖完走了,其他的小摊贩才有生意。
卖了10年豆芽的陈雪华甚至靠着这小小的豆芽卖出了口碑,附近的人一提起豆芽就会想到陈雪华这个名字。
豆芽好,卖得快,不仅让陈雪华挣到了钱,还获得了充足的成就感,这也让他明白了一个道理,他说:“要么不做,要么就做最好的。”
可以说,卖豆芽的经历养成了他要强的性格,也是他成为钴业大王的主要原因。
在化工厂的13年里,卖豆芽不仅没有耽误陈雪华的工作,陈雪华反而从化验员,采购员,销售员等职位 一步步干到了经营副厂长。
从生产到供销,从市场到技术,陈雪华全干了一遍,也全都学了个遍,为他以后自己创业打下了牢固的基础。
虽然卖豆芽挣得钱是他工资的几十倍,但陈雪华从来没有想过辞职,倒不是因为工人的工作是铁饭碗,而是当时的陈雪华就有着极为长远的目光。
他觉得自己不能一辈子卖豆芽 ,贫困的童年使他长大后想要挣更多的钱。
1993年,改革开放的背景下,原来的公营工厂不在占据优势,大 批工厂开始倒闭,陈雪华所在的永丰化工厂也不例外。
那一年的陈雪华成了下岗工人,不过陈雪华没有失落沮丧,反而变得斗志昂扬,他看到他的机会来了。
1994年,陈雪华凭借之前卖豆芽攒下和从亲朋好友那里借来的钱, 创办了桐乡华兴化工实业有限公司 ,正式踏上了创业之路。
文凭不高的陈雪华没有别的技术,创业初期只能继续走永丰化工厂的老路子,生产氧化镍,氧化镍的用途也很广泛,可以用作镍氢电池和半导体薄膜。
用途广泛,也就不怕没人买 ,陈雪华和他的合伙人是在那个只有几间平房改造成的厂房内,一起靠着几口简陋的铁锅生产氧化镍。
6年的艰苦创业,陈雪华带领合伙人将氧化镍做到了全国第一,这个当初把豆芽卖到远近闻名的穷小子,再一次用氧化镍让全国知道了他的名字, 甚至将产品卖到了美国。
1999年,公司打开了氧化镍的海外销路,每个月,在远赴美国的邮轮中,总会有一个货柜里装的是陈雪华的产品。
陈雪华因此挣到了比卖豆芽更多的钱,但是到了2000年,陈雪华发现技术更新迭代下,一匹突然冲出的黑马, 锂电池正在取代镍氢电池。
索尼和戴尔等国际上生产电子设备的厂商,都开始了锂电池商用试用。
信息时代来临,大规模集成电路技术的创新,使得电子设备体积大幅度缩小,在移动电子设备的支持上,相比于镍氢电池,更轻便、使用寿命更长的锂电池拥有更丰富的应用空间。
未来的市场必然是锂电池的天下,继续生产镍,只会固步自封,早晚会被市场淘汰。意识到这一点后,陈雪华决定主动出击, 生产锂电池的重要原料,钴。
在原来生产的镍的时候,钴常常作为伴生品出现,那时的陈雪华还没有意识到钴的潜力。
但是凭借着多年的生产经验和对镍、钴的多年研究,他开始尝试在公司内部开启一条新的钴金属生产线。
每个月的产量可以达到5吨,年产量超过60吨。
后来的事情验证了陈雪华的判断,随着锂离子电池材料需求急剧增加,钴产品订单纷至沓来,供不应求。
到了2002年,最初建立的生产线的产能已经无法满足订单上对于钴的需求, 陈雪华建立了第二条钴的生产线 ,在他的家乡桐乡开发区办起了华友钴镍材料有限公司,这正是华友钴业的前身。
然而,中国却是一个贫钴国,全世界的钴资源占有量中, 中国仅仅占据了百分之一点六,自给量百分之五都不到 ,这就意味着钴材料绝大部分依赖进口。
当时的陈雪华还只做中间的冶炼那一段,为了增强市场竞争力,他决心要做一条产业链,出国去寻找自己钴原料供应,不再受海外供货商的挟制。
非洲的钴储量占全球的百分之五十,钴产量占据全球的百分之六十八 ,陈雪华看上了非洲这座还没开发完全的宝库。
陈雪华说:“我从2003年开始思考,华友既然选定了钴作为核心产业,公司又处在一个缺乏钴的国家,如果原料问题不能得到根本性解决,终有一天要无米下锅。”
“在这一背景下,2003年6月我第一次到非洲。虽然以当时公司的资金状况还没有达到在那里投资的条件,但我一直有个想法, 哪天我们自己买座矿山开采就好了 。”
由于陈雪华想法过于激进冒险,去非洲投资面临的不仅是商业风险,非洲国家不稳定的政权随时可能发生战争和内乱。
所以公司的大多数人都不支持他,当时的华友, 年营业额虽然已经超过1亿 ,但要真的要在非洲投资,人力物力和财力也是一笔不小的花费。
不过陈雪华十分坚定自己的想法,如果有了自给自足的原材料供应,那能挣到的利润更多。
2003年的6月份, 陈雪华毅然决然地踏上了去往非洲的飞机。
那时的非洲局势比现在还要混乱,说他是冒着生命危险前往非洲并不为过,泛滥的枪支和流行病随时都可能夺去一个人的生命。
而且刚刚踏上非洲大地的陈雪华根本不知道哪里是钴原料的产地,几经打听和波折之下, 他才来到了刚果金 ,这个非洲最大的钴原料出口国。
初来乍到的陈雪华没有人脉,翻译都是借来的。万事开头难,在这人生地不熟的异国他乡想要做起生意,其中的困难更是数不胜数。
用陈雪华的话说是:“跟在月球上办企业差不多。 最困难的是生活必需品,吃喝用穿全部依赖进口 。我开玩笑说,以前革命青年为理想,都要奔赴延安;华友的骨干,就要去非洲闯闯。”
经过一重重困境后,他终于克服了语言不通、燥热的环境和要满足基本的生存物资供应等困难。
不久之后,陈雪华掌握了当地矿产资源的分布情况以及如何获得这些矿山的开采权。
陈雪华选择长期驻守非洲,并通过设立进出口公司、贸易公司、物流公司等多个步骤, 逐步建立起外围贸易的平台。
2006年,谋划了几年之久的陈雪华正式在非洲大地上展开了他的商业宏图,不仅要实施原来的计划, 做钴原料的开采和加工,同时也要生产铜销售。
一次投资就多达数百万美元,狠狠心拿出这些钱的陈雪华坚信“要么不做,要么就做最好。”
2006年,华友钴业的铜钴冶炼厂在刚果金正式建成,工厂建设完成后,对于原材料的获取很快提上了日程。
2008年,陈雪华花费3亿人民币的巨资 ,大量收购刚果金MIKAS公司等矿山公司的控股权.
获得了刚果金矿山资源开采的决定权,就意味着华友的冶炼厂获得了稳定且低成本的钴矿原料。
也正是在2008年, 华友钴镍以2007年12月6日净资产4.48亿元为基础折股 ,整体变更为浙江华友钴业股份有限公司。
就在形势一片向好之时,陈雪华迎来了他创业以来最大的一次危机,2008年的金融危机席卷全球,当时在刚果金的矿业公司纷纷撤出刚果金。
这也使得华友在当年的业绩直线下降,未能实现业绩目标就需要对融资阶段的投资人进行赔偿。
陈雪华不得不无偿转让华友的部分股权给投资人 ,这才使得华友成功渡过了这一危机。
2011年,伴随着国内智能手机产业的爆发和新能源 汽车 的初步试点,锂电池迎来了春天,华友钴业此前多年的布局也迎来了春天。
而这时已经搞定非洲矿产的陈雪华又带领团队回到国内, 于2012年衢州建设了新材料制造基地 ,包括钴产品金属量1万吨,电积铜1万吨的产能。
2015年,华友正式进军新能源项目,开始专攻锂电池原材料制造。进军新能源项目的同一年,华友钴业正式登陆上交所, 开启了自己的“钴王”之路。
据华友钴业2015年年报, 当时钴、铜两项产品的营业收入分别为22亿元、11亿元 ,占营业收入的百分之八十多。
相比当时的另一家上市公司格林美钴产品营收的3.75亿元,陈雪华和他带领下的华友钴业由此被冠以“钴业大王”之名。
华友钴业上市之后于2016年 募资18亿收购了刚果金PE527铜钴矿权区 ,进一步扩张矿产版图。
之后,伴随着“白名单”出炉,三元锂电池迎来宝贵的黄金发展期,华友钴业的钴产品占比更是在2017年达成收入翻倍,净利润27倍的增长。
纵观非洲的近现代史,自西方国家开始贩卖黑奴开始,直至现在,他们都没有放弃对于非洲的盘剥,但作为一个中国人, 陈雪华却真正的把当地人当成了朋友。
陈雪华自述他第一次去非洲的经历可谓是触目惊心,非洲的贫困甚至比我们的战乱年代还要穷,很多人的家就是那种茅草搭的棚子。
因此华友在刚果开采矿山, 自己挣钱的同时,也在尽力扶持着当地人 ,这种扶持不仅是在经济上的扶持,还有医疗,教育等诸多方面的扶持。
华友为当地人修路,拉电线,还给他们打井,解决了饮用水不 健康 的问题,给当地的儿童建造了社区学校,开小诊所为当地人治疗一些小的疾病。
华友钴业刚果金公司在刚果金的员工有3000多人,为当地人提供了大量的就业岗位, 成为中国企业在一带一路投资合作的典范。
当地人一提到华友在刚果金的公司,都是竖起大拇指。
陈雪华深知授人以鱼不如授人以渔的道理,华友在当地建立农场,目的不是生产多少粮食, 而是教给当地人农业种植技术 ,造福一方,这一项目还被联合国列为对非援助项目。
陈雪华说非洲给华友带来了一个可持续的发展,华友也会给非洲现代的知识和技术,会对当地做出应有的贡献。
华友和刚果金的合作是双赢的,华友对于当地的回报赢得了当地人的感激和尊重,也为华友在非洲能够继续发展下去打下了一个很好的基石。
陈雪华用行动证明,无论是商人还是企业家, 唯利是图得不到长远的发展,互惠互利才能双赢。
1、陈雪华:来自桐乡的非洲“淘金者”[N]. 嘉兴日报.2008.001523.
2、风云浙商《陈雪华:要么不做,要做就要做到最好》
3、桐乡发布《华友钴业掌舵人陈雪华:一腔雄心力争世界第一》
4、浙江国际工程《小金属 大情怀——记华友钴业董事长陈雪华》
钴业三巨头跌停 特斯拉抛弃三元技术路线存疑
特斯拉与电池供应商宁德时代(300750.SZ)正商讨在国产特斯拉车型上使用宁德时代不含钴的动力电池。消息一经露出,国内资本市场反应热烈。
2月19日早间开盘,包括寒锐钴业(300618.SZ)、华友钴业(603799.SH)在内的钴业股便迎来跌停,磷酸铁锂电池概念股却掀起涨停潮。
伊维经济研究院研究部总经理吴辉认为,如果特斯拉的那条新闻不叫无钴电池,而是直接叫磷酸铁锂电池,估计市场就不会出现这样的反应。
中关村新型电池技术创新联盟秘书长于清教在接受第一汽车频道记者采访时也表示,钴业三巨头跌停,其实是被特斯拉的报道所“误伤”。
磷酸铁锂路线缘何受青睐
在动力电池应用领域,磷酸铁锂和三元锂电池是最为主流的两大技术路线,前者成本更低、稳定性相对较好,但能量密度也相对较低。
在国内新能源汽车市场爆发初期,磷酸铁锂电池曾占据电池装机量的半壁以上的江山。有数据显示,2016年,我国动力电池出货量接近28GWh,其中超过七成是磷酸铁锂电池。但是,随着我国新能源汽车市场补贴对于续航能力以及单位电池能量密度的强调,国内新能源汽车厂商开始纷纷选择三元锂电池。与前者相比,三元锂电池能量密度更高,能更容易满足政策和消费者对于电动车续航的高需求,所以到2019年前11月,我国动力电池装机量累计达到52.5GWh,其中三元电池的占比就超过了七成。
三元电池成为当前乘用车市场的主流技术路线,但其特征也很鲜明,一是由于采用了钴元素这类贵金属,因此造价也更高,据2月18日国内现货市场的报价,每吨钴的价格在27.6万元~29万元之间不等。其次,其在稳定性上,也不如磷酸铁锂。在乘用车市场,主流车企都选择三元路线,而磷酸铁锂电池更多搭载在商用车上。
在此之前,特斯拉一直选择三元技术路线,而决定在国产车型上选择磷酸铁锂电池,在业内人士看来,主要是出于降低成本的要求。
据外媒报道,特斯拉与宁德时代围绕采购磷酸铁锂电池的谈判已有一年多的时间,磷酸铁锂电池相较特斯拉现在所用的电池,成本要便宜“两位数的百分比”。
虽然成本问题能得到解决,但于清教认为:“特斯拉若大规模应用磷酸铁锂电池,必须解决和提升能量密度的问题!”
从目前来看,三元锂电池的能量密度已经达到了300Wh/kg,而磷酸铁锂与之悬殊巨大。如果要保持现有的续航里程,就必须增加电池组的搭载,那么势必会要求对现有的车内空间设计进行改变,这意味着可能对原有车型的布局进行改造,这显然是马斯克所不愿意看到的。
“所以特斯拉应该是分批次、分车型去应用不同的动力电池,比如在低续航版本上使用磷酸铁锂电池,高续航版上继续选择三元电池。”吴辉分析认为。其与宁德时代的合作后期仍然会涉及到三元电池领域,而从长远看,三元电池还将继续在乘用车市场占据主流。
无钴会成为方向吗?
作为新能源汽车领域的领军企业,特斯拉选择无钴的磷酸铁锂电池,而随着政府对于新能源汽车补贴的退坡,行业对于续航里程的追求理性回顾,会不会进一步驱动无钴的磷酸铁锂电池在乘用车领域的市场地位回归?
在电池材料无法实现突破的背景下,当下包括比亚迪、国轩高科等企业,都在尝试通过各种方式来提升磷酸铁锂电池的系统能量密度。
吴辉认为,特斯拉采用磷酸铁锂路线,可能对于其余厂商有一定的引领作用。动力电池的发展肯定将会一直聚焦在提高能量密度、降低成本以及确保安全上,但并不一定只有磷酸铁锂这一种路线。
宁德时代此前就曾展出了省去电池模组,直接将电芯集成到电池包的CTP(celltopack)高集成动力电池开发平台。据该公司此前披露的数据,和传统电池包相比,CTP电池包省去了电池模组的组装环节,体积利用率提高了15%~20%,零部件数量减少40%,能量密度提升了10%~15%,生产效率提升了50%。但宁德时代的CTP平台应用目前似乎更倾向于三元电池路线。
据吴辉介绍,除了磷酸铁锂,目前业内也有无钴的镍锰酸锂电池等,但由于种种原因并未在动力电池领域获得大规模的落地应用。
“低钴和无钴一直都是大家追求的方向。”一位行业人士告诉记者,但由于高能量密度无钴的技术门槛比较高,是原创性开发,投入高、周期长、有技术诀窍,很多企业又制定了自己三元的技术路线,所以投入比较少。而眼下,刀片电池和CTP是业内都在尝试的方向,目的是使用成熟材料也能提高体积能量密度,同时保证电池的安全。
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。