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无钴电池方案释放出哪些产业信号?

作者:子蕊 来源:电池联盟 发布时间:2020-02-20 浏览:
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在下一代电池技术中,特斯拉与宁德时代释放的无钴电池方案还有多远的路要走?无钴电池对国产特斯拉成本,钴金属材料市场,乃至整个电池产业链会带来哪些影响?

据报道,特斯拉正与宁德时代商讨在其中国工厂使用无钴电池事宜,谈判已进入到了最后阶段。如果合作最终达成,意味着磷酸铁锂(LFP)电池首度进入特斯拉生产线,有望进一步拉低生产成本,相关车型在中国的销量也会增加。

此前,宁德时代的公告透露 ,公司拟与特斯拉以及特斯拉(上海)有限公司签订协议,向特斯拉供应锂离子动力电池产品。供货有效期限为2020 年7月1日至 2022 年6月30日。

受此消息影响,2月19日开盘,A股市场上磷酸铁锂概念爆发,德方纳米、天赐材料等纷纷上涨。而有色钴板块的寒锐钴业、华友钴业、洛阳钼业等则有不同程度下滑。

磷酸铁锂电池回温

在动力电池领域,有磷酸铁锂电池与三元电池两大技术路线。目前乘用车中大多采用镍钴铝(NCA)电池和镍锰钴(NMC)电池等三元电池。和磷酸铁锂电池相比,该种电池的能量密度更高,续航能力更强,但其中的钴元素也是动力电池中最昂贵的金属之一,成本较高。

和三元锂电池相比,磷酸铁锂电池的优点是成本低,安全性能好,但其明显的缺点是能量密度低。随着三元电池的广泛应用,磷酸铁锂电池装机比例逐年下降。

因此,提高磷酸铁锂电池的密度和安全性,降低电池成本成为电池企业的技术研发重点。

今年1月,比亚迪宣布将推出针对中低端车型的“刀片电池”,让磷酸铁锂电池在市场上回温。“刀片电池”能将电池的体积密度提高50%,并减少约30%的制造成本。

宁德时代也一直在研究电池封装技术,以增加电池包的使用效率,降低组装成本。其CTP技术(Cell to PACK),通过减少生产零部件的方式,让电池的能量密度达到200Wh/kg,电池包零部件数量减少40%。

可以看出,磷酸铁锂电池在未来可能会迎来爆发,那此次特斯拉与宁德时代进行无钴电池谈判会给电池产业带来哪些影响呢?

产业链多重影响信号

对国产特斯拉成本的影响方面,如果双方合作成功,或将进一步拉低电池生产成本,提高特斯拉相关车型在中国的销量,有利于整个新能源汽车行业的发展。

对电池产业链的影响方面,据相关机构对未来2-3年特斯拉上海工厂电池需求的测算,以2021年为例,假设特斯拉上海工厂实现25万辆产销量,对应Model 3为18万辆,Model Y为7万辆,按照Model3和Model Y单车分别带电65/80kwh进行测算,2021年特斯拉上海工厂电池需求为17.3Gwh。

对与此相关的公司影响方面,会增加磷酸铁锂正极材料供应商德方纳米、湘潭电化,磷酸铁锂电池制造商宁德时代、鹏辉能源等的订单数量,对于这些企业今后的发展是十分有利的。

对钴金属领域的影响方面,有机构认为不会对钴金属造成重大影响,因为钴属于典型的周期品,供给和需求共同决定了产品的价格,从而影响对应企业的利润。

首先,电动车用钴金属占比并不高,且磷酸铁锂电池针对的主要方向是中低端车型,不会与三元电池形成直面竞争。

其次,电动车需求快速增加,同时带动了三元正极和磷酸铁锂正极的需求,这不仅不会对钴的需求造成压力,反而会推动钴的需求的增加。

最后,90%左右的的钴金属应用在高温合金、硬质合金以及手机电池上,2020年5G手机的更换潮,必然会带动钴金属需求的增长。

下一代无钴电池方案是否可行?

作为动力电池正极材料中的重要元素之一,钴不但可以稳定材料的层状结构,而且可以提高材料的循环和倍率性能。高镍低钴可能会导致电池过热,容易引起燃烧,需要特殊的技术来避免这种风险。而宁德时代的磷酸铁锂电池并不含钴,特斯拉CEO马斯克多次提到降低电池中钴的使用比例,甚至是无钴的电池方案。

有分析师认为,任何替代钴的电池材料新技术都将在10年以后才会出现,并且现在新能源汽车的增长速度远远快于无钴技术研发的速度。

其实,面对日益增加的电池的原料成本,全球电池供应商和车企都在想各种办法减少钴在三元电池中的含量,如将三元电池中镍钴锰或者镍钴铝的配比从6:2:2改为8:1:1。但是,电池镍比例越高,整个正极材料的热稳定性就越差,安全性也会受到影响。因此无钴电池技术一直处于瓶颈期。

松下汽车电池部门的负责人田村坚曾表示,“我们已经大大降低了钴在电池中的含量,钴在三元电池中的比例已经降到3%,现在我们的目标是实现无钴化,这项技术已经在研发当中。”

马斯克曾在推特发文称,他们目前的Model 3汽车电池中,有不到3%的钴,而他们将改进技术,争取在下一代电池中完全抛弃钴。

去年12月,IBM表示其电池研究实验室可能找到了新方法,能够利用从海水中提取的材料,制造一种不含重金属的新型电池,有望取代锂离子电池。新电池采用三种新的专利材料,包括不含钴和镍的正极材料和高闪点液体电解质等。在充电过程中,通过独特的组合,抑制锂金属枝晶形成,降低电池可燃性。IBM表示,这三种成分均可从海水中提取,有效避免开采重金属时造成的环境影响和人力成本。

美国能源部橡树岭国家实验室(ORNL)日前发布一份声明,授予储能初创企业Sparkz公司两项电池技术,许可该公司规模化生产其开发的电池。其中获得许可的一项技术是电池的无钴阴极,而无钴电池目前用于特殊领域,例如锂电池厂商Lithium Werks公司针对海运市场推出了不含钴的电池,其中包括游轮等船舶中使用的电池。

一直以来,都有传特斯拉将自主研发新电池的消息,预计特斯拉会在4月的电池投资人会议上宣布具体信息,让我们拭目以待。

总之,特斯拉与宁德时代进行无钴电池的谈判,会带来电池行业的洗牌。对企业来说,唯有占据新能源电池技术的制高点,才能生存下来。

关键字:动力电池

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