蜂巢科技發(fā)布薄片式無鈷電池 可解決電動汽車三大痛點

近日，蜂巢科技發(fā)布了薄片式無鈷電池，據(jù)了解，薄片式無鈷電池可解決電動汽車里程焦慮、安全性和電池衰減快的三大痛點。

從7%到0 蜂巢無鈷電池如何做到的？

事實上，無鈷材料并非是蜂巢能源的獨創(chuàng)，在無鈷材料的開發(fā)道路上，科學家們已經持續(xù)走了20年。

自從鈷酸鋰成為首個商業(yè)化的正極材料以來，由于鈷的昂貴性和稀缺性，人們就一直在尋找可替代鈷的其它材料。其中，層狀材料鎳錳酸鋰因為能量密度較高，技術可行而被寄予厚望。

去年，蜂巢能源發(fā)布的首款無鈷電池，無鈷材料性能可以達到NCM811同等水平，材料成本降低5~15%，相應帶來的電芯BOM成本可以降低約5%，且會讓材料不受戰(zhàn)略資源影響。

“含鈷比例從最早的鈷酸鋰中的 59%，到目前普遍應用的 NCM523 中的12%，再到下一代NCM811中的7%一直在降低。直到今天，蜂巢能源通過努力將正極材料中的鈷含量減到0，鈷終于被徹底去除。”

楊紅新對騰訊汽車解釋道，蜂巢的無鈷電池是通過單晶無鈷材料技術、疊片電芯設計技術、矩陣PACK設計技術和車規(guī)級AI制造的加持，實現(xiàn)整車續(xù)駛里程超過800公里，以及超過15年120萬公里的壽命。

此次蜂巢本次推出的第一款產品是115Ah，能量密度達到245wh/kg；匹配590標準模組，能夠搭載到目前大部分新的純電平臺上，這款產品的電池包在整車端，能夠實現(xiàn)15年120萬公里的質保；這款產品將在明年6月份推向市場。

第二款產品是 L6 薄片無鈷長電芯，容量226Ah, 正在與長城的一款高端車型做適配開發(fā)，搭載我們先進的矩陣式 PACK 設計，可以實現(xiàn)880公里的續(xù)航。這款產品預計在明年下半年推向市場。

很多人或許有疑問，為什么蜂巢科技能夠在成立的短時間內拿出技術成果？實際上，蜂巢的前身是長城汽車動力電池事業(yè)部。2012年長城成立電池項目組，到2016年成立電池事業(yè)部，再到2018年成立獨立于長城的公司。

目前，蜂巢能源分別在上海、保定、無錫、德國、韓國、日本、印度等地建立了7大研發(fā)中心，首個車規(guī)級AI制造工廠已經于2019年11月在江蘇省常州市金壇區(qū)順利投產。2019年技術研發(fā)人占員工的比例接近50%，研發(fā)費用占銷售收入占比超過40%。

背靠長城的蜂巢正在一步步向行業(yè)開放。4月29日，蜂巢能源與國投招商投資管理有限公司在保定市正式簽署投資協(xié)議，引入國投招商戰(zhàn)略投資，標志著前者全面加快面向全社會開放平臺、開放技術、開放股權的步伐。

動力電池“無鈷化”風口

目前，普遍應用于新能源乘用車的動力電池主要分為兩種：三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，前者含鈷、后者無鈷，除此之外，兩者在成本（車價）、能力密度（續(xù)航）和安全性上存在著區(qū)別。

“鈷”是什么？

鈷是一種稀缺金屬，屬于伴生礦產量少且分布不均。有數(shù)據(jù)顯示，2018年全球探明的鈷儲量僅約710萬噸，其中全球有80%的鈷都分布在剛果（金）、澳大利亞和古巴等國。

2018年上半年剛果（金）政局變動，造成了鈷價大幅波動一度高漲。目前，鈷的價格大概在27萬/噸，并曾經一度達到過80萬元/噸的高位。

同時，鈷是當下鋰電池正極材料重要組成部分，貢獻了正極成本的 30%。在全球目前的鈷元素消耗中，約 50%左右用在鋰電池上，包括車用鋰電池以及消費類電子用的鋰電池。大約每一部iPhone手機大約要用10g左右的鈷，而每一輛特斯拉電動車要用13.68kg的鈷。

盡管近幾年動力電池成本持續(xù)降低，但仍接近整車40%的占比。而鈷作為動力電池的正極材料的一部分，成本占比也達到了30%－45%。

加之鈷材料的單價居高不下且進口供應上不穩(wěn)定，“無鈷”便成為了新能源產品進一步降低成本、以及國內車企化被動變?yōu)橹鲃拥年P鍵風口。

原定于4月進行的特斯拉電池日上，一個重磅內容就是特斯拉自主研發(fā)的無鈷電池的發(fā)布。早在2018年，馬斯克就曾表示，要將下一代電池的鈷含量削減接近為0——彼時鈷在特斯拉電池包占比控制在3%，已經遠低于業(yè)內平均水平。

“無鈷正極材料將會對帶動電動汽車市場的爆發(fā)性增長起到巨大作用。”國際無鈷正極專家、韓國漢陽大學教授宣良國表示。

在德國汽車行業(yè)專家、杜伊斯堡-埃森大學汽車研究中心主任費迪南德·杜登霍夫看來，針對目前國內外對于無鈷電池的研究和設計，將是電動汽車市場達到峰值的關鍵因素。

兩大“無鈷”技術路線

當下，電動汽車仍然被成本、安全、里程焦慮、電池衰減快的三大痛點所困擾，相關行業(yè)研究也主要圍繞著三元鋰和磷酸鐵鋰兩大“無鈷”技術路線。

其一，是以鎳鈷錳（NCM）、鎳鈷鋁（NCA）為主要材料的三元電池技術路線。三元鋰電池能量密度高，可顯著提升電動汽車的續(xù)航里程，滿足車輛的高能量需求，但不得不在安全和使用壽命上做出一定讓步。

無鈷電池就是磷酸鐵鋰電池么？不盡然。蜂巢的無鈷電池是在正極材料中徹底去掉了稀有金屬鈷，使得原來的三元鎳鈷錳酸鋰，變成了二元的鎳錳酸鋰。

根據(jù)三元鋰電池中鎳鈷錳（或鎳鈷鋁）比例的不同，從而生產出不同型號的三元鋰電池，比如 532、622、811等，其中高能量密度的NCM811成為研發(fā)的重點（即鎳：鈷：錳的含量分別為80%、10%、10%）。如今，寧德時代量產的NCM 811電池鈷含量已控制在8%-10%之內，而采用了NCA正極材料的特斯拉動力電池，鈷含量更是不足3%。

今年1月的投資者大會上，特斯拉宣布引入寧德時代作為新的動力電池供應商。由后者提供的磷酸鐵鋰將被用于國產標準版續(xù)航的Model 3，而長續(xù)航版仍將使用LG生產的NCM811鎳鈷三元電池。

其二，是磷酸鐵鋰電池路線，這類電池發(fā)熱量少，安全性好，但續(xù)航里程不盡人意，雖然可以通過結構設計創(chuàng)新來增加電池容量，增加重量所帶來的電耗也將隨之增加。

3月29日，比亞迪發(fā)布了“刀片電池”，其本質上還是磷酸鐵鋰電池。但比亞迪通過結構創(chuàng)新，用CTP的思路提高了成組效率，變相提升了成組后的能量密度，大幅提高了體積利用率，最終達成在同樣的空間內裝入更多電芯的設計目標。相較傳統(tǒng)的有模組電池包，“刀片電池”的體積利用率提升了50%以上，續(xù)航里程可以達到605km。

“刀片電池將改變行業(yè)對三元電池的依賴，讓動力電池的技術路線回歸正道，并重新定義新能源汽車的安全標準?！北葋喌隙麻L王傳福如此表示。作為曾經通過磷酸鐵鋰電池，在國內電池供應領域建立起霸主地位的比亞迪，如今似乎并沒有打算放棄磷酸鐵鋰的技術路線。

無論是三元鋰無鈷路線，還是本身就不含鈷的磷酸鐵鋰路線，這兩大技術路線最終目的都是指向了無鈷成本低、電池體積小、能量和續(xù)航高這些特點，也存在著各自的利弊，這些都需要等待產品推向市場之后的檢驗。