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三元锂电池材料配方迎革命:少钴成大势 无钴很遥远

2018-07-03 19:16 来源: 观察者网

本文转自:中国汽车报 作者:冯玉婷

近日,日本电池供应商松下宣布,将研发无钴车用级电池。随着电动汽车市场持续火爆,其核心部件动力电池也是“水涨船高”,目前的主流电池——三元锂电池需求量持续增长。作为三元锂电池的正极材料之一,钴由于其稀缺性成为战略性的稀有金属资源,全球66%的钴产量都出自政局不稳定的刚果(金),导致其储量有限、价格攀升,成为新能源汽车发展的掣肘。因此,汽车厂商以及电池企业都在研发降低钴在三元锂电池材料配方中的比例,一些企业甚至已经开始研发无钴电池,只是目前看来,无钴化解决方案尚难以实现。

■ 供不应求钴价上涨

近日,彭博新能源财经(BNEF)发布报告预测,钴的短缺潮可能会提前到来,这一动力电池最昂贵材料的紧缺将在未来5~10年对电动汽车产业产生较大的影响。数据显示,刚果(金)的钴产出占全球钴矿的2/3,亟待发现新的资源产地。另外,不少寡头矿产公司正在大量囤积钴,导致钴更加难以获得。

BNEF一位分析师称:“从目前的情况看,找到新的矿产资源还需要很长时间,如果仅依靠刚果(金)的钴资源,那么到2020年时很有可能出现钴供给危机。”宝马集团表示,正在大力布局电动汽车的汽车制造商都已经意识到供应危机。

值得一提的是,全球最大的新能源汽车市场——中国,市场增速比预期还要快,短时间内将出现一钴难求的局面。分析师指出,如果钴的供应量无法稳步提升,钴价还将急剧上涨,这将对电动汽车市场的发展造成严重的影响。数据显示,自2016年初开始,钴在英国伦敦交易所的价格增长了270%,今年3月再创历史新高。电动汽车金属资源集团主管皮特·迪宁在一封邮件中表示,不管刚果(金)的政局是否会影响钴的出口,现在的高价已经充分体现出钴的紧缺性。

当前,松下一直在设法确保其在钴市场中的稳定供货,业内人士预测,到2018年松下的钴用量将达到近8000吨。此外,宝马、大众、三星SDI、LG化学等企业也都在寻求稳定的供货源,此前大众和宝马希望与钴供应商签订长期合同,但进展并不顺利。中国有色金属工业协会钴业分会秘书长徐爱东在日前举行的中国(青海)锂产业与动力电池国际高峰论坛上特地谈到了终端用户向上游供应商锁资源这一话题。她说:“为了锁住价格,很多企业要同上游供货商签订长达10年的合同,这一行为不太理智,虽然钴市现在很热,但是谁都不能保证现在就是低价。一方面价格锁不住;另一方面,很多钴矿业加入了‘负责任供应链’体系,希望能够实现钴行业可持续的矿产采购。”

■ 高镍低钴大势所趋

面对日益增加的成本,全球电池供应商都在想方设法减少钴在三元电池中的含量,他们更改了电池正极材料的配方比例,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。中国很多动力电池企业也都在布局高镍三元电池。高镍低钴,一方面是为了提高能量密度,另一方面是为了降低成本。

车企也在抓紧研发先进的技术,使钴在电池中的含量进一步减少。目前,比亚迪计划在今年年底前将镍钴锰的比例调整至8:1:1,宝马有望在2021年也采用该配方比例。预计到2020年,该类低钴电池将占到电动汽车电池总量的7%,到2030年这一比例将增长至57%,从而减少电池原材料对电池总价的影响。

显然,松下显得更为激进,希望将钴在三元电池中的含量降至零。松下汽车电池部门的负责人田村坚表示:“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。”作为特斯拉Model 3独家电池供应商,目前松下在美国内华达州的超级工厂中生产电池。松下汽车业务负责人伊藤吉郎谈到,除了在电池技术上尽量减少钴的用量以外,松下还积极同钴的供应商进行协商,希望可以签订长期稳定的供应合同,“从而使公司避免因原材料价格的飙升而遭遇风险。”

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