如果没有特斯拉及其CEO埃隆·马斯克，新能源汽车行业可能会少一半多的话题。稀有重金属——钴作为当下新能源汽车动力电池最重要，同时也是最为昂贵的金属原材料料之一，“钴奶奶”的威名早已是如雷贯耳。近日，当特斯拉引爆无钴电池这一话题，更是掀起了一场行业内的大讨论。

 

  

特斯拉引爆无钴电池话题

 

相关分析报告显示，在过去的一年里，三元电池作为当下最为主流的动力电池，无疑带动了各大电池厂商对钴需求的快速攀升，其中前五大厂就用掉了78%的钴原料，总量超过1.1万吨，宁德时代则是用量第一名的厂商，这当然也包括特斯拉电池合作伙伴松下。此外，还有LG化学、比亚迪、三星SDI。

 

新能源汽车想要在与传统燃油车的竞争中取胜，降低动力电池成本无疑是好办法之一。钴高企的价格，促使各大厂商启动了动力电池去钴化进程，这也是三元电池迈向高镍化，降低钴用量的内在逻辑，所以也就有了特斯拉以及动力电池厂商们追求的无钴电池。

 

备受关注的特斯拉“绯闻”

2月18日，路透社的一则独家报道称，揭露了特斯拉正在与宁德时代商议无钴电池的合作事项，商谈已进行到了最后阶段，双方基本达成采购意向；且有消息人士称，特斯拉已经就该合作与中国的电池厂商进行了为期一年的商讨。

 

特斯拉牵手宁德时代

这则简单但重磅的消息，立刻吸引了行业的关注。一是，行业两大领头羊特斯拉与宁德时代要牵手了。二是，在这篇报道中，还透露了双方商议无钴电池的合作事项。不过，在大家的印象中，动力电池巨头宁德时代的技术和产能涵盖了当前两大动力电池主流路线：三元电池和磷酸铁锂电池。而三元电池含钴毋庸置疑，难道这无钴电池说的是磷酸铁锂？

 

一时间，特斯拉牵手宁德时代、转向磷酸铁锂的声音甚嚣尘上。特斯拉作为全球电动汽车销量最大的车企，其动力电池选择的转向，很可能意味着磷酸铁锂技术路线的重新崛起。这一事件也刺激了敏感的资本市场。两天之内，包括比亚迪、国轩高科在内的磷酸铁锂相关概念股大幅上涨。

 

但这股磷酸铁锂的狂欢并没有持续太久，2月21日，特斯拉上海超级工厂官方账号转发一条抖音视频时称“无钴，不代表一定是磷酸铁锂”，意指无钴电池背后有可能是其他电池产品。前两日股价拉升的磷酸铁锂概念股也在21号出现回落。

 

这段时间以来，华友钴业和寒锐钴业暴跌30%多，有分析指出，市场有点反映过度，钴躺着中枪。一是，三元锂电池还是会接着用，此外钴用在新能源汽车上的量不多，占整个钴量的2%不到，钴主要用在消费电子领域，占比高达50%以上。

 

时间来到3月4日，有国内媒体了解确认，宁德时代今年向特斯拉供应的就是此前传言的磷酸铁锂电池。宁德时代提供的磷酸铁锂电池只用于国产特斯拉Model 3和国产特斯拉 Model Y。且双方初步约定的供货量不少于特斯拉上海超级工厂（一期）规划产能的40%。

 

此外，除磷酸铁锂产品，宁德时代其他技术路线的量产产品也会陆续向特斯拉提供，并会在明年进入国产特斯拉高配产品中。之前热炒的无钴电池目前只是宁德时代提供的一个技术方案，尚未达到量产水平，这也意味着今年内国产特斯拉不会装备宁德时代的无钴电池。

 

无钴电池并不是新概念

2018年5月的最后一天，作为特斯拉电池的独家合作伙伴松下电动汽车电池业务负责人田村健二曾在分析师会议上表示，“我们已经大幅度地减少了钴的使用量。我们的目标是在不久的将来实现钴的零使用，开发正在进行中。”

 

其后，特斯拉创始人埃隆·马斯克发推文表示，特斯拉现有电池的钴使用量不到3%，“新一代电池”将不会使用钴。彼时的特斯拉公司刚不久才表示，使用于Model 3的电池达到了最高的能量密度，同时“显著降低了钴含量”，此外增加了镍含量，并保持了良好的热稳定性。

 

不过，在更早前的2018年1月，在国内举行的一场相关论坛上，中国科学院院士欧阳明高代表国家重点研发计划新能源汽车重点专项总体专家组，从技术角度对电动汽车的进展做了一个评估和展望。他在这次高层论坛上发表主题演讲中也提到，钴和镍都是战略物资，下一步目标——高比能量电池正极主要是无钴无镍材料。

 

高镍低钴成动力电池趋势

 

此外，去年的7月9日，长城汽车旗下子公司蜂巢能源举行产品及战略发布会，面向全球首发了无钴材料和四元材料电芯两款概念性产品。据蜂巢能源介绍，无钴材料性能可以达到NCM811同等水平，但电池材料成本下降5-15%，这样电芯整体综合成本可以降低5%，而且原材料的供应更加稳定、有保障。

 

据悉，现有三元体系的锂离子动力电池中，正极材料的成本占比达到30%~45%。这其中，以523体系为例，钴在其中的占比达20%，作为战略性的资源，钴的价格波动将会直接影响到最终电芯的成本。

 

因此，在以高镍体系为共识的大前提下，包括松下、LG、宁德时代等国际主流动力电池企业都在将低钴及无钴化电池作为下一代动力电池的研发方向。蜂巢能源也是在此背景下发布了全球首款基于无钴材料的电芯产品。

 

不过，业内预计三到五年内，钴含量会继续降到5%左右，然而钴是影响电池倍率等性能的关键，接下来再无钴化，难度将增加，要有一定的技术突破才行。

 

值得注意的是，除了与宁德时代有着无钴电池合作可能。特斯拉的无钴电池路线可能不只这一条，尤其在宣布自研电池之后。

 

2019年，特斯拉先后收购两家电池制造商。先是5月，特斯拉以估值2.18亿美元收购超级电容和电池制造公司Maxwell。同时与“三元正极之父”Jeff Dahn的科学团队合作走上了自制电池的道路。再是10月，特斯拉将加拿大电池制造商Hibar Systems列为子公司，显然已经完成对其的收购。特斯拉凑齐自制电池的最后一块拼图。

 

特斯拉积极布局动力电池

Maxwell具备突出的技术能力，但能否实现商业化量产，设备的可靠性是关键创新和壁垒所在，Hibar将为Maxwell定制生产电池制造设备，帮助Maxwell超级电容中的领先技术工艺成功实现在锂电池领域应用。

 

据兴业证券分析，Tesla自制电池有四大创新：“干电极技术+新型电极材料(高镍无钴正极+预锂化负极)+固态电池+锂电池&超级电容器系统集成”，不过也存在不小难度。产业化较快的可能为前两者，其中干电极技术可降低成本10-20%，提升能量密度至300Wh/kg+，延长电池寿命，但难点在于对设备的耐温、耐摩擦性要求更高。

 

新型正极钴降低，电池成本降低，难点在于提升正极材料结构的稳定性。负极预锂化可提升首圈充放电能量效率，难点在于生产安全性。所以，今年4月特斯拉电池日上是否会公布无钴技术方案仍值得期待。

 

无钴电池能成为主流吗？

三十年河东，三十年河西。动力电池路线之争一直伴随着新能源汽车崛起征程。各大汽车厂商正在努力使得新能源汽车成为主流，但这并不是一件轻松的事，电池技术的提升和成本的下降成为关键。有媒体指出，电动汽车未来的成功可能取决于放弃电池中的一种关键成分：重金属钴。

 

作为锂电池的重要原料之一，钴主要用于三元锂电池的正极材料，它能够明显提升锂电池的能量密度。那么目前无钴电池的研发难点在哪儿呢？

 

据蜂巢能源介绍，无钴化关键技术有两个：一是掺杂无未成对的电子自旋的特定元素，减弱电子超交换的现象，降低Li/Ni混排，提高电性能；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。

 

而作为动力电池“老兵”的磷酸铁锂电池再次获得重视。而业内人士之所以纷纷表示特斯拉会采用宁德时代的磷酸铁锂电池，和CTP技术也不无关系。在德国法兰克福国际车展上，宁德时代首次推出了CTP高集成动力电池开发平台。

 

这种技术省去了电池模组的组装环节，直接将电芯集成到电池包。根据官方消息称，CTP技术比传统的电池包体积利用率提高了约15%~20%，能量密度提升了约10%~15%，而且大幅度的降低了电池的生产制造成本。

 

 

电池技术未来路线未定

 

而就在日前，工信部发布《新能源汽车推广应用推荐车型目录》（2020年第2批），其中搭载了“刀片电池”的比亚迪汉EV/DM车型赫然在列。资料显示，该车型上的“刀片电池”采用磷酸铁锂体系，系统能量密度虽仅为140wh/kg，但NEDC续航里程最高可达605km。

 

目前，随着国内比亚迪刀片电池和宁德时代CTP技术的突破，磷酸铁锂能量密度已得到大幅的提升。采用最新技术的磷酸铁锂电池能量密度已可达200Wh/kg，该数据甚至已接近部分三元锂电池。

 

此外，此前一直潜心研发磷酸铁锂电池的国轩高科也于近日高调宣布，其采用最新技术的磷酸铁锂电池能量密度在试验阶段已可以达到200Wh/kg。

 

物以稀为贵，钴的稀缺导致价格高企，这种局限无疑会促使行业寻求新的替代元素。现在谈及无钴电池，有点像大家一直以来吹捧的固态电池，但依然是“千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面”的意思。

 

但动力电池无钴化的重要性不言而喻，它不只是搅局这么简单，亦会对动力电池行业格局产生重大影响。不过电池技术革新离不开安全，相比于能量密度、成本等性能指标，安全才是第一位的。

 

总的来说，在新一代的技术问世并且正式被采用之前，钴依然会是电池的关键构成，而技术得到提升的磷酸铁锂，也依然前途光明。

 

 

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