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电源,新能源相关技术文章蜂巢能源最先公开宣布研发出无钴材料及电池产品的企业蔚来召回 4803 台 es8,召回费用将由宁德时代与蔚来协商而定

电源,新能源相关技术文章蜂巢能源最先公开宣布研发出无钴材料及电池产品的企业

在“去钴”的具体路径上,尤其是对于“无钴”短期内是否真正可行,业内还存在着一定的争议。

续航里程和成本无法和燃油车正面PK,是阻碍电动汽车真正走向消费市场的两大“拦路虎”。

要解决这两大难题,“密码”在动力电池。

进入2020年,关于动力电池新技术的“劲爆新闻”此起彼伏:特斯拉“无钴电池”、通用和LG化学合作推出NCMA四元电池、宁德时代CTP电池、比亚迪刀片电池……

新技术百舸争流,一方面映射出产业正步入技术拐点,另一方面则暗含潜台词:市场倒逼之下,电池性能提升迫在眉睫。

有压力就有动力,放眼全球,电池性能提升主要围绕两大维度展开,一是电池材料体系的革新,二是工艺和结构的优化。

短期看,工艺和结构创新最为现实。无论是宁德时代的CTP、比亚迪的刀片电池,还是蜂巢能源的L6长电芯,都是在现有材料体系基础上的工艺革新和结构优化,其对于体积能量和成本降低有明显效果。

但放眼中长期,如若要进一步突破性能瓶颈,材料体系变革才是“王道”。

蜂巢能源最先公开宣布研发出无钴材料及电池产品的企业

动力电池的发展路径,一致的意见是以高镍为主

特斯拉已经“明修栈道”,其动力电池核心智囊、三元材料鼻祖Jeff Dahn,去年1月就公开发表无钴高镍材料具备可行性的文章,目前,特斯拉第一代低钴(5%)材料已经完成开发,即将量产,第二代无钴材料也在加快开发,预计未来两年内应用到电芯中。

LG化学没有完全明确提出“无钴”,但去钴化的战略已经非常明确。今年初,其宣布和通用汽车合作,计划在2021年量产NCMA电池,该材料体系将钴的占比进一步降低至5%,从而将电池成本降至100美元/KWh以下。

在国内,蜂巢能源是最先公开宣布研发出无钴材料及电池产品的企业。

在去年7月,其就宣称在开发无钴三元材料和电池,今年5月中旬,蜂巢能源召开产品发布会,对外发布两款无钴电池。并称基于其无钴电池,可以实现电动汽车最高达880公里续航。产品都将在2021年下半年推向市场。

同样也是在5月,宁德时代董事长曾毓群对外透露,宁德时代有自己的“无钴”电池技术储备,目前研发进展顺利,正在想办法搞好供应链,因为是一个全新的、颠覆性的产品。”

事实上,对于动力电池“去钴化”,业内已成共识,背后驱动因素在于,既可以实现电池能量密度性能的提升,更为关键的还能摆脱钴作为稀有资源,面临的价格高、资源少、受牵制的风险。

但在“去钴”的具体路径上,尤其是对于“无钴”短期内是否真正可行,业内还存在着一定的争议。

一方声音认为,无钴高镍材料具备可行性。

Jeff Dahn就认为,目前还没有确凿的证据清楚地表明镍含量高的NCA中需要钴。Al、Mn或Mg等元素对于结构稳定性和热安全性等同样具有改善作用。

其团队给出的数据也表明,掺杂Mg和Al的无钴高镍材料安全性好于高镍含钴材料。因此其结论是,在NCA类型的高镍(Ni>90%)材料中,钴的作用很小或几乎没有。

蜂巢能源同样认为无钴可行,其思路是,在常规含钴正极基础上去除钴元素后,离子电导率虽然有所降低,但通过无钴材料本身、电化学体系和电池包的合理设计,应用于电动汽车电池是可行的。

蜂巢能源总裁杨红新介绍,实现突破无钴技术瓶颈,蜂巢能源主要采用了三项关键技术,分别是阳离子掺杂技术、单晶技术和纳米网络化包覆。

具体而言,阳离子掺杂技术可提高材料的上限电压,实现能量密度比磷酸铁锂高40%;

单晶与多晶相比,具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,使电芯寿命比多晶高镍三元高出70%;纳米网络化包覆则能减少正极材料与电解液的副反应,有效改善高电压下的材料循环性能。

另一方的声音则认为,目前三元体系绝对“无钴”方案并不成熟。

国内正极材料企业容百科技认为,现有三元体系中,钴元素可以起稳定材料结构的作用,钴含量增加能有效减少阳离子混排,降低材料阻抗值,尤其对于提高材料电子电导率,改善倍率性能、降低电芯内阻等有其不可替代的作用。

而综合考虑性能和安全因素,通过精细调控高镍材料组分、煅烧温度、烧结气氛,做到相对“无钴”的高镍低钴材料才是可行的。

与此同时,无钴电池还面临材料匹配和革新,例如,目前在电解液匹配上还存在不小的问题。

更为关键的是,电池是一个复杂的体系,新材料的商业化,会面临一定的周期,产品开发完成后还要经历小试、中试、量产等各个阶段的问题。这其中,还将面临一系列已经发现和尚未被发现的问题。

2020先进电池材料集群产业发展论坛将于8月26-27日在深圳机场凯悦酒店举行,此次会议由深圳先进电池材料产业集群主办,深圳市清新电源研究院、高工锂电联合承办。

会议将重点围绕“电池核心关键材料创新技术及产业前景”、“电池制造创新工艺及发展趋势”、“储能与电池回收产业前沿技术”、“氢燃料电池产业态势及技术路线”等多个行业热点内容展开,把脉行业趋向,寻路产业未来。

       责任编辑:pj

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