三元锂电池，低钴很有戏

电车资源讯：

由于在矿石中检测出过量放射性元素铀,日前,国际矿业巨头嘉能可决定暂停其位于刚果民主共和国(以下称刚果(金))的钴矿出口,导致国际钴价反弹。IHS Markit市场咨询机构预测,这将导致电池原材料价格迅速回升30%左右。

近年来,随着全球电动汽车市场不断升温,三元锂电池需求量大增。钴是三元锂电池中重要的正极材料之一,但资源稀缺,自2017年以来价格不断攀升。一方面是钴价不断上涨,另一方面是补贴渐退,三元锂电池正极材料“高镍低钴”成为必然的发展趋势。继松下和特斯拉研发低钴电池之后,近日,化工巨头巴斯夫和庄信万丰表示,一项新的电池技术可以显著降低钴含量。

钴价水涨船高供应难保障

在嘉能可宣布其位于刚果(金)的钴矿因为铀含量过高而暂停出口后,凯投宏观调研公司随即发布一份报告预测,这将使钴价在2019年年中达到每吨7万美元。

凯投宏观一位分析师指出:“鉴于这一事件的进展,我们正提高对钴价的短期预测。到明年年中之前,钴市场将比我们预期的更为紧张。”凯投宏观预计钴价将进一步走高,到2020年底将达到每吨8万美元,主要得益于电池需求的增长。

今年迄今为止,嘉能可在其位于刚果(金)的矿山共生产了2.57万吨钴。今年7月,该公司曾表示预计到2019年第一季度末,其年产量将达到4万吨。这个数字占全球总产量的1/3。刚果(金)生产的钴占全球总产量60%以上,这一比例将在未来5年继续上升。

降低三元电池中的钴含量将有助于减少对刚果(金)钴矿的依赖。刚果(金)政局动荡,且该国存在非法使用童工和采矿工作环境恶劣等商业道德问题,也让跨国公司十分头疼,包括与当地有业务往来和商业关系的宝马和大众汽车集团等汽车制造商。目前,上述涉事跨国公司的供应链端正在受到本国监管部门的严格审查。

从20%到10%再到4%

随着新能源汽车在全球多个地区方兴未艾,钴的采购价格攀升,成为新能源汽车发展的掣肘。多家汽车厂商以及电池企业都在研发新技术,试图降低钴在三元锂电池材料中的比例。

目前,市场上三元锂电池正极材料镍钴锰/铝的比例多为5:2:3或者6:2:2。业内人士指出,未来三元锂电池正极材料镍钴锰/铝的比例将朝着8:1:1方向发展。

近日,美国麻省理工大学博士、科技型创业者肯纳·沙辛表示,他和其研发团队开发了锂离子电池的创新技术,该技术可以减少锂离子电池中钴元素的含量。他发明的新材料可将锂电池正极中钴的占比从近20%降至4%,从而使电动汽车的成本大幅下降。

据肯纳·沙辛称,其研发的锂离子电池技术可以在未来几年内提升电动汽车的性能。上述技术创新的主要特点是减少了对钴元素的使用,因此可以降低成本以及对该元素的依赖。据了解,肯纳·沙辛的创新技术,主要通过将钴元素插入电池正极化学结构内的特定空间,以减少该元素的使用。

如果这一技术得到认可和大规模使用,不仅可以提高电动汽车的性能,同时也能缓解对钴元素的需求依赖。目前,巴斯夫和庄信万丰都在采用肯纳·沙辛团队提供的电池技术。肯纳·沙辛的新发明可用于多种类型的镍基电源组,据悉,该技术已在美国、欧盟、中国和日本等主要电池制造市场获得专利。

特斯拉、松下致力于无钴化

实际上,早在今年7月,特斯拉与其电池供应商松下就曾表示,已经成功研发出新型动力电池,在原材料配比上能够将钴含量减半,相比当前的电池技术将大幅缩减制造成本。松下预计,该技术将在未来2～3年内在量产车中应用。

在最近的技术成果中,松下将三元锂电池内镍钴铝正极材料中的钴含量减少至10%,并进一步缩减了成本。松下方面也表示会在经过严格的评估过程后再推行量产计划。松下汽车电池业务负责人田村健二表示:“我们已经大幅降低了钴的使用量,并希望在不久的将来推出无钴电池,目前研发已在进行中。”

特斯拉方面表示,其最新车型Model 3采用的电池在减少钴含量以及增加镍成分的基础上,依然能够实现优异的热稳定性。今年6月,时任特斯拉首席执行官的马斯克还表示:“我们认为可以将电池中的钴含量降至零。”

特斯拉减少电池中钴的使用量,有利于其控制电池总成本。马斯克曾表示,该公司的目标是到2019年将每千瓦时电池包的成本降至100美元以下。而彭博新能源财经此前曾预计,在2025年前,电池包的单体均价不会降至100美元以下。如果特斯拉能做到这一点,它将比行业基准提前数年。在电池成本上保持优势,对于特斯拉而言非常重要。