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三元锂电池电动汽车电池能用几年?电动汽车要想实现动力电池无钴化,还需要多久?
时间:2020-06-29 13:44:10

尽管车企从成本等角度出发,正大力研发无钴电池,但在目前的技术条件下,电动汽车要想实现动力电池无钴化,还有待进一步观察。

当前,不少车企提出了无钴电池规划并着力于研发相关产品。如特斯拉早在两年前就向外界表示,将逐步减少甚至取消电池中的钴含量。5月18日,蜂巢能源科技有限公司则发布了两款新型无钴动力电池产品。据了解,这两款电池产品将于明年落地。

有分析指出,尽管车企从成本等角度出发,正大力研发无钴电池,但在目前的技术条件下,电动汽车要想实现动力电池无钴化,还有待进一步观察。

降低成本

麦肯锡咨询公司发布报告称,全球电动汽车的产量在2025年将会从2017年的320万台增至1300万至1800万台,增长3~5倍。

当前,电动汽车市场呈现爆发式增长,直接带动动力电池的规模快速增长,动力电池行业的发展已经得到业内广泛关注。据高工产研锂电研究所预测,2020年中国汽车动力锂电池产量将达到141吉瓦时(GWh),产业规模将超千亿元人民币。

目前,电动汽车最常用的两种锂离子动力电池主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池。前者能量密度高,续航能力强;后者安全性好,成本更低。作为三元电池正极材料中最昂贵的“一元”,钴的作用主要是稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能。由于磷酸铁锂电池本身不含钴,业内说的“无钴”通常指的是三元锂电池的去钴化。

研究称,因为钴的使用,正极材料超过三元锂电池成本的40%。一旦低钴或无钴的三元锂电池量产,成本可降低30%。

正因如此,为了降低成本,众多车企考虑减少钴的使用或者研发无钴动力电池。早在2018年5月,特斯拉公司创始人埃隆·马斯克就表示,该公司计划从用于汽车和固定型蓄电池的电池中减少直至完全不用钴。国内动力电池企业宁德时代等也提出了研发无钴电池的相关计划。

摆脱依赖

随着电动汽车的迅猛发展,对钴的需求持续激增。据中信证券评估,2020年全球钴消费量将增长11.1%至14.8万吨,到2025年全球用钴将达到20.5万吨。

有专家表示,如果不考虑回收,2026年钴将供不应求,有限的钴资源将无法支撑电动汽车未来的发展空间。

目前,全球钴资源分布较为集中,且储量分布非常不均衡。美国地质调查局公布的数据显示,2017年全球钴储量约为710万吨,主要分布在刚果(金)和澳大利亚,分别达到总储量的49%和16.8%。钴的主要产出来自刚果(金)。2017年全球钴产量为11.1万吨,其中刚果(金)的产量达6.4万吨,占世界总产量的58%。

而欧洲、中国和美国这三个全球电动汽车最主要的市场,都没有多少钴矿。“中国钴资源比较贫乏,每年钴的生产量不过几千吨,使用量却达几万吨,所以基本依靠从非洲国家进口,但这些国家政治局势不太稳定。”清华大学核能与新能源技术研究院研究员徐盛明说。“新能源汽车产业发展很快,钴一直供不应求。”

由于钴矿的分布具有非常明显的地缘性,使得具备资源禀赋的国家拥有很大的定价权。而这些国家的宏观政策和产业经济会极大地影响钴的市场价格。

一方面,2018年3月,刚果(金)总统签署新矿业法,铜和钴的矿业税税率均从2%提高至3.5%,从当年6月开始实施。2018年12月3日,刚果(金)政府再次宣布钴为战略金属,将钴的矿业税税率进一步提高至10%。

另一方面,刚果(金)作为钴矿的最主要生产国,其国内政局长期不稳定。如在刚果(金)东部地区,种族矛盾和各类武装力量对矿产资源的争夺更加剧了该地区局势的动荡。这些都会影响钴矿的稳定供应,增加市场上钴价的波动,从而将影响进一步传导至电动汽车市场。

因此,车企大力推动三元锂电池无钴化,除了有降低成本的考量外,与目前三元锂电池对钴资源的高度依赖也不无关系。

技术有待验证

尽管以特斯拉为首的电动汽车车企在推动动力电池无钴化上雄心勃勃,但要完全实现无钴化,不仅要寻找能够替换钴的新材料,而且还要在技术上有更大的突破。

有专家表示,目前还未找到新材料可以更好地替代钴的稳定作用,只有尽可能降低钴的用量。

为解决潜在的钴短缺问题,部分动力电池厂商在通过提升镍的比重,以提升电池能量密度,来降低钴的使用量。但是高镍材料由于技术门槛高,生产难度大,对企业的科研能力和研发投入都提出了更高要求,短时期内难见成效。据了解,日韩锂电企业如松下、LG化学以及三星SDI等,都在积极攻关高镍材料电池,但进展并不顺利。

值得一提的是,特斯拉虽然一直声称要停止使用钴,但短期内仍将与其他电动汽车车企争夺全球有限的钴产能。有媒体披露,为了确保上海超级工厂的钴供应,特斯拉已与能源巨头嘉能可商谈长期供货协议。

此外,目前已向外界公开的无钴电池,在推广应用方面还存在一定的限制。业内人士指出,即使是低钴的三元锂电池,要实现大规模商用,最快也要两三年后。

毫无疑问,动力电池无钴化,不仅影响电动汽车市场,对动力电池行业也将产生深远影响。其中,部分上游的钴原料企业、中游的正极材料厂商以及下游的三元锂电池公司都将面临重新洗牌。

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