无钴，能否掀起动力锂电池革命？

“假如把成本、安全和寿命问题都解决了，无钴电池对行业的影响会非常大。”

五月十八日，蜂巢能源在线公布了两款动力锂离子电池产品——115Ah容量无钴电芯和L6薄片无钴电芯。据悉，这两款产品将于明年落地，蜂巢能源也将由此成为全球首家成功研发无钴电池的动力锂离子电池厂商。

“含钴比例一直在降低，从最早的钴酸锂中的59%，到目前应用广泛的NCM523（镍钴锰比例为5:2:3）中的12%，再到下一代NCM811中的7%，直到今天，正极材料中的钴含量减到0，钴终于被彻底去除。锂离子电池行业迎来一个全新的品类——无钴电池。”蜂巢能源总裁杨红新在公布会上介绍，蜂巢能源无钴电池已达到量产条件，将实现整车续驶里程超过800公里，超过15年120万公里的使用寿命。

钴作为稀缺资源，价高量少，占据了动力锂离子电池正极材料30%的成本。因此，低钴、无钴一直是动力锂离子电池车厂商研发的重点。

主流公司密集研发

事实上，无钴材料并非是蜂巢能源的独创，在无钴材料的开发道路上，科学家们已经持续走了20年，主流动力锂离子电池厂商，如LG化学、松下电池、宁德时代都在进行低钴和无钴研发。

在宁德时代日前召开的2019年业绩说明会上，董事长曾毓群透露，宁德时代有自己的无钴电池技术储备，目前研发进展顺利，“因为是一个全新的、颠覆性的产品”，目前正想办法完善供应链。此前特斯拉CEO马斯克也曾多次提到降低动力锂离子电池中钴的比例，争取在下一代电池中完全抛弃钴。

蜂巢能源抢先一步推出无钴电池并不容易，其无钴电池是去掉镍钴锰电池中的钴材料，用镍锰酸锂代替。“镍锰酸锂材料能量密度较高，被寄予厚望。虽然理论早就有了，但我们更关注可量产性。”杨红新坦言，无钴化要解决镍锂混排、循环性能等问题。“蜂巢能源通过阳离子掺杂技术、单晶技术和纳米网络化包覆三大‘黑科技’解决了上述问题。材料开发成功后，电芯层面还要进行整个体系开发，通过对电解液、负极材料以及其它辅助材料添加剂的设计优化，不断验证，突破这些技术瓶颈，使体系成熟、定型，达到量产条件。”

官方信息显示，蜂巢能源此次公布的无钴电池性能优越。第一款产品是基于590模组的电芯设计，容量为115Ah电芯，能量密度达到245wh/kg，该产品是在通用化电芯尺寸基础上完成的，能够搭载到目前大部分新的纯电平台上，在整车端能够实现15年120万公里超长使用寿命，将于2021年六月份推向市场；第二款是L6薄片无钴电芯，容量为226Ah,目前这款产品正与长城汽车一款高端车型做适配性开发，可实现880公里的超长续航，预计在2021年下半年推向市场。

杨红新透露，蜂巢能源无钴电池未来在整车的应用场景非常广泛。“除了国内市场外，我们还在积极拓展欧美高端市场，目前有两家欧洲客户正跟我们积极接触。”

有助于提升电动汽车综合性能

“在目前全球钴元素消耗中，一半左右用在锂离子电池上，包括车用锂离子电池和其它消费类电子。每部iPhone手机要用10g左右钴，而每辆特斯拉电动汽车要用约13.68kg。”杨红新表示，随着新能源汽车的迅猛发展，钴的需求量持续激增，假如不考虑回收，2026年钴将供不应求，有限的钴元素资源，无法支撑新能源汽车无限的发展空间。

资料显示，全球陆地钴的储量约为710万吨，其中80%的钴分布在刚果（金）、澳大利亚和古巴等国。作为稀缺资源，钴价格从8万元/吨涨到最高60万元/吨。杨红新表示，行业对无钴期望极高，将有效降低动力锂离子电池成本。

钴是动力锂离子电池正极材料中的重要元素之一，不但可以稳定材料的层状结构，还可以提高材料的循环和倍率性能。电池无钴，如何保障电动汽车的安全和性能？

杨红新介绍称，无钴电池产品已通过国标和欧标的全部安全性测试，其安全性能优于目前的高镍三元电池。公布会测试视频显示，普通高镍三元电池在140℃高温静置结束半小时后起火，而无钴电芯在150℃高温静置结束半小时后未发生起火现象。

在杨红新看来，仅掌握无钴材料还不够，叠片设计工艺可使无钴电芯在能量密度方面再提升5%，循环寿命再提升10%。因此，此次蜂巢能源公布的无钴电池兼具高安全、高能量和高寿命的特点。数据显示，蜂巢能源无钴电池的循环寿命在DOD为92%时达2500个循环，优于高镍三元电池；同时，长续航性能支持单次充电可行驶880公里，为目前电动汽车行业已知量产车型中最高续航里程。

动力锂离子电池技术“百花齐放”

此前，业内对蜂巢能源的关注并不多。杨红新笑称，他们是“锂电新势力”。据了解，蜂巢能源前身是长城汽车动力锂离子电池事业部，自2012年起开展电芯的预研工作，2018年独立为蜂巢能源，业务涉及下一代电池材料、电芯、模组、电池系统、BMS等的研发和制造。

原国家863电动汽车重大专项动力锂离子电池测试中心主任王子冬表示，蜂巢能源要在降成本工艺研究上，进一步挖掘潜力，使其接近磷酸铁锂，在无钴的情况下，把电压平台、能量密度和克容量拉高，来稀释镍材料的成本影响。“假如把成本、安全和寿命问题都解决了，无钴电池对行业影响会非常大。”

目前动力锂离子电池行业重要采用两种技术路线，一种是以镍钴锰、镍钴铝为重要材料的三元锂离子电池，其能量密度高、续航里程长，可满足车辆高能量要求；另一种是磷酸铁锂离子电池，其安全性好、成本低，但续航里程不尽人意。

随着技术的进步，动力锂离子电池产品持续创新攻关，行业已呈现“百花齐放”态势。今年三月，比亚迪正式推出磷酸铁锂“刀片电池”，其体积利用率相较于模组电池包提升了50%以上，续航里程达到高能量三元锂离子电池同等水平；宁德时代CTP技术也一直是业内关注的“黑科技”，不仅能应用于磷酸铁锂离子电池上，未来也可能应用于三元锂材料，其能量密度可以达到250wh/kg以上；固态电池的研发也在加快推进中。此外，特斯拉推迟到六月举办的“电池日”上会放什么“大招”，也备受行业关注。

业内人士认为，动力锂离子电池厂商的竞争已日趋白热化，但电池技术路线最终都指向了无钴化、更低成本和更高性能。动力锂离子电池的发展也将提升电动汽车产业市场化水平。