动力锂电池“无钴”之辩

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”在动力锂离子电池。

进入2020年，有关动力锂离子电池新技术的“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，电池性能提升重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。

短时间看，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，其有关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”。

动力锂离子电池的发展路径，一致的意见是以高镍为主（来源：汽车电子设计）

特斯拉已经“明修栈道”，其动力锂离子电池核心智囊、三元材料鼻祖JeffDahn，去年一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公司。

在去年七月，其就宣称在开发无钴三元材料和电池，今年五月中旬，蜂巢能源召开产品公布会，对外公布两款无钴电池。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。

同样也是在五月，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，有关动力锂离子电池“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，面对的价格高、资源少、受牵制的风险。

但在“去钴”的具体路径上，尤其是有关“无钴”短时间内是否真正可行，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。

JeffDahn就认为，目前还没有确凿的证据清楚地表明镍含量高的NCA中要钴。Al、Mn或Mg等元素有关结构稳定性和热安全性等同样具有改善用途。

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，钴的用途很小或几乎没有。

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，蜂巢能源重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”方法并不成熟。

国内正极材料公司容百科技认为，现有三元体系中，钴元素可以起稳定材料结构的用途，钴含量新增能有效减少阳离子混排，降低材料阻抗值，尤其有关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用途。

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，无钴电池还面对材料匹配和革新，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，会面对一定的周期，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，还将面对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八月26-二十七日在深圳机场凯悦酒店举办，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”、“氢燃料动力锂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。

此次论坛上，将邀请国内外主流车企、动力锂离子电池公司、材料公司等产业链多家头部公司技术负责人围绕无钴电池展开探讨，重要探讨方向包括：

●无钴电池是否将是动力锂离子电池未来的主流？

●无钴材料及电池的开发瓶颈及路径

●无钴电池的材料匹配

●无钴材料及电池的产业化难题

●主流车企有关无钴电池的态度和判断