钜大LARGE | 点击量：426次 | 2023年04月11日
首款无钴电池正式量产装车，电池性能和供应安全求得新解法
八月二十九日，全球首款搭载无钴电池的新能源汽车——欧拉樱桃猫公布。
这标志着首款无钴电池正式量产装车阶段。
这款无钴电池包的供应商就是近期风头正劲的蜂巢能源。
蜂巢能源无钴电芯
电池的发展是个平衡艺术，在性能方面，要平衡安全、能量密度和成本；供应方面，要平衡原材料供应安全，可持续性和成本。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
电池公司面对的共同问题是，如何在成本更低的情况下，做出性能更均衡，且符合车用标准的电池。
借着蜂巢能源无钴电池的量产装车，《电动汽车观察家》梳理下我国几家代表性公司，现阶段解决上述问题的方法：CATL采用的是CTP（celltopack，无模组电池包）和钠离子电池；比亚迪方面，采用刀片电池（也是CTP方法）和磷酸铁锂技术；而蜂巢则采用的CTP和无钴电池技术。
比较这些技术路线，《电动汽车观察家》发现，比亚迪和CATL都采用了能量密度更低的正极材料，虽然解决了成本和供应安全，但是牺牲了产品的性能；蜂巢选择的方法，在兼顾成本和供应安全的同时，能够做到能量密度牺牲最小、甚至接近无损。
1、樱桃猫首亮相，后续车型逐步亮相公布
要了解无钴电池到底如何，要看看樱桃猫的各项性能。
樱桃猫定位A＋级SUV，搭载的无钴电池包的总电量为82．5kWh，系统能量密度170Wh／kg，常温工况续驶里程600＋公里，续驶里程在我国同类产品中处于前列。
长城欧拉樱桃猫——搭载无钴电池的首款车型
性能方面，樱桃猫5秒内可实现整车百公里加速；防水性能达到IP67；低温情况下，能量保持率高，加热速度快。
蜂巢能源董事长兼CEO杨红新介绍说，他们的无钴电池包可以实现每小时49℃的加热速率，也就是说从－20℃把电池加热到常温，只要不到半个小时。
据蜂巢方面的介绍，无钴电池包经过了全面的性能和零部件安全测试。杨红新表示，蜂巢能源的无钴电池在国标和特别的安全测试方面，例如底部球击、踩踏、锤击、侧柱碰、电池包、内部冷却液泄漏、电化学腐蚀、碎石冲击等方面，全部达到了最高标准，远超国家标准的要求。
此外，无钴电池包顺利通过了150℃的热箱、140％SOC的过充等系列安全测试，还获得EC62660－3／GBT31486－2015／GB38031－2020／UL2580等多项认证。
在低温性能方面，无钴电池也有明显提升。蜂巢能源第二代无钴电池的快充倍率提升到1．6c也就是从现在的45分钟充到80％，降到30分钟以内冲到80％，进一步拓宽无钴电池的应用场景。
基于此，蜂巢能源无钴电池覆盖范围，从A00级到B＋级，续驶里程覆盖400—800公里以上车型。
资料来源：蜂巢能源
不过要说明的是，蜂巢第一代无钴电池包并未选择CTP技术，采用的是meb标准的模组。接下来，蜂巢能源还会采用大模组和CTP技术，进一步提高电池包的体积能量密度，并提高安全性。
明年还会看到其它无钴电池车型消息。据杨红新介绍，长城体系内，目前确定了两款搭载无钴电池的车型，一个是欧拉品牌，一个是沙龙品牌；"长城体系外，吉利商用车将有一款皮卡；还有两家新势力公司在沟通，有望定点。"
除了我国自主品牌，日本和德国也有几家车企在测评蜂巢的无钴电池。
目前，蜂巢能源已经规划了10GWh无钴电池产量；到2025年，无钴电池的产量将超过50GWh，并实现和三元电池共线生产。
了解了蜂巢能源无钴电池的基本情况后，来看下我国电池公司在平衡电池性能和供应安全时，做了怎么样的选择。
2、比亚迪的路线：CTP和磷酸铁锂
以比亚迪为代表的公司，开始大规模回归到磷酸铁锂路线。
作为最直接降低成本，且供应安全的技术路线，目前我国大批车企和电池公司跟随，搭载磷酸铁锂电池的车型迅速上升。
磷酸铁锂材料供应安全、成本不高、循环寿命长，但是能量密度低，比亚迪为了解决这一问题，采用CTP（无模组）刀片电池进行结构进行优化，电池包空间利用率达到60％以上，但是材料本质能量密度低的特点并未解决，这就划定了上限。
比亚迪刀片电池的代表作就是比亚迪汉。比亚迪已经公布了纯电动全系"佩刀"的计划，比亚迪的全部产品都会陆续搭载刀片电池。
根据2020年的合格证数据，比亚迪汉所用的刀片电池，单体能量密度在166Wh／kg左右，电池系统的能量密度能够做到140Wh／kg。
目前看，磷酸铁锂电池已经量产的电芯能量密度最高在200Wh／kg，仍然明显低于三元电池的能量密度。
由于电芯能量密度较低，成组后的电池包能量密度只会更低，长期发展来看优势并不明显。
3、CATL路线：CTP和钠离子电池
为了提升能量密度，CATL也采用CTP技术，来提升电池包的能量密度并降低成本。
在材料层面，CATL改弦更张，绕开锂公布了钠离子电池。
钠的资源够丰富，原材料供应不存在问题；电池安全性高，能做到针刺、挤压、过充、过放等安全项目测试中做到不起火不爆炸；但是短板在产业链不完善，并且电芯本身能量密度不高。
锂本身并不稀缺。根据USGS数据，全球锂资源总量为8600万金属吨（折LCE约4．58亿吨），而未来随着勘探的深入，锂资源储量有望继续新增。但是，全球锂资源的分布并不均匀且高度集中，南美盐湖"锂三角"以及澳洲锂矿合计占全球锂资源储量的65％。
为了减少对锂的需求，CATL公布了钠离子电池。
根据CATL公布会上的数据，他们第一代钠离子电池的单体能量密度为160Wh／kg，第二代在200Wh／kg。
就目前的数据来看，钠离子电池单体能量密度低于磷酸铁锂电池。
CATL为了解决这个问题，采用钠离子和锂离子混搭的方式，来弥补电池包能量密度不足的短板。
目前推测，大概率采用的是三元锂电池和钠离子电池混搭的方式。
CATL采用钠离子，可以平衡成本、安全和供应安全等，但是钠离子电池能量密度，现阶段比磷酸铁锂还低。值得注意的是，混用时钠离子电池采用越多，电池包能量密度就越低。
现阶段比亚迪和CATL的方法，本质上是通过牺牲电池能量密度，即电池性能，来平衡成本和供应安全，而且短时间内两种技术能量密度的天花板都比较低。
4、蜂巢的CTP和无钴电池路线
蜂巢能源除了采用业内近期比较流行的CTP电池包方法外，在材料层面，蜂巢考虑从三元电池中去除钴元素。
蜂巢能源的无钴电池包
这并非新思路。早在2018年，松下宣布正在开发无钴电动汽车电池。TSLACEO马斯克在社交媒介上表示，在TSLAModel3的电池中，含钴量已经降到不到3％。他们将继续改进技术，争取在下一代电池中完全抛弃钴，但是目前仍未看到有产品落地。
蜂巢能源却是全球首个落地无钴电池的公司。
目前，蜂巢能源量产的无钴电芯H能量密度在240Wh／kg，以及2023年SOP（StartOfProduction，小批量生产阶段）的无钴Hplus可以做到250Wh／kg，明显高于磷酸铁锂和钠离子电池。蜂巢能源的无钴电池基本可以在较小、甚至接近无损能量密度情况下通过去除钴，从而降低原材料成本。
樱桃猫搭载的无钴电池包能量密度，目前做到170Wh／kg，远高于磷酸铁锂电池140Wh／kg的水平。
根据杨红新介绍，蜂巢能源后续无钴电池将采用CTP或者大模组的形势，电池包能量密度有望超过180Wh／kg。
此外，在安全性方面要高于目前的高镍三元电池。可以通过150℃的热箱实验、140％SOC的过充实验，以及2mm的浅层针刺实验。
在原材料材料可持续性方面，钴的供应比锂更为紧张。全球已探明的钴矿储量大约700万吨。要了解，镍、锰、铝等矿产都是数十亿乃至百亿吨级别的储量，两相比较，可以看出钴属于非常稀缺的金属。按照2019年全球14万吨的开采量计算，钴还可以开采约50年。
我国的钴储量更少。我国已探明的钴储量仅为8万吨，占全球总储量的1．14％。这就意味假如没有无钴方法，我国就只能依赖进口。
钴的另一问题，在于产地非常集中，重要在刚果、澳大利亚和古巴，且集中在嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源等几大矿业集团手中，导致下游议价能力较弱，在价格上涨期，价格很可能远超电池公司的承受能力。
当然，蜂巢能源不是唯一一个深耕无钴电池的公司，韩国、美国的材料科学家都在研究无钴正极材料，许多研究人员认为钴的问题基本得到解决。
CATL对无钴电池的规划，则是放在2024年左右。
资料来源：CATLppt
总结上述路线可以发现，比亚迪和CATL都采用了能量密度更低的正极材料，虽然解决了成本和供应安全，但是牺牲了产品的性能；蜂巢选择的方法，在兼顾成本和供应安全的同时，能够做到能量密度牺牲较小，最大程度保留了三元电池能量密度的优势。
蜂巢能源迈出的这一步似乎更加有优势。
当然，要明确的是，无钴电池作为一个全新的解决方法，其可靠性还要时间来验证。
——END——
