在最近的成都車展上，一款宣布將搭載「無鈷電池」的歐拉櫻桃貓車型，出現在展臺上。

 

無鈷電池到底是什么？

無鈷化概念曾因馬斯克的言論成為熱門話題，但市面上所謂的無鈷電池，已經偏離了本質的概念。「無鈷電池」應為三元材料去鈷后的電池，解決三元材料需要鈷這種昂貴又稀缺的稀有金屬，同時又能因此而提升能量密度。

 

 

這款電池實際只是換了另一種不含鈷的正極材料，不是真正的「無鈷電池」。

與蜂巢能源相比，特斯拉的「無鈷電池」還要更加粗暴，直接將常見的「磷酸鐵鋰電池」改稱為「無鈷電池」。因為，磷酸鐵鋰和尖晶石鎳錳酸鋰一樣，本就不含鈷。

要評判是否是真正的「無鈷電池」，還可以用一個簡單的方法驗證，三元材料去鈷后，能量密度也會提升到一個新高度。但蜂巢115Ah電芯能量密度只有240Wh/kg，只與早期的NCM523差不多，還無法與NCM811的304Wh/kg相比。

實際上，蜂巢能源所采用的尖晶石錳酸鋰也不是一項新材料。它最早在1981年就已制得，雖然現在也有使用，但受到高溫性能、能量密度、循環壽命限制，一直未能取代三元材料。

不過，關于這種材料的缺點，蜂巢能源表示他們已通過陽離子摻雜技術、單晶技術、納米網絡化包覆三項關鍵技術，改善了高溫性能和循環壽命問題，可以實現規模化應用。

真正的「無鈷電池」難度極高

 

一位電池產業資深分析師認為：「實現無鈷是為了降低材料成本，但其實降低的幅度很有限。」蜂巢能源電芯研發中心總經理高飛曾給出具體數值：「無鈷電池可以降低最高10%的成本。」

根據中泰證券研究所整理的數據，2019年三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池每度電的鋰電池材料成本分別為506.2元和356.41元。即使按照高飛給出的10%最高降幅計算，磷酸鐵鋰電池仍有27.8%的價格優勢。

無鈷化路線之所以能一直保持熱度，除了有以上因素外，同時還有另一方面原因：「無鈷」伴隨著「高鎳」，這是當前提高能量密度的主流技術方案。

 

鎳的作用在于提高增加材料的體積能量密度，但鈷含量低的「超高鎳」三元材料會出現鋰鎳混排，從而造成鋰的析出，并且無法抑制鎳的相變，降低循環性能。

鋰電材料全產業鏈龍頭杉杉股份副總裁孫曉東曾表示：「從技術角度講，在鎳鈷錳的比例為8:1:1時，電池300 Wh/kg的能量密度已經達到天花板，這個天花板可能未來10年都無法突破。」

真鋰研究總裁墨柯曾指出，高電壓材料也是限制無鈷化的原因之一：「如果成功去鈷，三元材料鎳鈷錳則變成二元材料鎳錳酸鋰。鎳錳酸鋰是一種5伏級的高電壓材料，對比3.7伏級的三元材料，由于電壓增加，電量也可相應增加。」

 

Manthiram表示：「在現有工廠采用這種工藝應該很簡單。」他們已成立了一家名為TexPower的初創公司，試圖在未來兩年內將無鈷材料推向市場。

誰更像是「下一代電池」？

盡管無鈷化是產業正在著力研究的課題，但在商業化主導的動力電池市場中，性能和成本永遠都是一個需要平衡的因素。在這種背景的引導下，也出現了多極分化的新材料路線。

 

 

「固態」指的是電池面沒有氣體、液體，所有材料都以固態形式存在，從而也避免了液態電池在高溫下面臨的脹氣、熱失控等危險。相比于現有的電池技術，固態電池還具備能量密度高、體積小、柔性化等多項優勢。

不過，固態動力電池想要量產應用還有比較遠的距離。

 

盡管如此，從多家企業的規劃來看，固態電池的商用化似乎已如箭在弦上，只是這根「弦」不知還要繃緊多少年。

伍德麥肯茲負責運輸和流動性的首席分析師Ram Chandrasekaran認為：「汽車制造商也許能在2020年代后期將固態電池應用到汽車上，但它最初可能是展示這項技術的一個窗口，目前還不是一個可行的市場行為。」

至于同樣被研究者青睞、并因寧德時代突然火起來的鈉離子電池，其實早在上世紀八十年代前后就已存在相關研究。但最初正極材料的電化學性能并不理想，發展非常緩慢。2010年之后，一些新正極材料的開發，幫助鈉離子電池在容量和循環壽命方面有很大提升。
 

可以看到，鈉離子電池不是「高鎳」路線的替代產物，它更多是一款經濟型產品。

 

在實際的商業化動力電池市場中，已經度過了追求能量密度的第一階段，以高性價比為目的電池，開始更被市場青睞。磷酸鐵鋰電池裝載量提升也證明了這點，中國北方車輛研究所動力電池實驗室主任王子冬對此表示：「這是回歸理性的做法」。

動力電池能量密度的提升，是邊際效用遞減的過程。在現有的商業應用中，能量密度已不應成為首要關注的因素。蜂巢能源推廣不含鈷的新型電池、馬斯克也多次站臺磷酸鐵鋰，正表現出了當前的市場正需要在性能和成本間，更好的進行平衡。