sun3.com:蜂巢科技发布薄片式无钴电池 可解决电动汽车三大痛点

若安丶 · 2020-05-21 15:14:08 ·出行

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近日,蜂巢科技发布了薄片式无钴电池,据了解,薄片式无钴电池可解决电动汽车里程焦虑、安全性和电池衰减快的三大痛点。

近日,蜂巢科技发布了薄片式无钴电池,据了解,薄片式无钴电池可解决电动汽车里程焦虑、安全性和电池衰减快的三大痛点。

从7%到0 蜂巢无钴电池如何做到的?

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。

自从钴酸锂成为首个商业化的正极材料以来,由于钴的昂贵性和稀缺性,人们就一直在寻找可替代钴的其它材料。其中,层状材料镍锰酸锂因为能量密度较高,技术可行而被寄予厚望。

去年,蜂巢能源发布的首款无钴电池,无钴材料性能可以达到NCM811同等水平,材料成本降低5~15%,相应带来的电芯BOM成本可以降低约5%,且会让材料不受战略资源影响。

“含钴比例从最早的钴酸锂中的 59%,到目前普遍应用的 NCM523 中的12%,再到下一代NCM811中的7%一直在降低。直到今天,蜂巢能源通过努力将正极材料中的钴含量减到0,钴终于被彻底去除。”

杨红新对腾讯汽车解释道,蜂巢的无钴电池是通过单晶无钴材料技术、叠片电芯设计技术、矩阵PACK设计技术和车规级AI制造的加持,实现整车续驶里程超过800公里,以及超过15年120万公里的寿命。

此次蜂巢本次推出的第一款产品是115Ah,sun3.com:能量密度达到245wh/kg;匹配590标准模组,能够搭载到目前大部分新的纯电平台上,这款产品的电池包在整车端,能够实现15年120万公里的质保;这款产品将在明年6月份推向市场。

第二款产品是 L6 薄片无钴长电芯,容量226Ah, 正在与长城的一款高端车型做适配开发,搭载我们先进的矩阵式 PACK 设计,可以实现880公里的续航。这款产品预计在明年下半年推向市场。

很多人或许有疑问,为什么蜂巢科技能够在成立的短时间内拿出技术成果?实际上,蜂巢的前身是长城汽车动力电池事业部。2012年长城成立电池项目组,到2016年成立电池事业部,再到2018年成立独立于长城的公司。

目前,蜂巢能源分别在上海、保定、无锡、德国、韩国、日本、印度等地建立了7大研发中心,首个车规级AI制造工厂已经于2019年11月在江苏省常州市金坛区顺利投产。2019年技术研发人占员工的比例接近50%,研发费用占销售收入占比超过40%。

背靠长城的蜂巢正在一步步向行业开放。4月29日,蜂巢能源与国投招商投资管理有限公司在保定市正式签署投资协议,引入国投招商战略投资,标志着前者全面加快面向全社会开放平台、开放技术、开放股权的步伐。

动力电池“无钴化”风口

目前,普遍应用于新能源乘用车的动力电池主要分为两种:三元锂电池和磷酸铁锂电池,前者含钴、后者无钴,除此之外,两者在成本(车价)、能力密度(续航)和安全性上存在着区别。

“钴”是什么?

钴是一种稀缺金属,属于伴生矿产量少且分布不均。有数据显示,2018年全球探明的钴储量仅约710万吨,其中全球有80%的钴都分布在刚果(金)、澳大利亚和古巴等国。

2018年上半年刚果(金)政局变动,造成了钴价大幅波动一度高涨。目前,钴的价格大概在27万/吨,并曾经一度达到过80万元/吨的高位。

同时,钴是当下锂电池正极材料重要组成部分,贡献了正极成本的 30%。在全球目前的钴元素消耗中,约 50%左右用在锂电池上,包括车用锂电池以及消费类电子用的锂电池。大约每一部iPhone手机大约要用10g左右的钴,而每一辆特斯拉电动车要用13.68kg的钴。

尽管近几年动力电池成本持续降低,但仍接近整车40%的占比。而钴作为动力电池的正极材料的一部分,成本占比也达到了30%-45%。

加之钴材料的单价居高不下且进口供应上不稳定,“无钴”便成为了新能源产品进一步降低成本、以及国内车企化被动变为主动的关键风口。

原定于4月进行的特斯拉电池日上,一个重磅内容就是特斯拉自主研发的无钴电池的发布。早在2018年,马斯克就曾表示,要将下一代电池的钴含量削减接近为0——彼时钴在特斯拉电池包占比控制在3%,已经远低于业内平均水平。

“无钴正极材料将会对带动电动汽车市场的爆发性增长起到巨大作用。”国际无钴正极专家、韩国汉阳大学教授宣良国表示。

在德国汽车行业专家、杜伊斯堡-埃森大学汽车研究中心主任费迪南德·杜登霍夫看来,针对目前国内外对于无钴电池的研究和设计,将是电动汽车市场达到峰值的关键因素。

两大“无钴”技术路线

当下,电动汽车仍然被成本、安全、里程焦虑、电池衰减快的三大痛点所困扰,相关行业研究也主要围绕着三元锂和磷酸铁锂两大“无钴”技术路线。

其一,是以镍钴锰(NCM)、镍钴铝(NCA)为主要材料的三元电池技术路线。三元锂电池能量密度高,可显著提升电动汽车的续航里程,满足车辆的高能量需求,但不得不在安全和使用寿命上做出一定让步。

无钴电池就是磷酸铁锂电池么?不尽然。蜂巢的无钴电池是在正极材料中彻底去掉了稀有金属钴,使得原来的三元镍钴锰酸锂,变成了二元的镍锰酸锂。

根据三元锂电池中镍钴锰(或镍钴铝)比例的不同,从而生产出不同型号的三元锂电池,比如 532、622、811等,其中高能量密度的NCM811成为研发的重点(即镍:钴:锰的含量分别为80%、10%、10%)。如今,宁德时代量产的NCM 811电池钴含量已控制在8%-10%之内,而采用了NCA正极材料的特斯拉动力电池,钴含量更是不足3%。

今年1月的投资者大会上,特斯拉宣布引入宁德时代作为新的动力电池供应商。由后者提供的磷酸铁锂将被用于国产标准版续航的Model 3,而长续航版仍将使用LG生产的NCM811镍钴三元电池。

其二,是磷酸铁锂电池路线,这类电池发热量少,安全性好,但续航里程不尽人意,虽然可以通过结构设计创新来增加电池容量,增加重量所带来的电耗也将随之增加。

3月29日,比亚迪发布了“刀片电池”,其本质上还是磷酸铁锂电池。但比亚迪通过结构创新,用CTP的思路提高了成组效率,变相提升了成组后的能量密度,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模组电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,续航里程可以达到605km。

“刀片电池将改变行业对三元电池的依赖,让动力电池的技术路线回归正道,并重新定义新能源汽车的安全标准。”比亚迪董事长王传福如此表示。作为曾经通过磷酸铁锂电池,在国内电池供应领域建立起霸主地位的比亚迪,如今似乎并没有打算放弃磷酸铁锂的技术路线。

无论是三元锂无钴路线,还是本身就不含钴的磷酸铁锂路线,这两大技术路线最终目的都是指向了无钴成本低、电池体积小、能量和续航高这些特点,也存在着各自的利弊,这些都需要等待产品推向市场之后的检验。

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