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    安全性更好?无钴电池背后是个什么「局」

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    车文驿2020-05-21

    伴随着电动车市场的快速发展,一系列问题也随之接踵而至。比如,针对电动车的电池安全性问题,一直饱受争议。从此前特斯拉充电时的直接爆炸,再到后来蔚来ES8(图片|配置|询价)接连起火,以及最近广汽新能源Aion自燃,似乎电动车总难以彻底撇清与“自燃”的关系。

    此外,加之现在的车用动力电池存在的充电时间过长,续航里程衰减等等的问题,让纯电动车这种本来可以提供更好驾乘质感的产品变得极具有争议。


    从新能源动力车型的发展趋势来看,所有的技术路线,都是围绕着动力电池的进步而展开的。在可见的未来里,燃料电池必然是解决这些所有问题的关键,并且还将会催生一个更大的氢燃料制备产业和燃料电池车的基础设施建设。

    现在,对于燃料电池技术,丰田已经在质子交换膜的领域里取得了突破,而长城企业也在氢能源的制备和存储层面上有了进展。


    但不可否认的是,受制于成本与配套基础设施的掣肘,大规模普及燃料电池尚需时日。而在在燃料电池技术实现真正的大规模普及之前,固态电池又将会取代现在的以电解液为主的液态三元锂离子电池的架构形式,来压缩充电的时间。


    与此同时,马自达一直在搞的大容量超级电容也有望实现突破,用电容的快速充放电原理和电池组的储能特性相结合,来弥补新能源动力的短板。


    是的,未来是美好。不过,技术的进步是循序渐进的,并不是跨越式的。因此,就当下而言,提升电池安全性似乎更为实际与紧迫。


    近日,长城控股的蜂巢能源发布了两款全新无钴电池;这也是在传统三元锂离子电池的构型下,全球首个发布的无钴电池。

    重要的是,蜂巢能源发布的无钴电池已经不是一个单纯的概念产品,而是能很快实现量产的“产品”。按照蜂巢能源发布的信息显示,这两款无钴电池的电芯,将会在2021年6月正式出现在量产化的无钴电池组中,实现正式量产。

    蜂巢能源表示,目前搭载这套无钴电池的某款新能源动力车型已经正在处于研发中,结合此前发布的叠片电池技术,这款新车将有望实现一次充电880公里的续航里程,并将在2021年下半年实现量产。


    蜂巢能源总裁杨红新表示,蜂巢能源的无钴电池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制造方式,实现整车续航里程超过800公里。

    蜂巢能源总裁 杨红新

    与此同时,无钴电池组的循环寿命和日历寿命也得到了全面的优化,将提供15年或120万公里的质保。在安全性的层面上,在经过欧标、国标以及一系列的测试后,无钴电池组也会全面的优于现在的三元锂离子电池组。


    可以使电动车安全性更高、续航里程更长,那么,蜂巢能源的这两款全球首发的无钴电池电芯有什么特别之处呢?


    根据蜂巢能源的信息显示,此次发布的两款无钴电芯为NMY无钴电池;从名称上可以看到,它的正极构成是由镍、锰、钇三种元素构成的三元素电池架构,不过这三者的占比,目前我们还不得而知。


    从元素的配比上来看,和现在业界常用的NCM镍钴锰三元锂离子电池和特斯拉采用的NCA镍钴铝电池最大的区别在于用钇取代了钴。换句话说,从本质上来讲,蜂巢能源发布的这两款无钴电池,依旧是三元锂离子电池组的一个类别。

    钇矿石

    三元锂离子电池组是这样一个结构,以镍钴锰或者是镍钴铝,当然现在还有镍钇锰三种元素,按照不同的配比来构成正极,之前我们讲到的811电池,622电池就是镍钴锰在正极的元素配比。而它的负极是锂,通过电解液里的锂化合物,实现的充放电。


    在这样一种构成里,镍的含量决定了电池的能量密度,而锰或者是铝的作用,则是决定了电池在充放电时的稳定性。其中,锰又会比铝稳定一点。


    而钴在其中所起到的作用,是作为一个稳定的基础结构,让其他的元素附着在这个基础上,形成一个稳定的化学肽。简单点说,钴就是作为一个基础,来把其充放电作用的镍和起稳定作用的锰,连接在一起。


    这是没有什么问题的——如果钴的产量很高的话——但问题就出在产量上。目前,全球陆地的钴储量大约在710万吨,其中有52%都集中在刚果(金)。

    按照目前新能源动力车型的这个产量预估,以及个人电子消费的需求来看,现在储备的钴用不了几年,大概到2026年,就要枯竭。而这也是现在推动新能源动力产业实现无钴化转变的关键——打破对某种不可控资源的高度依赖。


    蜂巢能源的这两款无钴电池里用到的钇,同样是稀土元素,同样储量不高,但全球40%的钇元素是在中国。


    蜂巢能源推出的这两款无钴电池容量分别为115Ah和226Ah。前者是基于590模组的电芯设计,电池能量密度为245Wh/kg,或575Wh/L,外廓尺寸为33×220×101.6mm。后者基于L6薄片电芯打造,能量密度为229Wh/kg,或590Wh/L,外廓尺寸为575×21.5×118mm。


    从性能上来看,这两款无钴电池在能量密度方面已经超过了目前主流的622镍钴锰三元锂离子电池和目前备受争议的811三元锂离子电池。这样一来,即便是唯能量密度论,也是不输于业界平均水平的。


    更为重要的是,在这样的高能量密度下,蜂巢能源也已经表明了这两款无钴电池的安全性是超越传统的三元锂离子电池的。以热稳定方面为例,蜂巢能源的无钴电池轻松通过150℃的热箱实验

    显而易见的是,蜂巢能源此次发布的无钴电池对于市场而言是意义重大的;由于其摆脱了对于钴的依赖,以及其已经明确的量产化节奏,在正式发布之后,国际上的钴期货价格也有了一定的波动。


    而从更深远的角度来看,蜂巢能源在无钴电池领域所取得的突破,也获得了在未来新能源动力电池领域的话语权,甚至是定价权。


    蜂巢能源无钴电池技术的发布,将对“传统三元锂电池”市场带来一定影响。此外,作为长城控股旗下的子公司,蜂巢能源在电池技术领域的突破,也将直接提升与强化长城汽车在新能源市场的话语权。


    注:图片源自网络

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