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新能源電池大戰,為什么眾廠抱團"鈷"注一擲?

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年01月03日  

在剛剛結束的2021年美國CES電子消費展上,動力鋰電池巨頭松下表示未來幾年將致力于開發無鈷鋰電池,于此之前,作為松下動力鋰電池客戶的TSLA也宣布,會在未來幾年內將車型上所裝配的鋰電池組中鈷元素使用比例降至為零。由此可見,海外品牌方面無論是OEM電池供應商還是新能源整車制造巨頭,都已將鈷元素運用比例的降低排到了戰略層面,且內在意義已經非比尋常。


根據一月十三日我國汽車工業協會動力鋰電池產業創新聯盟副秘書長曹國慶在動力鋰電池月度數據報告中介紹,2020年1-十二月我國三元鋰電池累計產量48485.9MWh,環比上升16.6%,同比上升76%,而位于第二位的磷酸鐵鋰電池2020年1-十二月累計產量34551MWh,環比上升20.6%,同比上升452.2%.


在純電動汽車乘用車電池系統能量分布密度來看,140-160Wh/kg和160Wh/kg裝車量已經占到整體市場63%以上,而伴隨著像蔚來、小鵬、智己以及TSLA等新品問世,更大電池能量密度需求將會比2020年顯著新增,而磷酸鐵鋰電池需求將處于緩慢上升態勢。


三元鋰電池組的需求空前,也造成了電池制造商關于上游材料的迫切需求。不過相對三元鋰電池組需求最多的鎳元素,鈷元素所對應的運用意義往往被人忽略。鈷元素作為元素周期表中第4周期、第Ⅷ族,鈷在常溫下不和水用途,在潮濕的空氣中也很穩定,是生產耐熱合金、硬質合金、防腐合金、磁性合金和各種鈷鹽的重要原料,特別是在現在鋰電池中,是組成電池正極材料關鍵元素。


而關于鋰電池來說,正極材料是決定鋰電池性能和成本的關鍵所在,也是制約電池容量進一步提高第一關鍵因素。因此各大電池制造商為了能迎合新能源汽車電池能量密度之戰,市面上出現了鈷酸鋰(LiCoO2),錳酸鋰(LiMn2O4),鎳鈷錳酸鋰(LiNiMnCoO2或稱NCM),鎳鈷鋁酸鋰(LiNiCoAlO2或稱NCA),磷酸鐵鋰(LiFePO4)和鈦酸鋰(Li4Ti5O12)六大種類,花樣繁多的正極材料研發就是為了不停改進來提升能量密度和充放電效能。


無論多高級的正極材料,量產必將要考慮其整體成本、制造以及穩定效能。因此從整個世界電動汽車發展歷程中,可以看出鎳鈷錳酸鋰暫且贏得了市場,也就是大家常說的NCM811成為了大多數車企選配電池對向,而在命名方向上之所以加上了811,是因為電池正極鎳鈷錳含量配比為8:1:1,,鈷含量雖然只占其中一成,但假如正極材料中沒有鈷元素,電池運行過程中鋰離子可逆充入陰極或從陰極中抽出時,層狀結構將不再穩定,這樣不僅電池安全性會成問題,電量也會受到制約。


顯然,現在要想造好的一顆高能量鋰電池,鈷元素仍是其不可缺少元素。但電池制造商要想獲得鈷元素,除了能采取回收舊三元鋰電池加以提煉再制造外,再有便是從剛果(金)來進口礦石。據美國地質調查局公布的數據顯示,剛果(金)年生產鈷金屬為6萬余噸,占全球鈷產量的66%左右,而這一數字已經接近我國已探明的鈷礦總儲量,因此正是物以稀為貴再加上剛果(金)常年地緣政治不穩定性,期貨仍是處于長期高速上漲態勢。


所以,不管是我國最大鋰電池制造商CATL,還是韓國LG化學、日本松下,鈷元素使用都只能通過進口方式。而在鈷礦核心產地剛果金,據美煤稱,我國公司占剛果金鈷礦和精礦出口的85%份額以上,同時還擁有或投資擁有至少12個鈷儲量礦山實體,再加上我國公司在剛果(金)建立了浸出廠和冶煉廠網絡以及礦產研發中心,歐美國家自然會對我國警惕性非常之高,因此想盡辦法研發無鈷電池原因便顯而易見了。


事實上,鋰電池組便是從無鈷電池發展成有鈷電池的,而無論是松下還是TSLA再想從有鈷電池發展成無鈷電池,其付出的時間以及經濟代價都將是巨大的,畢竟近年來新能源車的續航能力是成幾何倍速上升的。結論來看無鈷電池要想從實驗室走到量產階段并最終被用戶認可,不僅要在成本、性能、安全等方面戰勝未來有鈷電池,電極核心元素應用開采也要足夠廣泛。

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