為什么要研發(fā)"無鈷電池"
來源:存能電氣 日期:2020-06-16 16:34 瀏覽量:次
為什么要研發(fā)“無鈷電池”?無鈷電池VS石墨烯電池技術(shù)。在新能源汽車發(fā)展如火如荼的現(xiàn)在,誰能在動(dòng)力電池技術(shù)上獲得大的突破誰就能掀起一波行業(yè)變革,在新出行時(shí)代占領(lǐng)先機(jī)?,F(xiàn)在大家在電池這塊做出的研究大致可以分為固態(tài)電池、燃料電池以及“無鈷電池”,而這三種形態(tài)的電池其實(shí)在這些年一直都有小的突破,而其中最被看好的也就是“無鈷電池”。
為什么要研發(fā)“無鈷電池”?
1、鈷價(jià)格貴:相關(guān)數(shù)據(jù)顯示2018年探明的全球鈷金屬的總儲(chǔ)量只有710萬噸,而特斯拉一輛Model3的動(dòng)力電池用鈷量可能就會(huì)達(dá)到10kg以上,所以如果不考慮回收的話,最多到2026年全球就會(huì)出現(xiàn)“無鈷可用”的狀態(tài)。所以鈷的價(jià)格就顯得十分昂貴,大約占動(dòng)力電池成本的10%。
2、鈷的開采問題:在已經(jīng)探明的710萬噸鈷中有52%都在剛果,而剛果的政局比較混亂,用“黑工”童工等問題嚴(yán)重,絲毫不符合人道主義,馬斯克甚至描述三元鋰電池是“帶血的電池”。所以從各個(gè)方面來看“無鈷電池”也是大家都要努力去研發(fā)的。
3、鈷作為稀缺資源,其價(jià)格波動(dòng)將很大程度上影響三元材料的價(jià)格。如果新能源汽車產(chǎn)量進(jìn)一步增長(zhǎng),意味著鈷價(jià)可能重新暴漲。寧德時(shí)代、松下、LG化學(xué)等電池廠商都在努力推行電池?zé)o鈷化,不過還未實(shí)現(xiàn)。
4、無鈷電池不僅可以提高電性能、提升壽命和提高安全性而且可以降低成本,擺脫正極材料對(duì)鈷的依賴。在現(xiàn)有三元體系的鋰離子動(dòng)力電池中,正極材料的成本占比達(dá)到30%~45%,以523體系為例,鈷在其中的占比達(dá)20%,作為戰(zhàn)略性的資源,鈷的價(jià)格波動(dòng)將會(huì)直接影響到終電芯的成本。
無鈷電池VS石墨烯電池技術(shù)
目前不少電池供應(yīng)商和車企都將無鈷電池作為未來的發(fā)展方向,這也是短期內(nèi)能有效降低三元鋰電池成本的重要手段之一,總的來說還是比較靠譜的。不過也有一些車企選擇另辟蹊徑,想搞出點(diǎn)一鳴驚人的大事情,比如廣汽新能源近期公布的石墨烯電池。
此前三星集團(tuán)等都宣布要研發(fā)石墨烯電池,但最終均以失敗告終。截止目前,市面上并不存在一款真正的石墨烯動(dòng)力電池,僅有比亞迪秦、唐通過石墨烯改性(石墨烯粉末添加到電極材料的制作過程)起到導(dǎo)電添加劑的效果,即便如此這對(duì)于制作工藝的要求已經(jīng)非常之高,導(dǎo)致這一技術(shù)路徑至今應(yīng)用仍然不太廣泛。
目前幾乎所有的商品鋰電池都采用石墨類負(fù)極材料,在負(fù)極性能相似的情況下,鋰電池的性能很大程度上取決于正極材料,因此石墨烯在電池中的應(yīng)用有可能是正極也有可能是負(fù)極,而由于石墨烯成本是以往材料的幾千倍,并不會(huì)有廠商把一個(gè)電極的材料全換成石墨烯,所以基本就不存在石墨烯電池,只存在“摻/用了石墨烯的鋰離子電池/鉛酸電池等”。
簡(jiǎn)單來說電芯無鈷化的關(guān)鍵有兩個(gè):其一是通過摻雜無未成對(duì)的電子自旋特定元素,減弱電子超交換的現(xiàn)象,從而降低鋰/鎳元素的混排;其二是通過摻雜M-O鍵能大的元素,從而減緩晶體在充放電過程中體積的變化,起到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用。
無論電池技術(shù)的路線怎么變,但它根本的目的是讓電動(dòng)汽車變得充電快、安全高、跑得遠(yuǎn)。而多種路線的產(chǎn)生,也正在說明目前的技術(shù)道路仍然沒有最優(yōu)解的方向產(chǎn)生,對(duì)于國內(nèi)我們希望找到彎道超車的辦法,也希望能有更多的想象力,這是人類社會(huì)進(jìn)步的動(dòng)力。
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