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)。現(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，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。