电池知识
锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
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锂离子、磷酸铁锂、锰酸锂、新能源
特斯拉CEO埃隆middot马斯克（ElonMusk）已经放了电池界两回鸽子了。受疫情影响，原计划于四月中旬举办的特斯拉电池日，已从五月延至了六月。电池日是特斯拉在其纽约超级厂举办的投资人大会，会上将公布过该公司在电池范畴的重大进展。
业内最关心的莫过于当天宣布有关电池成分的信息。电池日是特斯拉在其纽约超级厂举办的投资人大会，会上将公布该公司在电池范畴的重大进展。
无钴风云
动力锂离子电池无钴化，引起了行业地震。从上游的钴原料公司、中游的正极材料厂商，到下游的三元电池公司。
路透社二月十八日报道称，特斯拉正与宁德时代商谈，将在上海厂加工的电动车使用无钴电池。
翌日收盘，在刚果（金）拥有钴矿的我国钴业巨头寒锐钴业（300618.SZ）、华友钴业（603799.SH）跌停，洛阳钼业（603993.SH）跌9.9%。
全球最大钴业巨头嘉能可的股价在二月十九日小涨至232便士后震荡下跌，三月二十三日的股价已对半腰斩至112.5便士。随后始终未回到200便士以上。
据彭博社报道，特斯拉与嘉能可在商谈长期合同，为上海厂供应钴。
2019年，特斯拉进入我国，用11个月在上海建立了超级厂，特斯拉Model3由此开始国产化。松下、LG化学和宁德时代（300750.SZ），是特斯拉在我国市场的电池供货商。
一边要钴，一边去钴。多位业界人士对界面新闻谈及此事时认为，这正是马斯克的高明之处，一直将谈判的主动权掌握在自己手中。
马斯克要钴，是因为今朝的三元电池加工还离不开钴，去钴是由于想要降低电池成本。
电池作为新能源汽车的心脏，约占整车成本的三到四成。
三元锂电池和磷酸铁锂电池，是目前电动车最常用的两种锂离子动力锂离子电池。前者能量密度高，续航能力强；后者安全性好，成本低。
作为三元电池正极材料中最昂贵的一元，钴的用途紧要是稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能。因为钴的使用，正极材料超过三元电池成本的40%。
目前，全球近七成的钴供应来自刚果（金），每吨钴的价格高于3万美元。
钴的稀缺性、刚果（金）政策的不稳定性，以及头部公司的限产保价政策，都会卡住新能源车企和电池公司的脖子。
西南证券的研报显示，低钴或无钴的三元电池量产后，成本可降低30%。
三元电池无钴化，是车企和电池公司的共同目标。
马斯克此前称，特斯拉将持续改进技术，争取在下一代电池中完全抛弃钴，改变带血的电池的名声mdashmdash刚果（金）准许使用儿童非法采挖钴的行为。
松下是少数采用NCA技术路线的全球电池巨头。该技术是高镍低钴的代表，含钴量约5%。
代表高镍低钴方向的还有NCM811电池，含钴量约7%；普遍使用的NCM523电池，含钴量则约12%。
依据正极材料聚合物元素的不同，市场上的三元电池分为NCA和NCM电池。NCA代表正极材料使用镍钴铝酸锂，NCM使用的是镍钴锰酸锂，523、811代表镍钴锰三种元素的配比。
五月十一日，宁德时代董事长曾毓群在网络业绩说明会上称，宁德时代有自己的无钴电池技术储备，目前研发进展顺利，是一个全新的、颠覆性的产品。
谁在去钴中收益？
在这场去钴运动中，磷酸铁锂电池成为最大受益方之一。
在特斯拉和宁德时代协商使用无钴电池的第二日，磷酸铁锂电池板块股票湘潭电化（002125.SZ）、德方纳米（300769.SZ）、合纵科技（300477.SZ）录得涨停。
国内加工磷酸铁锂电池的公司包括比亚迪（002594.SZ）、国轩高科（002074.SZ）、宁德时代等。
磷酸铁锂正极材料中不含钴，成本只占电池总成本的不到15%。
信达证券的数据显示，三元电池NCM523的总度电成本为724.91元/kWh，较磷酸铁锂电池的612.4元/kWh高出18.4%。
但巨头们今朝讨论的无钴电池，并不是在市场上使用成熟的磷酸铁锂电池。
磷酸铁锂电池虽然稳定且便宜，但其能量密度低，若安装在汽车上，重量几乎比三元电池多出一个成年人。
这意味着，它的续航里程差强人意。市面上使用磷酸铁锂电池的电动车，续航里程约为200公里。
这显然无法与三元电池400多公里的续航能力相提并论。
再加上我国政府对装载三元电池新能源电动车的补贴，磷酸铁锂的市场空间，从电动车发展初期的绝对主流，被压缩到今朝只占国内市场的不足三成。
为处理这一痛点，电池公司开始研发新技术，以新增磷酸铁锂电动车的续航能力。比亚迪推出刀片电池，宁德时代研发了CTP（celltopack，无模组动力锂离子电池组）技术。
在国家级某重点材料研究单位任职的沈浩看来，这些办法是通过优化电芯尺寸、简化系统和模组等减重方式，以提高磷酸铁锂电池的能量密度。
但这并没有改变电池的电化学体系。沈浩对界面新闻记者说，行业更关注的，仍是三元材料要怎么样去钴。
无钴做得到吗
三元材料基础上的无钴电池，究竟有哪些样的？
某高校重点材料试验室教授任原对界面新闻记者称，从理论上看，三元材料的无钴化可以实现。
无钴化后，材料的组分会发生很大改变，正极材料也许会变成二元或四元材料，但基本结构依然不变。任原对界面新闻称。
二元材料指的是镍锰酸锂，四元材料指镍钴锰铝（NCMA）聚合物。三元材料镍钴锰（NCM）去掉钴，即变成了二元材料镍锰酸锂。
真锂研究总裁墨柯对界面新闻记者说，正极材料技术进步有两大方向：一是高电压化，二是高容量化。
尖晶石结构的镍锰酸锂，属于5伏级高电压方向。墨柯称，比较目前3.7伏级的三元材料，由于电压新增，电量也相应新增。
但墨柯认为，镍锰酸锂二元材料最大的问题是，找不到与之匹配的电解液体系。
现有的电解液体系会被分析，电池会失效。墨柯说。
前身为长城汽车动力锂离子电池事业部的蜂巢科技，在五月十八日称，推出了薄片式无钴电池。
它用层状材料镍锰酸锂，代替了三元电池正极材料商用的钴酸锂。
墨柯称，层状镍锰酸锂属于高容量方向，是在层状镍钴锰（NCM）酸锂的基础上去钴。
但墨柯认为，目前三元去钴还到不了实用阶段，连松下、LG化学等最强的电池巨头尚做不到去钴实用。
前述正极材料公司高管称，无钴电池的说法并不准确，无钴化电池只是一个研究方向。
该人士称，目前特斯拉电池厂的正极材料含钴量并不低，约为6%-7%。
特斯拉希望下一代三元电池的含钴量不超过3%甚至降为零。该高管称，但即使是低钴的三元电池，要实现大规模商用，最快也要两三年后。
任原亦表示，无钴化材料能否在电动车上得到规模化使用，还要更多数据才能下结论。
与业内传闻相比，相关公司的产业布局，更能反映市场真貌。
我国钴业三巨头目前并未对各自的钴板块作出调整。
钴业占营收七成以上的寒锐钴业，在四月八日的网络业绩说明会上称，短时间内，三元锂电池仍旧是动力锂离子电池的主流技术方向之一，公司将始终立足于钴产品主业。
随着新能源汽车渗透率的不断提高，即使在三元电池低钴化的背景下，预计新能源汽车对钴的需求仍将新增。寒锐钴业董秘、副总经理陶凯称。
更多公司将探索转向了高容量材料。
前述正极材料高管认为，高镍低钴是三元电池将来的一个实操方向。
任原也认为，采用高镍材料是业界比较认可的提升电池能量密度的技术路线之一。
LG化学、宁德时代、比亚迪、国轩高科、格林美等公司，均在布局镍钴锰铝（NCMA）电池材料。
这一四元正极材料的原理是，在镍钴锰正极聚合物里加入铝元素，抑制高镍的不稳定性，三元变为四元材料，逐渐实现低钴化。
钴业巨头之一的华友钴业，也已在印尼投资了镍金属和正极材料项目，其6万吨的镍金属项目有望今年投产。
此外，电池公司也在将三元电池向高镍低钴的NCM622、NCM811配比产品转变。
宁德时代称，NCM811电池出货量已占其总出货量的20%。
新时代证券的研究报告认为，相比一般三元材料，高镍三元材料有三大壁垒：在前驱体制备、正极材料烧结和加工环境方面要求相对苛刻；高镍三元材料进入电池厂商的技术门槛、认证时间以及认证难度都在提升；要对正极材料进行掺杂改性以及表面包覆解决，且要适合的高镍电解液进行匹配。
据界面新闻记者知道，从单吨总成本看，NCM811电池的成本，比NCM523电池高出2万元，且前者的出产工序更为繁杂。
任原还表示，三元材料中，提高镍的含量，会降低循环的稳定性，安全性风险会加大。
高镍材料的电池循环稳定性，可以通过优化材料结构、表面包覆等手段实现，安全性可以通过开发配套的不燃电解质、优化电池结构、添加过充保护、优化热管理系统等方式提升。任洁称，但这些技术较为复杂，实现高镍材料的大规模使用，还要学术界和公司界共同努力。
这意味着，目前商用的三元电池仍离不开钴。
至于特斯拉会在电池日上曝出什么大新闻，业界只能依据马斯克此前的只言片语作出猜想。
美国电动车新闻网站Electrekc称，特斯拉很可能在电池日上公布其路跑者（Roadrunner）自主电池项目，该项目以降低电动车的加工成本为目的；特斯拉也可能推出装着新电池的ModelS车型，以及宣布将在什么厂加工新电池。
墨柯则对界面新闻记者表示，特斯拉可能在电池日上公布三件事：和松下联合开发电池的进展情况；宣布将使用磷酸铁锂电池，或者使用宁德时代的NCM523CTP电池技术；宣布最新的干电极技术。
没人能猜到马斯克下一秒又会酝酿什么变化，天才都是这样的，像乔布斯也是。一位特斯拉的粉丝在马斯克的推特上留言道。（应采访对象要求，文中沈洁、任原为化名）
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