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“无钴”电池真的能无钴吗?

三元锂电池在乘用车的规模应用,并不断朝高镍化发展趋势下,金属钴作为三元电池一项关键原材料,因全球矿藏储量有限,且集中于常年局势不稳的非洲国家刚果,因此“无钴”电池成为一个重要的研究目标。

钴元素在三元材料体系中起稳定材料结构的作用,Co含量增加能有效减少阳离子混排,降低材料阻抗值,尤其对于提高材料电子电导率,改善倍率性能、降低电芯内阻等有其不可替代的作用。

主流“无钴化”的方案包括:用其他有类似作用的元素替代钴;多个材料体系

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耦合;使用阴离子氧化还原对;精细调控高镍材料等。

目前三元材料体系绝对“无钴”方案并不成熟。综合考虑性能和成本,通过精细调控高镍材料组分、煅烧温度、烧结气氛,做到相对“无钴”的高镍低钴材料才是可行的。

低钴高镍正极材料(镍含量≥90%,钴含量≤5%),不应该看作是目前市场应用主流NCM811/NCA电池为增加能量密度,而对其他性能(如循

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环性、安全性等)做出妥协的一种选择。

近年来,不管是学术界还是工业界,做了大量关于改善高镍低钴材料的工作,包括在体相掺杂、表面处理、制备环境管控、生产全流程自动化等一系列技术上取得了长足的进步。

如特斯拉最新一代镍电池钴含量会进一步降至3%以下,客观上已经相对“无钴”。不断“去钴”也能进一步降低对钴价变化的敏感性,有利于预期管理,控制成本。

此外,高镍低钴的NCA材料在特斯拉车型上的成功应用以及大规模出货已经在一定程度上验证了高镍低钴材料巨大的市场潜力和前景趋势。

而容百科技的研究生产数据表明,LiNi0.90Co0.05Mn0.05O2材料通过工艺的改进,在性能上完全具有媲美甚至超过市场主流的LiNi0.83Co0.12Mn0.05O2材料,同时克比容量提5%以上,其带来能量密度的升高也是显而易见的。另外原材料成本可以降低10%左右。

随着电解液、负极等其他主材配套材料的革新发展,电芯生产技术的不断进步,消费者对低成本长续航里程电动汽车的诉求的不断增强,高镍低钴材料的应用势必会加速扩大占据一定份额。

如果未来行业进一步向高镍化发展,比如做到Ni93(含镍93%)、Ni95,钴的含量将更少。

事实上,不管从开发还是市场应用角度考虑,都应该看作是在保持或改善现有主流NCM811/NCA高镍材料性能优势的同时,进一步降低成本,增加能量密度,追求极致材料,推动新能源技术的发展和普及的有力工具。

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