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“目前磷酸铁锂的单体能量密度在190Wh/kg基本已经接近天花板了,我们开发的‘无钴电池’能量密度要比磷酸铁锂能量密度高出40%左右,”据蜂巢能源无钴电池研发负责人介绍,“公司推出的首款‘无钴电池’能量密度达到245Wh/kg,尽管镍含量没有NCM811高,但能量密度与现阶段的NCM811已经非常接近了;在不同电压体系下,其能量密度表现要好于NCM523、NCM613”。
安全性方面,目前蜂巢能源NMx“无钴电池”A样产品已做过热箱过冲、短路、热失控、热蔓延、挤压、撞击,包括喷射实验测试,测试结果显示安全容忍度都要高于三元电池。
如电芯热箱安全测试(见下图),可以通过150℃,0.5h的严苛测试条件,而目前国标(GB/T 31485-2015)的要求仅为130℃,0.5h。
当然,与磷酸铁锂相比,由于磷酸铁锂热稳定性的天然优势,磷酸铁锂在安全性上还是要更胜一筹。
电芯循环寿命方面,在25℃,1C充放电500次循环,都没有明显的容量损失。
据了解,目前无钴电池的产品为B样状态,今年的8月份就可对外进行样品送样测试。
成本方面,“因为实现了无钴,无钴正极材料成本要比当前主流的NCM材料低15%左右。”蜂巢能源无钴材料负责人还表示,“因为无钴,材料本身价格将不会再随钴价波动而变化,价格也将更稳定,不用担心钴价波动带来的影响”。他还认为,未来随着无钴材料产能规模的不断扩大,价格还有望继续下探。
“能量密度上已经比肩高镍三元电池材料,并远高于磷酸铁锂,同时成本要比三元材料低15%左右,”蜂巢能源无钴电池研发负责人表示,各项性能上的差距并非折中产品所能做到的。
4为何2021年下半年才上市?
发布会上,蜂巢能源发布的两款无钴电池都将于2021年下半年开始上市。由于上市时间仍然有一年之久,很多人认为蜂巢能源是不是在抢无钴电池的风头?
“一种新技术的诞生和新产品的最终落地应用都有一定的周期,”蜂巢能源无钴电池研发负责人告诉电池中国网,“从技术开发、调试、优化,再从产品从A样、B样,以及搭载到整车上的验证,夏季、冬季标定都需要一定的周期,无钴电池的开发也同样如此”。
蜂巢能源2019年7月向外界发布了无钴电池技术,其后就一直进行无钴正极材料体系的相关测试、优化和验证,今年5月正式发布了两款A样“无钴电芯”。据悉,目前蜂巢能源正在进行B样产品的生产测试、调试、优化,同时基于B样产品进行电池包结构设计相关工作。“B样之后,我们还要做C样以及配套整车的开发和验证流程,时间线上计划明年6月将产品推向市场。”
目前,特斯拉计划在其“电池日”活动中宣布其自主研发的无钴电池技术,也有一些电池企业透露有无钴电池相关技术的储备。同样,从技术公布到产品经历A样、B样再到装车应用,都需要较长的测试、优化和验证周期。
5无钴电池未来会成为主流技术路线吗?
磷酸铁锂的低成本、高安全、长寿命,三元电池的高能量密度、优异的循环性能,使得这两种电池技术路线成为目前乃至未来较长一段时间的主流电池技术路线。近两年业界呼声较高的“无钴电池”未来也会成为主流电池技术路线之一吗?
“从技术发展的趋势我们可以看到,钴含量在逐渐降低,从最开始的59%降到30%,再降到12%、7%甚至3%,材料开发的方向一直是奔着钴含量越来越低的趋势,”蜂巢能源无钴电池研发负责人表示,低钴、甚至无钴一直是电池技术发展的趋势,“现在我们把无钴的时间轴提前了,相信其他公司也会加快这一技术的研发步伐,而随着越来越多电池、整车企业参与进来,未来无钴将成为主流电池路线之一。”
从供给端来看,全球钴资源储量稀缺,目前每年钴产量约为20万吨,其中约49%用于消费类电池产品,有14%用于新能源汽车动力电池,剩余的主要用于合金领域。根据我国新能源汽车产业发展规划,到2025年我国新能源汽车产销占比要达到新车产销的25%,较目前增长约5倍(约700万辆);国外方面,大众、宝马、戴姆勒等国际主流车企也纷纷制定了汽车电动化战略,2025年全球新能源汽车产销有望超过1000万辆。粗略测算,对钴的需求也将是现在的5倍。“随着全球大力发展电动汽车,现有钴资源是无法支撑全球电动汽车产业发展的,低钴和去钴将是大势所趋,”蜂巢能源无钴电池正极材料研发负责人认为,随着无钴电池技术的成熟,且成本更低,同时也摆脱了对钴的依赖,无钴电池未来必将成为主流电池技术路线之一。
6无钴电池技术也需要迭代
发布会上,蜂巢能源亮相的两款无钴电池,分别具有长续航(可实现880km续航)和长寿命特点,这两款产品是基于同一材料体系根据不同应用场景打造。“如同三元材料经历了5系到8系,甚至还会出现9系一样,未来无钴电池也可以根据镍含量的不同衍生出多种无钴体系电池。”蜂巢能源无钴电池研发负责人表示,公司现阶段通过降低镍含量,实现无钴材料技术的突破,并研发出无钴电池,“有了第一款无钴材料的技术积累,我们将继续从材料端迭代开发无钴材料体系,且基于每一种材料体系去开发不同应用场景需求的无钴产品。”
蜂巢能源无钴材料研发负责人认为,“未来镍锰酸锂无钴材料会继续按照两个方向发展:一个是低成本的无钴电池;另一个是往高镍(如Ni9系)方向发展。除此之外,无钴富锂锰也是一个方向,但这种技术路线面临的挑战比较多,如电压、倍率都是问题,这种路线落地预计要在五六年后了”。
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