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為什么要研發(fā)"無鈷電池"

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2021年05月11日  

為何要研發(fā)“無鈷電池”?無鈷電池VS石墨烯電池技術。在新能源汽車發(fā)展如火如荼的現(xiàn)在,誰能在動力鋰電池技術上獲得大的突破誰就能掀起一波行業(yè)變革,在新出行時代占領先機。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、燃料動力電池以及“無鈷電池”,而這三種形態(tài)的電池其實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”。


為何要研發(fā)“無鈷電池”?


1、鈷價格貴:相關數(shù)據(jù)顯示2018年探明的全球鈷金屬的總儲量只有710萬噸,而特斯拉一輛Model3的動力鋰電池用鈷量可能就會達到10kg以上,所以假如不考慮回收的話,最多到2026年全球就會出現(xiàn)“無鈷可用”的狀態(tài)。所以鈷的價格就顯得十分昂貴,大約占動力鋰電池成本的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”童工等問題嚴重,絲毫不符合人道主義,馬斯克甚至描述三元鋰離子電池是“帶血的電池”。所以從各個方面來看“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,其價格波動將很大程度上影響三元材料的價格。假如新能源汽車產量進一步上升,意味著鈷價可能重新暴漲。寧德時代、松下、LG化學等電池廠商都在努力推行電池無鈷化,不過還未實現(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,擺脫正極材料對鈷的依賴。在現(xiàn)有三元體系的鋰離子動力鋰電池中,正極材料的成本占比達到30%~45%,以523體系為例,鈷在其中的占比達20%,作為戰(zhàn)略性的資源,鈷的價格波動將會直接影響到終電芯的成本。


無鈷電池VS石墨烯電池技術


目前不少電池供應商和車企都將無鈷電池作為未來的發(fā)展方向,這也是短時間內能有效降低三元鋰離子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力鋰電池,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)起到導電添加劑的效果,即便如此這關于制作工藝的要求已經(jīng)非常之高,導致這一技術路徑至今應用仍然不太廣泛。


目前幾乎所有的商品鋰離子電池都采用石墨類負極材料,在負極性能相似的情況下,鋰離子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用有可能是正極也有可能是負極,而由于石墨烯成本是以往材料的幾千倍,并不會有廠商把一個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鍵有兩個:其一是通過摻雜無未成對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)定結構的用途。


無論電池技術的路線怎么變,但它根本的目的是讓電動汽車變得充電快、安全高、跑得遠。而多種路線的出現(xiàn),也正在說明目前的技術道路仍然沒有最優(yōu)解的方向出現(xiàn),關于國內我們希望找到彎道超車的辦法,也希望能有更多的想象力,這是人類社會進步的動力。


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