核心材料供应链脆弱 动力电池下一步该如何走?

2019-10-08      158 次浏览

当下越来越多的车企选择三元聚合物锂电池(也就是常听到的三元锂电池)作为自家新能源车的供能来源。


所谓“三元”,是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2),这种电池以镍盐、钴盐、锰盐为核心原料,理论上,镍钴锰的比例可以根据实际需要调整。


动力电池对于能量密度要求高,而这恰好是三元聚合物锂电池的优势之一。相对于其他类型电池,三元锂能量密度更大,电压更高,同样重量下能蓄存更多能量,车子跑的距离也就更远,速度也能更快。


特斯拉所采用的18650柱状电池单元便是三元锂电池,优秀的性能让研究了多年磷酸铁锂电池的比亚迪,也计划投身三元锂阵营。


但三元锂电池稳定性较弱,若发生碰撞变形、内部短路或正极遇水等极端情况,容易产生明火,这也是目前软包三元锂电池的技术瓶颈,现在车企们使用的三元锂,也大多都为钢壳硬包。


生产一辆电动车,动力电池要占据30-40%的成本,所以电池的价格走向会直接影响到整车的利润。而镍钴锰三种核心材料当中,要数钴最为取贵。这种金属元素的含量,要占据整个正极的五分之一,它对电池的稳定性起重要作用。


钴元素在全球遍布广泛,但整体含量很低。当下,全世界约54%的钴产量来自一个神秘的非洲国度——刚果(金)。这个国土仅234.5万平方公里的小国家常年政局动荡,民生贫困。但大概获得了上帝的怜悯,刚果(金)境内的铜矿与钴矿含量丰富,这两种金属的出口也成了这个国家的经济支柱。


全世界都明白,刚果(金)对于正处在助跑阶段的新能源车行业的意义,相当于中东之于燃油车。


作为动力电池生产“大户”的中国,进口的钴矿,有94%来自于刚果(金)。由于抢占了先机,刚果(金)每年生产的3-4万吨钴,多半来自刚果(金)境内的中资矿业企业,以及早已被中方中介商掌握的个体矿工们,换言之,我国目前已经主宰了刚果(金)的钴矿出口网络。


但这并不算是个特别令人安心的事。局势不稳还是令刚果(金)的钴供应链过于脆弱。即便眼下,钴的供应量处于过剩状态。但市场过热、法规的不确定性令也令钴价有飘忽不定的可能,为了稳住钴价,很多电池生产企业甚至要求与上游供应链签订10年合同,即便这样做很不理智。


而墨菲定律从不缺席。就在本月初的11月6日,能源巨头嘉能可旗下的矿业公司Katanga宣布,其在刚果的子公司于开采的钴矿中发现高浓度铀,此放射性金属的含量超过了非洲主要港口的出口限度,因此刚果决定,暂停该公司钴矿出口,直至明年前两季度结束前。


这一消息当即引爆股市,11月7日,钴概念股价全线涨停。然而电池生产商和整车企业们很紧张,人们担心,嘉能可暂停出口,可能令钴矿价格暴涨。


好在本周二(11月20日),刚果(金)海关总署表示,取消对嘉能可的钴出口禁令,消息让钴市场再次冷静了下来。然而人们也意识到,过分依赖钴,可能会影响电动车行业的发展。


很多巨头们早已发觉这一问题。就在2017年,宁德时代登上全球动力电池销量冠军的宝座,然而同年,LG化学、SKI和三星却宣布,将开发NCM811高镍动力电池,一年后量产。之后国内电池专家们开始意识到,产量并不能绝对代表实力,在动力电池领域,我们还是落后了。


常用的三元锂电池多为NCM622,即镍钴锰的比例为6:2:2。NCM811,则是降镍版的三元锂。行业领先者们早就明白,钴元素并不稳定的供应链会对日后动力电池的发展产生过大影响,为了控制成本、稳住供应,电池降钴势在必行。


例如松下,早在2008年变开始布局高镍电池,其供应给特斯拉的18650,钴比例仅占0.8。并且松下计划,未来几年内将把钴比例降至0.4。


好在国内电池厂商们动作也比较迅速,今年5月,国内电池商比克电池已实现了NCM811高镍18650电池量产下线,比亚迪、宁德时代等国内同行业领先者,也都筹划着在明年开始量产高镍三元锂电池。


高镍电池有更好的能量密度,但改变了配方比例也给电池的稳定性和封装技术带来新的挑战,事实上,目前NCM811的产量仅占动力电池的10%,全面高镍降钴还需要一定时日。


回收废旧电池中的钴也是另一种可解燃眉之急的路径,三星、宝马等企业已经开始积极探索高效回收钴的方法,只是目前旧电池的钴回收率不高,很难超过50%。


解一时止渴的方法难以祛除根本顽疾,而彻底无钴化,才是未来的终极目标,只是还有很长的路要走。


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