蜂巢能源2020年5月18日19:30-20:30召开无钴电池线上发布会，你怎么看待？ 第1页

要说“无钴”是颠覆性技术，恐怕谈不上。其实业内关于“无钴”的技术研究已经有二十多年了，也有实验室成果，只不过还未成熟产业化。

懂行的人都知道，在锂电池江湖中，钴是非常关键的角色。手机电池几乎清一色地采用钴酸锂正极，汽车动力电池领域，含钴的三元锂电池（NCM、NCA）由于具备能量密度高、功率性能好等优点，也是当前最主流的应用。

但“钴”自带价格原罪，将降本视若生命线的特斯拉年年都在追求降低钴在三元材料中的占比，今年2月份更是直接抛出了无钴电池的消息。

无钴的呐喊者并非只有特斯拉，宁德时代在5月份的业绩说明会上也表示“公司有自己的‘无钴’电池技术储备，目前研发进展顺利，正在想办法搞好供应链”。而蜂巢能源则抢先发布了无钴电池产品，并称将在2021年实现量产。

然而，“无钴电池实现动力电池革命性创新”的说法，真的如此吗？

广义上，任何不含钴的电池都可以叫“无钴”，但行业内讨论的“无钴”一般是指将“钴”从现有含钴的正极材料中剔除，同时保持良好性能的技术。

钴在正极材料中发挥着重要的作用，其一，钴和镍搭起了稳定的层状结构，使得锂离子可以在其中自由穿梭；其二，钴对于提升材料的倍率性能有突出贡献。此外，钴能够更好地提升制成工艺的容错率以及契合电芯的体积能量密度，同时，钴还对电池材料的循环寿命有所增益。

实际上，电池材料化学体系的创新就像是打补丁，解决了这一问题，但同时可能引发其他问题。比如去钴后，如何避免层状结构坍塌、倍率性能下降、良品率下降等问题？

整体上，无钴的技术路线有好几条，但都存在未完全解决的技术难题，比如

• 尖晶石锰酸锂结构很稳定，但能量密度太低；
• 镍酸锂能量密度高，但是安全性太差；
• 尖晶石镍锰酸锂电压平台高，但需要解决电解液适配的问题。
• 目前而言，最接近实际应用的方案是在三元材料的基础上增加使用掺杂元素，制成层状镍锰酸锂材料。

从蜂巢能源的发布会和专利申请来看，他们采用的是高压层状镍锰酸锂电池。而为了克服去钴后的三元层状结构稳定性，功率性能和循环性能下降等问题，蜂巢提出的解决方案是，使用掺杂元素形成层状结构复合氧化物，并且在其表面增加硼包覆膜等方式。

这几项技术在研发领域属于常规操作，并非如蜂巢所言是什么“黑科技”。问题在于，这些技术应用中各个环节都需要细细打磨，比如使用哪一种掺杂元素，怎样的烧结温度等，操作起来难度很高。目前行业内的低钴高镍三元材料已经足够难倒大部分电芯厂商了，业界能够真正实现批量化生产的企业也不过几家。何况是工艺要求更高的无钴？蜂巢甚至没有生产高镍三元材料的经验，要玩转无钴难度可见一斑。

无钴材料从实验室走向量产的核心问题还在于如何平衡成本和性能。

以蜂巢的无钴电池为例，其本质上仍然属于三元体系，当前NCM811体系中的钴含量已经比较低了，通过去除钴元素带来的材料层面的降本很有限。贸然去钴甚至会导致能量成本上升。

首先，在高电压区域，钴本身会贡献容量，但锰没有；而锰含量的增多容易导致锂镍混排程度的加深，降低能量密度，且会导致粉体材料压实密度的下降；钴含量的丢失造成材料电导率的降低。去钴后要保持原有的性能，会增加多少额外的成本？这一点，在蜂巢的发布会上我们并没得到肯定的答案。

即使控制了理论成本，但现阶段无钴电池能否从实验室走向量产也还是一个未知数。电池是一个很复杂的体系，新材料的商业化，必须要所有配套材料同步革新，这本身就是一个相对复杂、长周期的开发；而产品开发完成后，还有小试、中试、量产，期间不断修正也是一个漫长过程。即使推出了无钴的样品，不经过充分的验证，没有成熟度保证，也很难在工程领域推广。

材料的研发并不是一蹴而就的，需要通过技术的不断积累，对材料特性恰当地拿捏驾驭，通过不断的打磨验证后，才能真正走入市场。现阶段，在成熟的三元材料体系性能优势的基础上，进一步降低成本，增加能量密度才是目前主流的发展路线。在整体制造工艺没有成熟方案前，去钴，换来的不一定是乐观的结果。

而如今被媒体和舆论奉为上宾的无钴技术，也远非动力电池研发的终极方向。富锂锰基、固态电池等技术路线更值得被行业关注。

参考资料：

[1] Nickel & Cobalt for Lithium Ion Batteries

[2] Synthesis and electrochemical properties of LiNi0.8CoxMn0.2-xO2 positive-electrode material for lithium-ion batteries

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