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蜂巢无钴电池,魏建军今年最大的牌

来源:电动公会 浏览次数:196 发布日期:2020-05-20

曾被业界视为最难搞的无钴电池,成了!

5月18日,脱胎于长城汽车的动力电池制造商——蜂巢能源,正式发布两款新型无钴电池。

话不多说,直接上产品。

第一款,是基于590模组的电芯设计,容量为115Ah,电芯能量密度达到245wh/kg。

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特点是,能够搭载到目前大部分新的纯电平台上,出色的循环寿命和日历寿命特性,使这款电芯在整车端能够实现:

15年120万公里的质保。

计划2021年6月份推向市场。

第二款,是L6薄片无钴长电芯,容量226Ah。

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特点是,在先进的矩阵式PACK设计支持下,将成为全球第一款可以实现:

880公里的续航里程车型。

880公里意味着什么?

按照日常通勤80公里估算,880公里的续航每月只需充电三次就可以满足通勤需求,解决了充电难的焦虑。

预计2021年下半年实现量产。

这两款电芯的发布,标志着无钴电池正式进入落地阶段,将成为电动汽车实现对燃油车终极超越的战略武器。

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为什么要搞无钴电池?

作为动力电池正极材料中的重要元素之一,钴不但可以稳定材料的层状结构,而且还可以提高材料的循环和倍率性能。

优势的确不少,但成本也很高。

纯电动汽车的生产成本中,动力电池占3~4成,而动力电池中正极材料所使用的钴等主要原料的成本超过1成。从用于正极材料的各种材料比重来看,钴被认为占到2成左右。

同时,钴在地球上含量很低,丰度仅为0.0025%,主要集中在刚果(金)、澳大利亚、古巴、新喀里多尼亚、赞比亚和俄罗斯,分布极其不均。

而刚果(金)是全球最大的钴生产国,全球52%左右的钴供应都来自这里。

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随着新能源汽车的迅猛发展,钴的需求量也将持续激增。如果不考虑回收,2026年以后,钴将供不应求。

钴元素的日益紧俏和价格波动,将直接影响动力电池成本,甚至是电动汽车的长远发展。

《电动公会》查了一下,钴的价格从2016年的12万元/吨一度飙升至2018年底的60万元/吨。随着国内钴量产的提升,价格方才回落。

最新数据显示,钴的价格维持在24万元/吨左右,但这也比三年前贵了两倍多。

面对日益增加的成本,全球电池供应商都在想方设法减少钴在动力电池中的含量,他们开始更改了电池正极材料的配方比例。

将三元电池中镍钴锰或者镍钴铝的配比从5:2:3改为6:2:2,再从6:2:2改为8:1:1,直到近两年掀起了一场“去钴”大战。

2018年,松下汽车电池业务高管田村健二就曾表示,松下已经大大降低了钴在电池中的含量,钴在三元电池中的比例已经降到3%,我们的目标是实现无钴化,这项技术已经在研发当中。

特斯拉CEO马斯克也多次提到降低电池中钴的使用比例,甚至是无钴的电池方案。

从新增LG化学和宁德时代两家合作伙伴,同时收购超级电容器制造商Maxwell开始自研“干电池技术+超级电容”技术就可以看出,其目的都是要探索无钴方案的各种可能。

今年5月11日,宁德时代发布2019年业绩报告,抛出多个重磅信息,其中就包括对特斯拉供货“无钴电池”的消息。

宁德时代董事长曾毓群称,我们已经开始自主研发新型无钴电池了。

在降本的大背景下,少钴乃至无钴已经是国内外不少电池企业都在进行的一个研发方向。

特斯拉、松下、宁德时代等动力电池制造商都宣称要将三元电池中的钴占比降至零,但真正能做到落地的,只有蜂巢能源一家。

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那么,蜂巢是如何做到的?

2012年,长城汽车董事长魏建军就洞察电动汽车发展的未来趋势,当时便在长城汽车内部设置了专门的动力电池研发团队,开始了基础研发。

魏建军的风格是要么不做,要做就一定要做到最好。他要求团队不要盲目跟风,要敢坐冷板凳,面向未来把核心技术吃透,做最懂汽车的动力电池专家。

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长城汽车董事长魏建军

从最初的动力电池项目组到后来的事业部,长城汽车一步一个脚印摸索着前进。直到2016年底,正式成立蜂巢能源科技有限公司。

为了不受销售渠道的限制,2018年10月,蜂巢能源从长城汽车完全剥离,成为独立经营的动力电池制造商。

2019年7月,蜂巢能源公布其正在研制新型无钴材料电池,瞬间引起热议。

当时,蜂巢能源就已经证明,无钴电池材料性能可以达到NCM811同等水平,但电池材料成本会下降5~15%,这样使得电芯的整体综合成本可以降低5%,而且原材料的供应更加稳定。

业界当时对蜂巢能源提出的这一新型无钴电池并不看好,他们认为三元材料体系绝对“无钴”方案并不成熟。

原因是,一方面,材料配比的改变会给电池封装方式带来挑战;另一方面,完全无钴可能会导致电池过热,安全性会受到影响。

直到昨天(5月18日),蜂巢能源正式发布的两款无钴电池,打破了业界对于无钴电池的刻板印象。

蜂巢从多个角度证明,无钴电池不仅具备高循环寿命、高能量密度,而且还可以做到高安全性。

发布会上,蜂巢能源总经理杨红新坦言,在无钴材料进入实际应用的道路上,一些关键问题始终没有得到很好的解决,比如+2价镍离子占据锂离子位置,阻碍锂脱嵌,使得锂镍混排大,循环性能不理想,需要在高电压下才能够充放电。

“但是,蜂巢能源改善了无钴层状材料的锂镍离子混排问题以及循环寿命问题,并走到了规模化应用的阶段。”

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蜂巢能源总经理杨红新

而解决上述问题,蜂巢掌握的三项技术极为关键:

阳离子掺杂技术

单晶技术

纳米网络化包覆

阳离子掺杂技术可以提高材料的上限电压,实现能量密度比磷酸铁锂提高40%。

蜂巢能源采用了两种化学键能更强大的元素替代钴,掺杂入材料中,通过强化学键稳定氧八面体结构。

杨红新称,该技术减少了锂镍混排,改善了材料的稳定性,并可以在4.3~4.35伏电压下稳定工作,从而使能量密度提高,成本降低。

而单晶与多晶相比,具有更强的颗粒强度和更加稳定的结构,电芯寿命可以比多晶高镍三元高出70%。

此外,在无钴材料的合成过程中,蜂巢采用的纳米网络包覆技术也尤为关键。

在单晶表面包覆了一层纳米氧化物,可以减少正极材料和电解液的副反应,这项技术可以改善高电压下的材料循环性能。

在外界所担心的安全性方面,蜂巢无钴电池也做到了极致。

杨红新称,蜂巢这次发布的两款电芯产品都是基于稳定的无钴NMX材料制造的,加上其先进的叠片制造工艺,蜂巢无钴电池的安全性无需过分担心。

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作为叠片电池品类开创者,蜂巢能源使用“叠片”设计的电芯,可以有效提高方形电芯内部的体积空间利用率,层状结构可以使极片的平整度更好、应力更均匀、膨胀变形更小。

这项设计可以使无钴电芯在能量密度方面再提升 5%、循环寿命上再提升 10%,同时也保证了电池的高安全性。

在线上发布会上,蜂巢能源用一段视频显示了三元锂电池和蜂巢无钴电池在安全性方面的对比。

包括热箱实验、针刺试验、海水浸泡、挤压试验等。

蜂巢无钴电池,魏建军今年最大的牌

热箱实验

蜂巢无钴电池,魏建军今年最大的牌


针刺试验

结果表明,蜂巢无钴电池安全性方面明显优于三元电池。

杨红新在发布会上自信满满的说:

“我们已经通过了国标和欧标的全部安全性测试。”

至此,业界对无钴电池的所有质疑,蜂巢能源已经给出了充分的解释。

无钴电池,真的成了!

标签:  无钴电池
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