日前,有媒体确认,宁德时代和特斯拉达成协议,宁德时代将向特斯拉提供“无钴电池”,且供货量不少于特斯拉上海超级工厂(一期)规划产能的40%。
特斯拉将从宁德时代采购“无钴电池”,将用于国产特斯拉Model3和国产特斯拉Model Y。此后,宁德时代与特斯拉合作公告显示,宁德时代供货有效期限为2020年7月1日至2022年6月30日。
消息公布后,3月11日宁德时代股价直线拉升,并带动了无钴电池概念股全面拉升。宁德时代盘中大涨5%,无钴电池概念股德方纳米拉升封板,湘潭电化、丰元股份等大幅拉升。
无独有偶,1月11日,比亚迪董事长兼总裁王传福在中国电动汽车百人会论坛(2020)上发言时首次公开证实,比亚迪正在开发无钴电池——“刀片电池”将于今年首次量产。
据王传福介绍,“刀片电池”拥有300多项专利。在体积比能量密度上比传统铁电池提升了50%,具有高安全、长寿命等特点,整车寿命可达百万公里以上。“刀片电池”将会在今年3月量产。刀片电池将率先搭载在即将于6月上市的新车比亚迪.汉车上,其单电机版本NEDC续航里程高达605km。
“无钴电池”字面意思是不含钴的电池,我们知道目前三元锂电池是市面运用最多的,其阳极材料采用镍钴锰。比如特斯拉在宁德时代供货之前,国产特斯拉采用的是韩国LG的NCM(镍钴锰)811圆柱三元锂电池。
虽然无钴电池有很多种,但目前已经确认,特斯拉和比亚迪所使用的无钴电池是同样的选择——磷酸铁锂电池。
实际上,磷酸铁锂电池并非新鲜事物,在市面早就存在,如各地电网、UPS不间断电源等多有应用,具有工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应、绿色环保等一系列独特优点。但在电动汽车领域,磷酸铁锂电池鲜有采用,多为含钴的三元锂电池。
01惹不起钴奶奶,被迫用磷酸铁锂?
一个事实是,宁德时代的强项在于三元锂电池,在过去的几年里,三元锂电池凭借能量密度高的优点,广泛运用于新能源汽车上,宁德时代在也这一时期快速发展,成为全球动力电池出货量第一的企业——2019年,宁德时代全球出货量达到32.5GWh,紧随其后的企业包括松下、LG和比亚迪。
相比三元锂电池,磷酸铁锂电池优势在于安全性和抗衰减能力强,劣势是单位能量密度低。为解决这一不足,宁德时代的TCP电池和比亚迪的“刀片”电池都采用了类似的技术途径,即通过升级工艺,减少电池包零件数量并增加电芯总量,在电池包总质量不变的前提下,提升电池包的能量密度。
但是,随着全球新能源汽车蓬勃发展,三元锂电池重要原材料——钴的价格日益走高,被电池生厂商比喻成“惹不起的钴奶奶”。
目前,全球探明的钴储量不到700万吨,而且资源集中在少数国家,过去的几年里,钴的价格翻倍增长,钴资源正在成为大国博弈的焦点。
02频发的自燃事故,才是磷酸铁锂大兴的真正原因
对于特斯拉来说,处理频发的自燃事故虽然是见惯不惊了,但实在是让其堵心。磷酸铁锂电池热稳定性好,不易爆炸和燃烧的特点简直是特斯拉们的福音。
有媒体统计,从2016年年初到2019年8月,全球范围内公开报道的特斯拉重大事故共发生了25起,导致8人死亡。其中有12起发生起火,接近总量一半。就在1月18日,美国普莱斯顿一辆Model S碰撞后起火,司机死亡。
对于三元锂电池来说,猛烈撞击造成的高温燃烧是其最大的安全隐患。而磷酸铁锂虽然能量密度稍微小一些,但胜在安全可靠,当电池温度处于500-600℃高温时,其内部化学成分才开始分解,因而基本不会存在自燃的问题。而三元锂电池对高温的耐受能力大大不如,200℃就可能发生失控。
即使是能量密度稍小的缺点,在新工艺面前似乎也得到了解决:据工信部信息显示,即将搭载“刀片电池”的比亚迪汉EV能量密度为140Wh/kg,可见新技术确实带来了能量密度方面的实质性提升。满足600公里续航、成本节约30%、能量密度提升50%……这款“刀片电池”的确突破了人们对于磷酸铁锂电池的传统认知。
此外,磷酸铁锂电池的抗衰减能力也强于三元锂电池,具有非常强的循环寿命,500次循环充电之后,放电容量还是大于95%。
新能源汽车的发展,真正的掣肘在于电池。也许新工艺制造的磷酸铁锂电池能解决三元锂电池的部分问题,但也许还会暴露出新的问题。无论如何,都希望电池科技能得到本质的突破,解决目前集中于新能源汽车上面的续航、安全等问题。
(关键字:钴 比亚迪 特斯拉 磷酸铁锂)