新能源电池电量大战，众厂抱团“钴”注一掷？

cool丶逢场作戏

在刚刚结束的 2021 年美国 CES 电子消费展上，动力电池巨头松下表示未来几年将致力于开发无钴锂离子电池，于此之前，作为松下动力电池客户的特斯拉也宣布，会在未来几年内将车型上所装配的锂离子电池组中钴元素使用比例降至为零。由此可见，海外品牌方面无论是 OEM 电池供应商还是新能源整车制造巨头，都已将钴元素运用比例的降低排到了战略层面，且内在意义已经非比寻常。


根据 1 月 13 日中国汽车工业协会动力电池产业创新联盟副秘书长曹国庆在动力电池月度数据报告中介绍，2020 年 1-12 月我国三元锂电池累计产量 48485.9MWh，环比增长 16.6%，同比增长 76%，而位于第二位的磷酸铁锂电池 2020 年 1-12 月累计产量 34551MWh，环比增长 20.6%，同比增长 452.2%.
在纯电动车乘用车电池系统能量分布密度来看，140-160Wh/kg 与 160Wh/kg 装车量已经占到整体市场 63% 以上，而伴随着像蔚来、小鹏、智己以及特斯拉等新品问世，更大电池能量密度需求将会比 2020 年显著增加，而磷酸铁锂电池需求将处于缓慢增长态势。
三元锂电池组的需求空前，也造成了电池制造商对于上游材料的迫切需求。不过相对三元锂电池组需求最多的镍元素，钴元素所对应的运用意义往往被人忽略。钴元素作为元素周期表中第 4 周期、第Ⅷ族，钴在常温下不和水作用，在潮湿的空气中也很稳定，是生产耐热合金、硬质合金、防腐合金、磁性合金和各种钴盐的重要原料，特别是在现在锂离子电池中，是组成电池正极材料关键元素。


而对于锂离子电池来说，正极材料是决定锂电池性能和成本的关键所在，也是制约电池容量进一步提高第一关键因素。因此各大电池制造商为了能迎合新能源汽车电池能量密度之战，市面上出现了钴酸锂（LiCoO2），锰酸锂（LiMn2O4），镍钴锰酸锂（LiNiMnCoO2 或称 NCM），镍钴铝酸锂（LiNiCoAlO2 或称 NCA），磷酸铁锂（LiFePO4）和钛酸锂（Li4Ti5O12）六大种类，花样繁多的正极材料研发就是为了不停改进来提升能量密度与充放电效能。
无论多高级的正极材料，量产必将要考虑其整体成本、制造以及稳定效能。因此从整个世界电动车发展历程中，可以看出镍钴锰酸锂暂且赢得了市场，也就是大家常说的 NCM811 成为了大多数车企选配电池对向，而在命名方向上之所以加上了 811，是因为电池正极镍钴锰含量配比为 8：1：1，，钴含量虽然只占其中一成，但如果正极材料中没有钴元素，电池运行过程中锂离子可逆充入阴极或从阴极中抽出时，层状结构将不再稳定，这样不仅电池安全性会成问题，电量也会受到制约。


显然，现在要想造好的一颗高能量锂离子电池，钴元素仍是其不可缺少元素。但电池制造商要想获得钴元素，除了能采取回收旧三元锂电池加以提炼再制造外，再有便是从刚果（金）来进口矿石。据美国地质调查局发布的数据显示，刚果（金）年生产钴金属为 6 万余吨，占全球钴产量的 66% 左右，而这一数字已经接近中国已探明的钴矿总储量，因此正是物以稀为贵再加上刚果（金）常年地缘政治不稳定性，期货仍是处于长期高速上涨态势。
所以，不管是中国最大锂离子电池制造商宁德时代，还是韩国 LG 化学、日本松下，钴元素使用都只能通过进口方式。而在钴矿核心产地刚果金，据美煤称，中国企业占刚果金钴矿和精矿出口的 85％份额以上，同时还拥有或投资拥有至少 12 个钴储量矿山实体，再加上中国企业在刚果（金）建立了浸出厂和冶炼厂网络以及矿产研发中心，欧美国家自然会对我国警惕性非常之高，因此想尽办法研发无钴电池原因便显而易见了。


事实上，锂离子电池组便是从无钴电池发展成有钴电池的，而无论是松下还是特斯拉再想从有钴电池发展成无钴电池，其付出的时间以及经济代价都将是巨大的，毕竟近年来新能源车的续航能力是成几何倍速增长的。结论来看无钴电池要想从实验室走到量产阶段并最终被用户认可，不仅要在成本、性能、安全等方面战胜未来有钴电池，电极核心元素应用开采也要足够广泛。