储能电池

特斯拉的的无钴电池仅仅是噱头吗?

2020-06-18 10:37:53 中国汽车报 作者:万仁美

前段时间,特斯拉大肆宣传准备走无钴路线。作为明星流量企业的特斯拉此举对市场带来了很大的影响。然而事实似乎并非如此,6月16日,有媒体爆出消息称特斯拉从Glencore购买钴,交易量可能高达每年6000吨。

特斯拉此前一直使用松下提供的三元电池(NCA),其中含有钴元素,为此,在去年的特斯拉财报电话会议上,有分析师向马斯克提到钴等稀有金属大宗商品价格剧烈变动将影响特斯拉的前景。马斯克当时对此的因应是:可以把钴的使用量降到零。自此以后,特斯拉将推出无钴电池的概念诞生了。

♦三元电池去钴,可行吗?

2019年5月份,特斯拉宣布完成对Maxwell的收购,Maxwell是全球著名的超级电容制造商,特斯拉收购Maxwell并不想用超级电容代替锂电池,而是看中了生产超级电容的干法技术。一位业内资深专家告诉《中国汽车报》记者,相比于传统锂电池生产方法,使用干电极技术有诸多的好处。

2月3日,宁德时代发布公告称,公司拟与特斯拉及特斯拉(上海)有限公司签订协议。协议中约定,宁德时代将向特斯拉供应锂离子动力电池产品。坊间一直传言,宁德时代将向特斯拉提供磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池中不含有钴元素,一些人自然把特斯拉上海工厂的Model 3将使用磷酸铁锂电池与无钴电池概念联系在一起。

超级电容不含钴,磷酸铁锂电池不含钴,无钴电池的概念推出后,经过一段时间的炒作,概念似乎得到了强化。据金投网信息显示,2019年05月05日,电解钴 ≥99.8%,价格为263000-278000元/吨。2020年05月20日,电解钴 ≥99.8%,价格为245000元/吨,大约一年时间,钴价格降低了18000-33000元/吨。

如果按照特斯拉与Glencore每年6000吨交易量来估算,特斯拉可以省下约1500-2800万美元(折合人民币1.08-1.98亿元)。特斯拉与Glencore没有公布协议细节,双方约定的价格没有对外公布,我们只能根据公开资料推算。总之,钴价下跌后,特斯拉可以节省一大笔钱购买钴金属。

三元电池去钴,可行吗?曾有专家接受采访时称,从理论上看,三元材料的无钴化可以实现。无钴化后,材料的组分会发生很大改变,正极材料也许会变成二元或四元材料,但基本结构仍然不变。二元材料指的是镍锰酸锂,四元材料指镍钴锰铝(NCMA)聚合物。

真锂研究总裁墨柯在接受采访时认为,目前三元去钴还到不了实用阶段,松下、LG化学等电池巨头也仍无法做到“去钴实用”。

在特斯拉宣布完成对Maxwell的收购时,记者曾采访业内多位专家。超级电容产业联盟理事长、中车新能源总经理陈胜军告诉记者,超级电容不受锂、钴、镍等贵金属资源限制,主要原材料是活性炭,这种物质主要来源于椰壳等自然界生物质通过活化制成。

♦收购Maxwell为了干法技术

特斯拉收购Maxwell看中了干法技术,陈胜军说:“干法工艺可以显著增加极片活性物质的负载量,从而有效提升储能器件能量密度。” 据Tesla评估,该工艺如果应用于锂离子电池,在现有体系条件下可将锂离子电池能量密度提升10%-30%以上。

锂电池充放电过程中,从正极脱嵌的锂离子,并没有100%在放电时回到正极,如果可以从正极材料外再寻找到一个锂源,保证正极脱嵌的锂离子不会浪费于化成过程,最终就可以提高全电池容量。这个提供外界锂源的过程,就是预锂化。预锂化对于提高动力电池的能量密度和循环寿命有着重要意义。传统湿法工艺需要使用大量的有机溶剂,很难实现预锂化。干法技术在整个制备过程没有溶剂参与,因此,在原材料混合阶段就可以添加金属锂。

干法技术还有很多好处,不仅带来锂电池性能提升,还能大幅度降低成本。与传统工艺相比,干法技术省却了涂覆过程中的溶剂添加、干燥蒸发、二次辊压等工序,成本自然大幅度降低,另外,电极切条分边后,未与集流体涂覆的材料仍然可以再次辊压利用。而传统湿法不能如此重复利用。

在生产过程中,流水线必须将PTFE(聚四氟乙烯)纤维化,使活性物质与纤维化的PTFE(聚四氟乙烯)形成网络交联结构,这是成膜前预处理的难点之一。在连续的挤出辊压过程中,预处理后的活性材料仍然是粉体材料,使粉体材料能够形成均匀一致的片状材料,仍然是整个工艺流程中的又一个难点。

成型的片状材料必须机械强度高,只有这样才能保证整个工艺流程的连续生产,片状材料还必须表面光亮,这样才能保证均匀性、一致性较好。

特斯拉上马锂电池项目已是箭在弦上,不得不发,特斯拉上马的锂电池项目不是磷酸铁锂,早前就有报道是三元电池。然而,时间不等人,特斯拉不能等到干法技术真正取得突破才生产锂电池,及早订购钴可以保证自己在未来不处于被动地位。


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