【SMM分析】蜂巢再推“无钴”电池 钴金属未来将如何

来源:SMM

蜂巢能源再推“无钴”电池,电池正极不断“针对”钴元素,各种“无钴”消息频出,本文整理总结全球钴储量、钴在最主要下游应用电池正极材料中的发展、及近期频出的相关新闻,最后是对钴金属影响的一些观点及预判,欢迎随时交流。

SMM5月20日讯:

据美国地质调查局2015年最新统计,全球已探明陆地钴资源量约2500万吨,储量720万吨,储量高度集中在刚果(金),澳大利亚和古巴。 世界钴资源的分布很不平衡,刚果(金)、澳大利亚和古巴三国储量之和就占了全球总储量的68%。 刚果(金)是钴储量最丰富的国家,截至2014年,刚果(金)钴储量达到340万吨,占全球的50%以上,居世界第一位。钴在地壳中的含量很低,地壳中钴的平均丰度仅为0.0025%,且地壳中的钴90%呈分散状态。自然界中钴多为铜、镍和铁等矿种的伴生矿,基本没有独立的钴矿床产出。

电池正极材料中,钴提供稳定结构,但占正极材料成本的比例近30%,是目前电池技术的发展瓶颈。钴元素50%应用在锂电池上,平均每台手机要用10g左右的钴,特斯拉每台电动车要用13-14kg的钴。

钴资源有限,无法支撑新能源车的增长。正极材料进化从最早钴酸锂含钴比例约60%,到目前普遍应用的NCM523、NCM622含钴比例约12%-20%,再到NCM811、NCA含钴比例约5-10%。自从钴酸锂成为首个商业化的正极材料以来,由于钴的昂贵性和稀缺性,人们就一直在寻找可替代钴的其它材料。

“无钴”新闻频出,以下是SMM对“无钴”的相关总结及对钴行业影响的观点,欢迎随时交流:

蜂巢能源

5月18日,蜂巢能源总裁杨红新在蜂巢能源无钴电池线上发布会上表示,蜂巢能源的无钴电池通过单晶无钴材料技术、叠片电芯设计技术、矩阵PACK设计技术和车规级AI制造的方式,实现整车续驶里程超过800公里,达到超过15年120万公里的寿命。

蜂巢能源目前共有两款镍锰酸锂电芯产品

第一款产品是是基于590模组的电芯设计,容量为115Ah,电芯的能量密度达到245Wh/kg,在整车端能够实现15年120万公里的质保,在2021年6月份推向市场;这款产品的特点,是在通用化电芯尺寸设计基础上完成的。它能够搭载到目前大部分新的纯电平台上。

第二款是L6薄片无钴长电芯,容量226Ah, 这款产品是全球第一款可以实现880公里的续航里程的车型,预计可以在2021年下半年实现量产。

电池的安全性也得到了保障,在发布会现场,蜂巢能源也对电池的安全性做出了测试,将普通三元高镍动力电池和蜂巢无钴电池分别装进一个内部温度为140℃、150℃的热箱中,普通三元高镍动力电池,在140℃的热箱中,30分钟之后就开始起火了。而蜂巢无钴电池在150℃的热箱中30分钟后仍未起火。

镍锰酸锂材料最大的问题是目前难找到与之匹配的电解液体系,现有的六氟磷酸锂电解液体系因为电压不够5伏会被分解,电池也会随之失效。因此目前对蜂巢的镍锰酸锂电芯产品应用仍存疑。

2019年,蜂巢能源发布的首款无钴电池,无钴材料性能可以达到NCM811同等水平,材料成本降低5-15%,相应带来的电芯BOM成本可以降低约5%,且会让材料不受战略资源影响。

特斯拉

原定于4月进行的特斯拉电池日,因海外疫情严重,一直延期。其中电池日的重磅内容即是电池黑科技。目前猜测可能性比较大的是特斯拉在2019年5月收购的全球干电极技术领域的龙头企业——Maxwell的超级电容与干电池技术。特斯拉电池中钴含量控制在3%,远低于行业内平均水平。早在2018年,马斯克就曾表示,要将下一代电池的钴含量削减接近为0。

宁德时代

今年1月的投资者大会上,特斯拉宣布引入宁德时代作为新的动力电池供应商,由宁德时代提供的磷酸铁锂将被用于国产标准版续航的Model 3。

比亚迪

今年3月29日,比亚迪发布了“刀片电池”,其本质上还是磷酸铁锂电池。比亚迪通过结构创新,用CTP的思路提高了成组效率,变相提升了成组后的能量密度,大幅提高了体积利用率,最终达成在同样的空间内装入更多电芯的设计目标。相较传统的有模组电池包,“刀片电池”的体积利用率提升了50%以上,续航里程可以达到605km。

镍钴锰铝四元电池(NCMA)

通用汽车在EV Day宣布与LG化学合作,计划2021年量产镍钴锰铝(NCMA)四元锂电池,其成本可实现超过30%的降幅。LG化学提升了NCMA电池中氧化铝的含量,而钴的含量不足10%。

更多企业正在布局镍钴锰铝(NCMA)四元锂电池,该技术路线是在镍钴锰三元电池的材料中掺入部分铝元素,抑制钴元素的不稳定杂质生成。和目前的三元材料523、811、NCA相比,NCMA四元材料的镍含量逼近90%,同时钴含量进一步降低,逐渐实现低钴或无钴电池的目标,量产后成本降幅可超过30%。

在布局NCMA电池材料方面,国内主要有宁德时代、比亚迪、国轩高科、格林美、容百科技等企业。业内对NCMA的主流观点认为,现阶段镍和钴含量保持甚至优于NCA同等水平的替代方案,主要是采用三元向四元甚至更多元的电池进阶,并逐渐实现低钴或无钴电池的目标。

结论:

动力电池成本在整车成本中仍占据主导,约40%。钴作为目前动力电池正极材料的一部分,成本占比亦达到30%-45%。因此,各电池厂在布局正极材料时,会尽量降低钴含量以节约成本。

下面从钴金属消费分大类看:

3C端,高端手机、平板等未找到钴酸锂替代材料,因此对钴金属需求减量较少。目前主要是动力电池方面,正极材料种类较多,意欲不断降低钴金属含量。据SMM统计,从锂离子电池终端行业来看,2019年全球动力消费端对钴金属的需求占锂离子电池终端消费对钴金属比例约40%。其中全球高镍NCM811及NCA对钴金属需求仅占全球动力消费端对钴金属需求的约4%。

另外2019年全球其他行业对钴金属需求消费来看,包括硬质合金、高温合金、陶瓷材料、催化剂、有机材料、磁性材料等,占比约30-40%。这些传统行业对钴金属需求仍为刚需,趋势上未出现减量。

磷酸铁锂目前代替的仍旧是低端的三元材料市场,其他新型材料目前还未实现量产,具体未来应用如何,包括安全性、续航里程等性能如何,还未可知。

因此SMM认为,去钴化目前看只是趋势,但真正实现“去钴”,技术突破还需很长时间检验。近期新冠疫情对钴行业影响更大,目前企业主要关注短期内如何渡过难关,长期预期目前并无太大意义。

SMM钴锂新能源研究团队

覃晶晶 021-51666828

梅王沁 021-51666759

霍媛 021-51666898

吴阳 021-51666818  

2021镍钴锂
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