从能量密度竞赛中折返：动力电池跨进无钴时代？

文 / 李  应

图 / 网  络

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踏进新赛道

上半年中国动力电池领域，发生了两件大事：

一是由“电池大王”王传福领衔的比亚迪，在3月底发布了刀片电池；二是在电池领域名不见经传的蜂巢能源，5月18日发布了无钴电池。

蜂巢能源背后的老板是长城汽车，所以也有人称是魏建军发动了无钴电池冲击波。

有意思的是，王传福和魏建军，南北对峙多年的自主品牌车企，已经由过去的发动机、变速箱的竞争，变成了动力电池的竞争。

然而，对眼下动力电池产业的冲击，魏建军毕竟不如王传福老道。比亚迪的刀片电池已经量产，而蜂巢能源的无钴电池，离量产还有一年的时间。

看长远一点，中国动力电池的霸主宁德时代的评价完全不一样，认为后者带来的冲击波更大。

对于王传福寄予厚望的刀片电池，宁德时代董事长曾毓群有些不屑：

目前据报道的刀片电池是我们2016年量产的CTP结构创新概念中的一种，我们已经选择并量产CTP结构创新里最优的几种，比如CTP-0、CTP-1、CTP-2。

曾毓群说得很直接，意指王传福的刀片电池技术，是宁德时代玩剩下的方案。

而对于无钴电池，曾毓群的态度完全一样，称是一个全新的、颠覆性的产品，宁德时代对相关技术的研发，也正在推进当中。

认真的对手往往明争暗斗。王传福也隔空喊话曾毓群，几年前磷酸铁锂电池在三元材料电池的冲击下偃旗息鼓，现在通过刀片电池卷土重来了。

国内动力电池装机量，过去几年已经没有悬念。不过，王传福并不认为三元材料电池为主的宁德时代，可以统治未来。

在过去十年的新能源汽车发展历程中，动力电池经历了磷酸铁锂主导和三元材料电池主导的时代，在两个体系里，能量密度、充电速度、安全性能等技术革新越来越快。

尽管有很多技术指标，但磷酸铁锂的发展以安全性为主线，而三元材料电池的发展以能量密度为主线。过去几年，能量密度高的三元材料电池更加受市场欢迎。

但2018年钴价暴涨之后，路线争论出现转机：因为三元材料电池中的钴，稀缺而价格昂贵，导致高镍电池需要在能量密度竞赛中折返回来，去找一个折中方案。

2018年，全球钴价由每吨价格2万美元暴涨到9万美元。一大批钴公司，包括寒锐钴业、华友钴业、洛阳钼业，股价翻飞，冲上历史最高点。

这就是两年前的“姑爷一飞冲天”。这一波最后狂潮终结于，特斯拉宣布将采用无钴电池。姑爷半空跌落，脸着地。

在特斯拉发声前，和钴产业链更近的动力电池巨头，早就意识到钴的全球储量，根本不足以支撑新能源汽车的发展。寻找钴的替代产品，已经在内部研究多时。

02

找到钴替代方案

通常的三元锂电池（NCM）中，镍、钴、锰材料构成正极。

以宁德时代为例，目前主流产品是NCM 523电池，同时，能量密度更高的NCM 811也正在推广中。其中，NCM811电池的镍钴锰比例为8:1:1。

因为钴价格昂贵，约占整个动力电池成本的10%。同时，相关数据显示，按照目前的电动汽车发展速度，倘若不考虑回收，全球钴元素将在2026年被消耗殆尽。

所以，动力电池巨头都在研发钴的替代方案。但出人意料的是，最先发布无钴电池的，是成立仅为两年的蜂巢能源。蜂巢能源公司成立于2018年2月。

有人认为，蜂巢能源是为了赶在特斯拉电池日发布无钴电池前，制造外界影响力。但即便如此，这种操作也相当聪明。

蜂巢能源5月18日发布了两款产品：115Ah电芯和L6薄片无钴长电芯。

相关信息显示，115Ah电芯的容量为115Ah，能量密度为245Wh/kg，车辆续航里程为600公里，预计在2021年6月推出。L6薄片无钴长电芯的容量为226Ah，能量密度为240Wh/kg，预计搭载在长城哈弗的一款高端车上，续航里程为880公里，预计在2021年下半年推出。

蜂巢能源的无钴电池一经发布，就在全球媒体上抢尽了风头，一战成名。毕竟，它成为领先特斯拉发布无钴电池的全球第一，也领先宁德时代、LG和松下、比亚迪等巨头。

但事实上，从蜂巢能源的无钴电池要一年后才量产来看，不排除动力电池巨头在量产上抢在蜂巢能源前面，抢市场先机。

而且，动力电池的竞争，已经不是单纯技术和参数的竞争，而是技术和制造体系的竞争。除了质量和可靠性，还有安全的需求，技术、产品品质、供应链管理、成本、资金实力等的竞争都很激烈。蜂巢能源完全没有优势。

电池行业的门槛并不高，新能源汽车产业兴起后，全国曾有大大小小几百家电池厂为车企供货，被称为“小乱差”产业。很多电池厂的问题在于，工艺落后，电芯的一致性差，导致了电池模块和电池包的质量差，安全事故频发。

另外，如果没有规模效应，在成本上，新闯入者也很难和巨头抗衡。所以，从整体上看，无钴电池的出现，恐怕很难改变现有电池产业格局。

经过十年的发展，动力电池行业格局基本确立。新闯入者只存在于一个机会，那就是依托强大的车企背景，先为自家供货，才可能进行技术、工艺、经验和规模化的积累，打开市场。

03

绕不开的NCM

蜂巢能源的无钴电池，实际上是找到钴的替代方案。由现有的镍钴锰三元材料，变成镍锰二元材料。

蜂巢能源采用了两种化学键能更大的元素，替代钴，掺杂到材料中，构建了新体系电池的基础。

通常，评价电池技术发展前景的标准，包括能量密度、热稳定性、充电速度、循环寿命、成本等几个重要因素。

其中，能量密度和热稳定性成反比。从磷酸铁锂、三元材料电池到无钴电池，能量密度和热稳定性的关系，依旧成立。磷酸铁锂能量密度最低，热稳定性最好；三元材料电池能量密度最高，热稳定性也最差；无钴电池折中。

据蜂巢能源称，通过阳离子掺杂技术，提高材料的上限电压，实现能量密度比磷酸铁锂提高40%。国轩高科称，磷酸铁锂电芯的能量密度大概为190-200 Wh/kg。

无钴电池电芯的能量密度可以做到245Wh/kg，如果按照一般电池包的物理结构，电池包的能量密度大概是电芯的40%-50%，如果按照行业上限可以达到60%，也就是无钴电池包的能量密度可以达到147 Wh/kg。

事实上，据比亚迪的官方数据，其刀片电池的电池包能量密度，也可以达到140 Wh/kg。

所以，目前来看，第一代的无钴电池，相对于磷酸铁锂的能量密度，并没有绝对的优势。但磷酸铁锂的能量密度可提升空间并不大，而脱胎于三元材料电池的无钴电池，可能具有更大空间。

所以，无钴电池尽管目前在能量密度、成本、安全性能等方面，并不比磷酸铁锂优越，但仍可能是未来的主要路线。这也是动力电池巨头加速布局的核心因素之一。

而在钴矿还没有完全用尽之前，镍钴锰酸锂电池仍然可能拥有巨大的市场。原因很简单，它在能量密度上，仍有巨大的优势。

目前，能量密度最高的量产化三元材料电池——NCM 811电池，其电芯能量密度可达到250-280Wh/kg，电池包能量密度高达170-180Wh/kg，远高于磷酸铁锂电池。

据宁德时代称，电池包的能量密度是指根据车企需求开发的密度，如果自主设计电池包，能量密度可以做到250Wh/kg以上。以第一代的无钴电池来看，能量密度的差距是比较大的。

而在成本上，国内三元锂电池电芯报价约在0.9元/Wh左右，磷酸铁锂电芯则在0.7元/Wh左右。磷酸铁锂电芯也没有绝对的优势，能够以低成本屠杀市场。

无钴电池在所有的参数上，几乎都介于磷酸铁锂和三元材料电池之间，所以，无钴电池如果没有在性能参数上出现较大的差异前，那么它的兴起，一定是要在钴贵到车企无法承受之后。

以目前的技术标准看，无钴电池的处境，在市场上可能是上下够不着的“夹心饼干”。但全球的钴矿在2026年就会开采完，所以，三元材料电池的终结，一定会早于这个时间。

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