什么是无钴电池
无钴电池顾名思义,从物质结构来说,只要是电池材料中不含钴元素的电池,就可以称为无钴电池。
为什么要提倡无钴化电池,原因很简单就是因为钴(Co)元素的矿产资源短缺,我国的钴材料仅占全球不到1.14%含量,而我国是钴消费量最大的国家,量少且贵,考虑到成本问题,无钴电池凸显出市场。
目前,电动汽车主流配套的三元锂离子电池,其正极材料为镍钴锰或镍钴铝,钴在其中起着稳定材料层状结构、提高材料循环和倍率性能的用途,是正极材料中不可或缺的一员。相对三元电池具有安全性优势,无钴电池兼具了三元和铁锂电池的优势,为广大客户提供了一个全新的解决方案。无钴电池有哪些优势?
有利于降低电池成本
行业层面来说无钴电池不但可以降低贵金属钴元素的使用,降低材料和电池的成本,而且可以提升电池能量密度。从国家层面来说,钴作为稀有资源,面临的价格高、资源少、受牵制的风险。无钴电池可降低新能源行业对钴的需求,降低国家的资源风险。
能量密度高于磷酸铁锂
无钴电池的能量密度与三元锂电池相当,与磷酸铁锂电池相比具有高能量密度的优势。本次量产下线的无钴电池能量密度达到了240wh/kg。不止如此,由于无钴电池去掉了有着价格原罪的钴元素,与三元锂电池相比成本有明显下降,只会比磷酸铁锂电池高一点。
相比三元锂电池更安全
至于安全性方面,蜂巢能源表示无钴电池在安全上优于传统三元锂电池,与磷酸铁锂电池表现类似。举例来说,无钴电池可以轻松通过150℃的热箱试验,而传统三元锂电池一般情况下只能通过130℃的热箱。
提高了三元锂电池的性能
降低材料阻抗值、提高材料电子电导率、改善倍率性能、降低电芯内阻等。用我们熟悉的话讲就是可以提高电池放电电流、提高充电功率、延长电池寿命、增加电池安全性。
抑制“镍锂混排”的现象
对于我们常用的锂电池按照正极材料来分有下面几种类型:有磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元镍钴锰(NCM)。其中钴酸锂、三元镍钴锰两种电池是含有钴元素的。
三元锂当电池充电时,层状结构的三元锂电池,由于锂离子从正极中脱落,电池内部开始变得不稳定,原本储存锂离子的地方可能会被镍元素“抢占”。
这样导致电池放电时重新回到正极的锂离子就“无家可归”了,只能附着到原来镍的地方,这种现象就称为“镍锂混排”。而钴元素由于材料性质,它所搭建的框架更加稳定,可以保证镍元素随时呆在自己应该呆的位置,避免“镍锂混排”现象。
如果发生了“镍锂混排”现象,那么三元锂电池里面的微观结构就可能彻底混乱,会造成电池容量下降、电池寿命缩短、还可能发生其它危险。为了抑制这一现象,同时提高锂电池性能我们在三元锂电池中添加了钴元素。
动力电池的未来,有着不同的路线选择。之前对能量密度过于看重,所以三元锂电池的声量更大。如今,行业内对动力电池的性能评价更加全面,在成本、安全、稳定性等的综合考量下,技术路线选择也更加丰富。
经过结构优化,磷酸铁锂电池再次被重视,其成本优势也就体现出来了。至于,镍锰酸钾电池,其实也是另一条路线选择。
但是对于电池用户、普通消费者来说,在保证电池性能的同时,还能降低购买的成本,才是最大的福音。在成本、安全性、性能,三大方面有着优势的无钴电池,确实是锂电池产业发展的一个方向。