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    為什么要研發"無鈷電池"

    來源:存能電氣  日期:2020-06-16 16:34  瀏覽量:

    為什么要研發“無鈷電池”?無鈷電池VS石墨烯電池技術。在新能源汽車發展如火如荼的現在,誰能在動力電池技術上獲得大的突破誰就能掀起一波行業變革,在新出行時代占領先機?,F在大家在電池這塊做出的研究大致可以分為固態電池、燃料電池以及“無鈷電池”,而這三種形態的電池其實在這些年一直都有小的突破,而其中最被看好的也就是“無鈷電池”。

    為什么要研發“無鈷電池”?

    無鈷電池.jpg

    1、鈷價格貴:相關數據顯示2018年探明的全球鈷金屬的總儲量只有710萬噸,而特斯拉一輛Model3的動力電池用鈷量可能就會達到10kg以上,所以如果不考慮回收的話,最多到2026年全球就會出現“無鈷可用”的狀態。所以鈷的價格就顯得十分昂貴,大約占動力電池成本的10%。

    2、鈷的開采問題:在已經探明的710萬噸鈷中有52%都在剛果,而剛果的政局比較混亂,用“黑工”童工等問題嚴重,絲毫不符合人道主義,馬斯克甚至描述三元鋰電池是“帶血的電池”。所以從各個方面來看“無鈷電池”也是大家都要努力去研發的。

    3、鈷作為稀缺資源,其價格波動將很大程度上影響三元材料的價格。如果新能源汽車產量進一步增長,意味著鈷價可能重新暴漲。寧德時代、松下、LG化學等電池廠商都在努力推行電池無鈷化,不過還未實現。

    4、無鈷電池不僅可以提高電性能、提升壽命和提高安全性而且可以降低成本,擺脫正極材料對鈷的依賴。在現有三元體系的鋰離子動力電池中,正極材料的成本占比達到30%~45%,以523體系為例,鈷在其中的占比達20%,作為戰略性的資源,鈷的價格波動將會直接影響到終電芯的成本。

    無鈷電池VS石墨烯電池技術

    目前不少電池供應商和車企都將無鈷電池作為未來的發展方向,這也是短期內能有效降低三元鋰電池成本的重要手段之一,總的來說還是比較靠譜的。不過也有一些車企選擇另辟蹊徑,想搞出點一鳴驚人的大事情,比如廣汽新能源近期公布的石墨烯電池。

    此前三星集團等都宣布要研發石墨烯電池,但最終均以失敗告終。截止目前,市面上并不存在一款真正的石墨烯動力電池,僅有比亞迪秦、唐通過石墨烯改性(石墨烯粉末添加到電極材料的制作過程)起到導電添加劑的效果,即便如此這對于制作工藝的要求已經非常之高,導致這一技術路徑至今應用仍然不太廣泛。

    目前幾乎所有的商品鋰電池都采用石墨類負極材料,在負極性能相似的情況下,鋰電池的性能很大程度上取決于正極材料,因此石墨烯在電池中的應用有可能是正極也有可能是負極,而由于石墨烯成本是以往材料的幾千倍,并不會有廠商把一個電極的材料全換成石墨烯,所以基本就不存在石墨烯電池,只存在“摻/用了石墨烯的鋰離子電池/鉛酸電池等”。

    簡單來說電芯無鈷化的關鍵有兩個:其一是通過摻雜無未成對的電子自旋特定元素,減弱電子超交換的現象,從而降低鋰/鎳元素的混排;其二是通過摻雜M-O鍵能大的元素,從而減緩晶體在充放電過程中體積的變化,起到穩定結構的作用。

    無論電池技術的路線怎么變,但它根本的目的是讓電動汽車變得充電快、安全高、跑得遠。而多種路線的產生,也正在說明目前的技術道路仍然沒有最優解的方向產生,對于國內我們希望找到彎道超車的辦法,也希望能有更多的想象力,這是人類社會進步的動力。

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