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為何說鋰電池最主流也最危險

鉅大LARGE  |  點擊量:659次  |  2019年02月25日  

準確來說,應該稱之為“三元鋰離子電池”(以下簡稱三元鋰電池)。索尼公司在1991年發布了首個商用鋰離子電池,革命性地改變了消費電子產品的發展之路。如今,鋰離子電池是絕對的主流,3C市場一直依賴于它的存在,相對而言新能源汽車應用得則要晚一些。

不過正如前文所言,若不思進取,創新的浪潮早晚會將你拍打在落后的沙灘上。去年早些時候,世界上歷史悠久的、最有名望的科學雜志《自然》刊登了一篇文章,題為《距離鋰電子電池革命僅余10年》,這篇文章指出,鋰離子電池性能和價格的演進速度正在放緩。

深究原因,無非有二:

其一,技術瓶頸。電池,從本質上來說是一種能夠將儲存的化學能轉化為電能的設備。所以,在晶體結構中可以儲存的電量是有天花板的。就拿手機來說,隨著硬件水平的不斷提升,手機自身的技術與性能呈飛躍式發展,但配套鋰電池的升級之路卻依舊步履蹣跚。

較二十年前,可充電鋰離子電池在電池組所儲存能量方面提升了數倍,看似突飛猛進,實則遠遠不夠,尤其是相對于芯片、軟件等高新技術產業的更新速度。可以說,鋰電池從被需求、不可替代、主流,慢慢得在朝“被替代”前進。

應用到新能源汽車上之后,這種“緩慢”就更加突顯。車企們不可能在一款轎車上放入大量的三元鋰電池,原因很簡單——重量。隨著車重的同步提升,實際續航能力的上揚曲線終將歸于平直,再加上充電設施還未達到完善的程度,三元鋰電池在動力電池領域的發展勢必將率先走向抉擇點。

其二,材料。決定三元鋰電池性能的最主要因素是電池兩極的材料,特別是正極材料。鎳、鈷、錳,這三種金屬元素幾乎主宰了一切。其中,鎳元素最大的意義在于提升能量密度;鈷的作用是穩定材料的層狀結構,且能夠提高材料的循環和倍率性能。

不可或缺,導致了沒得選,這樣一來,鎳和鈷的價格在2017年呈現出了持續激增的狀態,市場供不應求。雖然在2018年下半年出現了下滑,但短期內的不可替代仍促使著價格蓄力反彈。多家正極材料企業和鋰電池企業紛紛表示,基于成本原因,一定要尋找替代品。

“NCM811(鎳:鈷:錳=8:1:1)”的出現讓三元鋰電池可以有力回擊質疑。原則上說,相對于已經成熟的“532”和“622”,811在鎳的占比上進一步得到了提升,能量密度增加的同時,成本隨之降低。隨著未來的進一步發展,無鈷鋰電池也在逐步浮出水面。

但凡事都有兩面性,NCM811也并非無懈可擊。不止一個專家曾指出,鎳比例越高,整個正極材料的熱穩定性就越差。高溫不穩定、低溫效能低本來就是三元鋰電池的短板,這樣一來,安全性成為了必須要優先逾越的障礙。

于是很多動力電池企業將重心放在了安全性上,蜂巢能源科技有限公司全球營銷副總裁JeffreyYambrick(嚴博瑞)對于NCM811十分看好,但也承認穩定性是必須要關注的問題:“NCM811關注的問題是如何在高溫下保證穩定性,我們進行了優化。在蜂巢能源的研發團隊通過正極材料的改進,使得正極材料能夠在零下20—60攝氏度正常工作,高溫140—150攝氏度使得阻抗增大3個數量級形成斷路,保證電芯的安全。”

坦白講,現在談論三元鋰電池的末日還為時過早,有朝一日一旦在材料上有所突破,亦或是在能量技術方面挑破了天花板,三元鋰電池的技術優勢將有望再一次得到發揮。

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