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乘风破浪的特斯拉,“无钴”方案的真相何时到?

时间:2020-06-25作者:  baidu.com

其实,早在九十年代初,索尼就首发了以 钴酸锂为正极、石墨为负极的商用锂电池。今日,手机、笔记本上运用的依旧是 钴酸锂电池。直到2008年,特斯拉第一款Roadster超跑运用的仍是松下的钴酸锂电池。

但钴酸锂的结构问题导致难以持续前进锂电池的能量密度,并且安全性差、本钱十分高,首要适用于小型电子设备。因而研讨方向转到锰酸锂、镍酸锂。相对来说,镍酸锂容量大,可是安稳性、循环寿数很差。材料不安稳首要是因为镍离子有磁性,会招引锂离子,构成锂-镍混合摆放的物质,严峻阻止其它锂离子传输,导致功能快速阑珊。

作为三元锂电正极资猜中的“一元”,钴参加后 ,即把部分镍换成钴今后,钴离子能够起到缓冲作用,锂-镍影响削弱,电池的安稳性、循环寿数、倍率功能也大大前进了。并且,三元锂电的锰元素能够前进热安稳性,下降本钱,也成为了另一种重要的物质。

钴元素如此优异,为何热心 “去钴”呢?

作为三元锂电的正极材料之一,钴因为其稀缺性成为战略性的稀有金属资源。据悉,电池是钴金属最大的下流范畴,在全球及我国钴消费量占比别离为44%和77%,但全球钴金属储量散布十分不均衡,资源首要会集在刚果、澳大利亚、古巴3个国家,这三个当地就占了一大半。欧洲、我国和美国这三个现在电动轿车最首要的商场,都没有多少钴矿。

全球轿车电动化进程不断加快,能够幻想,假使一种原材料储量有限,那它的价格就会不断攀升。基于此布景,为了脱节资源的束缚,车企将无钴作为一种终极目标。

也因如此,“高镍低钴”成为现阶段的大势。为了前进能量密度,一起下降本钱,全球电池供货商、车企都在想方设法削减钴在三元锂电中的含量,从最早的钴酸锂中的59%,到现在遍及使用的NCM523中的12%,再到下一代NCM811中的7%,正极资猜中的含钴份额一直在下降。

松下是少量选用NCA技能道路的动力电池供货商,该技能是高镍低钴的代表,含钴量约5%。2020年年头,特斯拉宣告最新一代高镍电池钴含量会进一步降至3%以下,客观上现已相对“无钴”。

真“零钴”电池终究怎么完成?

不同于特斯拉的“少钴”,蜂巢动力正式对外推出两款零钴电池新产品:115 Ah和L6薄片无钴长电芯,成为全球首家成功研宣布无钴电池的企业。依据规划,115 Ah将在2021年6月推向商场;L6计划在2021年下半年推向商场。

我们都十分关心,去钴后,电池的安稳性、安全性是否会受到影响?为此,蜂巢动力在现场做了“热箱实验”,首要操作是将一般三元高镍动力电池和蜂巢无钴电池别离装进一个内部温度为140 ℃、150 ℃的热箱中,一般三元高镍动力电池,在140 ℃的热箱中,30 min之后就初步起火,而蜂巢无钴电池在150 ℃的热箱中30 min后仍未起火。

蜂巢动力终究怎么完成“无钴”的呢?蜂巢动力总裁杨红新着重称,完成打破无钴技能瓶颈,有三项技能极为要害,别离是阳离子掺杂技能、单晶技能和纳米网络化包覆。

据了解,蜂巢阳离子掺杂技能选用两种化学键能更大的元素掺杂到资猜中代替钴,经过强化学键安稳氧八面体结构,削减锂镍混排,改进了材料的安稳性,能够在4.3~4.35 V电压下安稳作业,使能量密度前进,本钱下降。

一起,蜂巢动力还选用了单晶技能,与多晶材料比较,单晶材料在辊压过程中具有更强的颗粒强度和愈加安稳的结构,耐压力强度能够前进10倍。正因如此,无钴材料的运用寿数会更长,电芯寿数也比多晶高镍三元高出70%。

此外,蜂巢动力还选用了纳米网络包覆技能,在单晶表面包覆一层纳米氧化物,能够削减正极材料与电解液的副反应,有用改进了高电压下的材料循环功能。

正是这些技能的加持,蜂巢动力在无钴材料的研发上做出了巨大的前进,可是要想将无钴材料的功能充沛使用到电动轿车上,还需求有杰出的电芯规划、PACK规划和制作技能。

揭露材料显现,蜂巢动力很早就初步了叠片电池的开发,L6薄片无钴长电芯就比较合适叠片电池的出产,能够有用前进方形电芯内部的体积空间利用率,使电芯的平整度更好、应力更均匀、胀大变形更小,能够使无钴电芯在能量密度方面再前进5%、循环寿数上再前进10%。

矩阵PACK革新了电池的热办理体系,经过上下两层冷却,相对传统PACK前进冷却作用40%,低温加热到达60~70℃/h,温度控制在25~35 ℃之间,温差控制在5 ℃以内。

为了更好的出产无钴电池,蜂巢动力还在江苏金坛建立了我国首个“车规级AI智能电池工厂”,选用超高规范规划来保证出产的正常进行。

结语:不同类型的电池适用不同使用场景

无钴电池的推出,的确将给产业链带来严重革新,这并不是说动力电池的技能道路会大受影响,现在仅仅初步,量产遍及仍需求时日。更重要的是,无论是蜂巢动力的无钴电池,仍是比亚迪的刀片电池、宁德年代的CTP等,这些关于新动力轿车产业、动力电池职业,都是技能的巨大前进,关于职业竞赛者,也将构成正面的压力,未来,不同类型的电池也将适用不同的使用场景。

别的,一再被推延的特斯拉2020电池日,难免让业界对特斯拉或许呈现的“无钴”计划充溢等待。回来,检查更多

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