无钴樱桃猫车型亮相电池性能与供应安全求得新解法

　　8月29日，全球首款搭载无钴电池的新能源汽车——欧拉樱桃猫发布。
　　这标志着首款无钴电池正式量产装车阶段。
　　这款无钴电池包的供应商就是近期风头正劲的蜂巢能源。
　　蜂巢能源无钴电芯
　　电池的发展是个平衡艺术，在性能方面，需要平衡安全、能量密度和成本；供应方面，需要平衡原材料供应安全，可持续性和成本。
　　电池企业面临的共同问题是，如何在成本更低的情况下，做出性能更均衡，且符合车用标准的电池。
　　借着蜂巢能源无钴电池的量产装车，《电动汽车观察家》梳理下中国几家代表性企业，现阶段解决上述问题的方案：宁德时代采用的是CTP（cell to pack ，无模组电池包）和钠离子电池；比亚迪方面，采用刀片电池（也是CTP方案）和磷酸铁锂技术；而蜂巢则采用的CTP和无钴电池技术。
　　对比这些技术路线，《电动汽车观察家》发现，比亚迪和宁德时代都采用了能量密度更低的正极材料，虽然解决了成本和供应安全，但是牺牲了产品的性能；蜂巢选择的方案，在兼顾成本和供应安全的同时，能够做到能量密度牺牲最小、甚至接近无损。
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　　樱桃猫首亮相，后续车型逐步亮相发布
　　要了解无钴电池到底如何，要看看樱桃猫的各项性能。
　　樱桃猫定位A+级SUV，搭载的无钴电池包的总电量为82.5kWh，系统能量密度170Wh/kg，常温工况续驶里程600+公里，续驶里程在中国同类产品中处于前列。
　　长城欧拉樱桃猫——搭载无钴电池的首款车型
　　性能方面，樱桃猫5秒内可实现整车百公里加速；防水性能达到IP67；低温情况下，能量保持率高，加热速度快。
　　蜂巢能源董事长兼CEO杨红新介绍说，他们的无钴电池包可以实现每小时49 的加热速率，也就是说从-20 把电池加热到常温，只需要不到半个小时。
　　据蜂巢方面的介绍，无钴电池包经过了全面的性能和零部件安全测试。 杨红新表示，蜂巢能源的无钴电池在国标和特别的安全测试方面，例如底部球击、踩踏、锤击、侧柱碰、电池包、内部冷却液泄漏、电化学腐蚀、碎石冲击等方面，全部达到了最高标准，远超国家标准的要求。
　　此外，无钴电池包顺利通过了150 的热箱、140%SOC的过充等系列安全测试，还获得EC62660-3/GB T31486-2015/GB 38031-2020/ UL2580等多项认证。
　　在低温性能方面，无钴电池也有明显提升。蜂巢能源第二代无钴电池的快充倍率提升到1.6c也就是从现在的45分钟充到80%，降到30分钟以内冲到80%，进一步拓宽无钴电池的应用场景。
　　基于此，蜂巢能源无钴电池覆盖范围，从A00级到B+级，续驶里程覆盖400—800公里以上车型。
　　资料来源：蜂巢能源
　　不过需要说明的是，蜂巢第一代无钴电池包并未选择CTP技术，采用的是meb标准的模组。接下来，蜂巢能源还会采用大模组和CTP技术，进一步提高电池包的体积能量密度，并提高安全性。
　　明年还会看到其它无钴电池车型消息。据杨红新介绍，长城体系内，目前确定了两款搭载无钴电池的车型，一个是欧拉品牌，一个是沙龙品牌；＂长城体系外，吉利商用车将有一款皮卡；还有两家新势力企业在沟通，有望定点。＂
　　除了中国自主品牌，日本和德国也有几家车企在测评蜂巢的无钴电池。
　　目前，蜂巢能源已经规划了10GWh无钴电池产能；到2025年，无钴电池的产能将超过50GWh，并实现与三元电池共线生产。
　　了解了蜂巢能源无钴电池的基本情况后，来看下中国电池企业在平衡电池性能和供应安全时，做了怎样的选择。
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　　比亚迪的路线：CTP和磷酸铁锂
　　以比亚迪为代表的企业，开始大规模回归到磷酸铁锂路线。
　　作为最直接降低成本，且供应安全的技术路线，目前中国大批车企和电池企业跟随，搭载磷酸铁锂电池的车型迅速增长。
　　磷酸铁锂材料供应安全、成本不高、循环寿命长，但是能量密度低，比亚迪为了解决这一问题，采用CTP（无模组）刀片电池进行结构进行优化，电池包空间利用率达到60%以上，但是材料本质能量密度低的特点并未解决，这就划定了上限。
　　比亚迪刀片电池的代表作就是比亚迪汉。比亚迪已经发布了纯电动全系＂ 佩刀＂的计划，比亚迪的全部产品都会陆续搭载刀片电池。
　　根据2020年的合格证数据，比亚迪汉所用的刀片电池，单体能量密度在166Wh/kg左右，电池系统的能量密度能够做到140Wh/kg。
　　目前看，磷酸铁锂电池已经量产的电芯能量密度最高在200Wh/kg，仍然明显低于三元电池的能量密度。
　　由于电芯能量密度较低，成组后的电池包能量密度只会更低，长期发展来看优势并不明显。
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　　宁德时代路线：CTP和钠离子电池
　　为了提升能量密度，宁德时代也采用CTP技术，来提升电池包的能量密度并降低成本。
　　在材料层面，宁德时代改弦更张，绕开锂发布了钠离子电池。
　　钠的资源够丰富，原材料供应不存在问题；电池安全性高，能做到针刺、挤压、过充、过放等安全项目测试中做到不起火不爆炸；但是短板在产业链不完善，并且电芯本身能量密度不高。
　　锂本身并不稀缺。根据USGS数据，全球锂资源总量为8600万金属吨（折LCE约4.58亿吨），而未来随着勘探的深入，锂资源储量有望继续增加。但是，全球锂资源的分布并不均匀且高度集中，南美盐湖＂锂三角＂以及澳洲锂矿合计占全球锂资源储量的65％。
　　为了减少对锂的需求，宁德时代发布了钠离子电池。
　　根据宁德时代发布会上的数据，他们第一代钠离子电池的单体能量密度为160Wh/kg，第二代在200Wh/kg。
　　就目前的数据来看，钠离子电池单体能量密度低于磷酸铁锂电池。
　　宁德时代为了解决这个问题，采用钠离子和锂离子混搭的方式，来弥补电池包能量密度不足的短板。
　　目前推测，大概率采用的是三元锂离子电池和钠离子电池混搭的方式。
　　宁德时代采用钠离子，可以平衡成本、安全和供应安全等，但是钠离子电池能量密度，现阶段比磷酸铁锂还低。值得注意的是，混用时钠离子电池采用越多，电池包能量密度就越低。
　　现阶段比亚迪和宁德时代的方案，本质上是通过牺牲电池能量密度，即电池性能，来平衡成本和供应安全，而且短期内两种技术能量密度的天花板都比较低。
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　　蜂巢的CTP和无钴电池路线
　　蜂巢能源除了采用业内近期比较流行的CTP电池包方案外，在材料层面，蜂巢考虑从三元电池中去除钴元素。
　　蜂巢能源的无钴电池包
　　这并非新思路。早在2018年，松下宣布正在开发无钴电动汽车电池。 特斯拉CEO马斯克在社交媒介上表示，在特斯拉Model 3的电池中，含钴量已经降到不到3％。他们将继续改进技术，争取在下一代电池中完全抛弃钴，但是目前仍未看到有产品落地。
　　蜂巢能源却是全球首个落地无钴电池的企业。
　　目前，蜂巢能源量产的无钴电芯H能量密度在240Wh/kg，以及2023年SOP（Start Of Production，小批量生产阶段）的无钴H plus可以做到250Wh/kg，明显高于磷酸铁锂和钠离子电池。蜂巢能源的无钴电池基本可以在较小、甚至接近无损能量密度情况下通过去除钴，从而降低原材料成本。
　　樱桃猫搭载的无钴电池包能量密度，目前做到170Wh/kg，远高于磷酸铁锂电池140Wh/kg的水平。
　　根据杨红新介绍，蜂巢能源后续无钴电池将采用CTP或者大模组的形势，电池包能量密度有望超过180Wh/kg。
　　此外，在安全性方面要高于目前的高镍三元电池。可以通过150 的热箱实验、 140%SOC的过充实验，以及2mm的浅层针刺实验。
　　在原材料材料可持续性方面，钴的供应比锂更为紧张。全球已探明的钴矿储量大约700万吨。要知道，镍、锰、铝等矿产都是数十亿乃至百亿吨级别的储量，两相对比，可以看出钴属于非常稀缺的金属。按照2019年全球14万吨的开采量计算，钴还可以开采约50年。
　　中国的钴储量更少。中国已探明的钴储量仅为8万吨，占全球总储量的1.14%。这就意味如果没有无钴方案，中国就只能依赖进口。
　　钴的另一问题，在于产地非常集中，主要在刚果、澳大利亚和古巴，且集中在嘉能可、洛阳钼业、欧亚资源等几大矿业集团手中，导致下游议价能力较弱，在价格上涨期，价格很可能远超电池企业的承受能力。
　　当然，蜂巢能源不是唯一一个深耕无钴电池的企业，韩国、美国的材料科学家都在研究无钴正极材料，许多研究人员认为钴的问题基本得到解决。
　　宁德时代对无钴电池的规划，则是放在2024年左右。
　　资料来源：宁德时代ppt
　　总结上述路线可以发现，比亚迪和宁德时代都采用了能量密度更低的正极材料，虽然解决了成本和供应安全，但是牺牲了产品的性能；蜂巢选择的方案，在兼顾成本和供应安全的同时，能够做到能量密度牺牲较小，最大程度保留了三元电池能量密度的优势。
　　蜂巢能源迈出的这一步似乎更有优势。
　　当然，需要明确的是，无钴电池作为一个全新的解决方案，其可靠性还需要时间来验证。
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