大眾欲將動力電池鎳含量提升至80% 無鈷電池或成未來主流

據路透社報導,3月17日,大眾汽車電池負責人Frank Blome表示,明年大眾欲將動力電池中的鎳含量從目前的65%提升至80%,這或能促使無鈷電池成未來市場的主流。

據悉,大眾計畫到2025年生產300萬輛純電動汽車,這將需要3億千瓦時的電池,主要在亞洲和歐洲生產。到2025年,大規模量產有望將成本控制在低於每千瓦時100美元的水準。

隨著電動汽車的崛起,車用電池的關鍵材料可能會在2020年中旬出現緊缺現象。因此有些車廠在考量到鈷的全球儲量低、成本高與毒性問題等因素之後,自然會做出在動力電池中減少鈷含量,提高鎳含量(全球儲量更為豐富)的決定。

鋰電池圖片

大眾集團電池部門主管弗蘭克布魯姆表示,目前大眾汽車動力電池包含65%的鎳,15%的鈷和20%的錳,而下一代電池將含80%的鎳,10%的鈷和10%的錳。

在三元材料中,鎳的作用在於提高增加材料的體積能量密度,但安全性低;鈷的作用在於可以穩定材料的層狀結構,但實際容量低;錳的作用在於降低材料成本、提高材料安全性和結構穩定性,但過高的錳含量會使材料的比容量降低。

從現有的生產技術來看,為了提高動力電池地能量以及降低其生產成本,大多數的製造商都是通過提高鎳含量、降低鈷含量的方法來實現該目標。

而此次大眾的這則消息,更是有助於無鈷電池市場的發展。前階段,特斯拉的“無鈷電池”引發了業界的猜測。

業者表示,無鈷電池主要指高鎳三元無鈷電池,具體指三元低鈷或鎳鈷錳到鎳×錳或鎳×XY。關於三元高鎳無鈷電池的研究,中國最高鎳含量可達93%,最低鈷含量為4%,而日本和韓國電池公司擁有相對較高技術的三元高鎳無鈷電池,鈷含量較低,但它們還沒有完全變成無鈷。

在以三元高鎳體系為主的前提下,松下、LG、寧德時代、比亞迪、CNAC鋰電池、蜂巢能源等動力電池企業都將低鈷無鈷電池作為下一代動力電池的研發方向。

而在無鈷電池的生產過程中製造商們將面臨諸多困難,如無鈷的兩項關鍵技術。這兩項技術是,(1)摻雜特定元素而沒有不成對的電子自旋減少了電子超交換現象,減少了鋰/鎳的混合並提高了電性能;(2)摻雜具有大M-O鍵能的元素可以減緩晶體在充放電過程中的體積變化,穩定結構,提高迴圈壽命和安全性。

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