近年來，“高鎳低鈷”成為三元鋰電池的發(fā)展趨勢，車企和動力電池企業(yè)在降低鈷元素比例方面也在不斷地進行研發(fā)和突破。從最早的鈷酸鋰中的59%，到目前普遍應用的NCM523中的12%，再到下一代NCM811中的7%，正極材料中的含鈷比例一直在降低。直到今天，已有企業(yè)能夠?qū)⑩捄繙p到0，即真正做到鎳錳鈷三元材料不含鈷，它就是本土動力電池新星——蜂巢能源。

  圖片來源：蜂巢能源官方

  5月18日，蜂巢能源正式對外推出兩款無鈷電池新產(chǎn)品：115Ah和L6薄片無鈷長電芯，成為全球首家成功研發(fā)出無鈷電池的企業(yè)。

  據(jù)蜂巢能源官方信息，115Ah能量密度達到245wh/kg，匹配590標準模組，能夠搭載到目前大部分新的純電平臺上，這款產(chǎn)品的電池包在整車端，能夠?qū)崿F(xiàn)15年120萬公里的質(zhì)保;L6薄片無鈷長電芯容量為226Ah，目前正在與長城汽車的一款高端車型做適配開發(fā)，預計可以實現(xiàn)880公里的續(xù)航。根據(jù)規(guī)劃，115Ah將在2021年6月份推向市場;L6計劃在2021年下半年推向市場。

  圖片來源：蜂巢能源官方

  續(xù)航880KM的無鈷電池威力何在?

  對當下的動力電池產(chǎn)業(yè)而言，蜂巢能源無鈷電池的推出無疑是一項重大突破。

  一直以來，動力電池的安全性、續(xù)航里程和使用壽命都是橫亙在新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中的三座大山。當前國內(nèi)新能源汽車動力電池主要以鋰電池為主，一種是以鎳鈷錳(NCM)、鎳鈷鋁(NCA)為主要材料的三元電池，另一種則是磷酸鐵鋰電池。前者能量密度高，續(xù)航能力強，但是不得不在安全和使用壽命上做出一定讓步;后者安全性較好但是續(xù)航里程不盡人意，雖然可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新來增加容量，但是增加重量帶來的電耗也將隨之增加。

  蜂巢能源無鈷電池則兼具高安全、高能量和高壽命的特點。測試數(shù)據(jù)顯示，蜂巢能源無鈷電池的循環(huán)壽命在DOD為92%時為2500個循環(huán)，優(yōu)于高鎳三元電池;同時，與高鎳三元電池相比，蜂巢能源無鈷系統(tǒng)增加了Mn的含量并顯著提高了安全性;此外，長續(xù)航性能支持單次充電可達到880公里的續(xù)航，比比亞迪新近推出的刀片電池更長。

  目前，在國內(nèi)已經(jīng)量產(chǎn)的純電車型中，NEDC續(xù)航最高的為706公里，而達到600公里的也只有5款，其它都在600公里以下?？梢灶A見，蜂巢能源無鈷電池一旦實現(xiàn)量產(chǎn)裝車，勢必將大大降低消費者對新能源汽車的里程焦慮。

  與此同時，對整車廠而言，蜂巢能源無鈷電池可降低其對鈷價變化的敏感性，有利于預期管理，控制成本。

  眾所周知，鈷作為一種稀缺金屬，是當下鋰電池正極材料中的重要組成部分，然而受儲量小，主要出產(chǎn)地剛果金政治不穩(wěn)定，供需失衡等多種原因，鈷資源無法支撐起新能源汽車的無限發(fā)展空間。

  今年年初，特斯拉宣布最新一代高鎳電池鈷含量會進一步降至3%以下，客觀上已經(jīng)相對“無鈷”。在業(yè)界看來，特斯拉“去鈷”核心在于變被動為主動，降鈷后，特斯拉將不再受制于鈷價大幅波動對整體成本造成太大影響，可以對單車成本做預期管理，降低對鈷價巨幅波動的敏感性。

  且更為重要的是，隨著新能源汽車補貼政策的逐步退坡，降低電池成本同樣成為行業(yè)發(fā)展的重要考量因素。在實現(xiàn)電池性能進一步突破的同時，將占據(jù)正極成本30%的鈷材料去除，更有利于企業(yè)成本控制。

  基于以上，也就不難理解國內(nèi)外的主流動力電池企業(yè)為何紛紛將低鈷和“無鈷化”作為下一代動力電池技術(shù)的研發(fā)方向，只不過蜂巢能源走在了前列。

  蜂巢能源如何占得先機?

  在動力電池市場，蜂巢能源算得上是一家新勢力。這家成立于2018年的企業(yè)，為何能在短時間內(nèi)取得如此大的突破?

  對此，蜂巢能源的答案是，蜂巢能源前身是長城汽車的動力電池事業(yè)部，于2018年從長城汽車完全剝離出來，早在2012年蜂巢能源就開始展開電芯的預研工作，為了將無鈷材料推向量產(chǎn)應用，蜂巢能源投入了海量的研發(fā)資源，進行了大量的分析測試。

  “為了使無鈷材料走到規(guī)模化應用階段，我們通過多種復合技術(shù)，顯著改善了無鈷層狀材料的鎳鋰離子混排問題以及循環(huán)壽命的問題?！? 蜂巢能源總裁楊紅新強調(diào)稱，實現(xiàn)突破無鈷技術(shù)瓶頸，有三項技術(shù)極為關(guān)鍵，分別是陽離子摻雜技術(shù)、單晶技術(shù)和納米網(wǎng)絡(luò)化包覆。

  據(jù)介紹，蜂巢陽離子摻雜技術(shù)采用兩種化學鍵能更大的元素摻雜到材料中替代鈷，通過強化學鍵穩(wěn)定氧八面體結(jié)構(gòu)，減少鋰鎳混排，大幅改善了材料的穩(wěn)定性，可以在4.3-4.35V電壓下穩(wěn)定工作，實現(xiàn)能量密度比磷酸鐵鋰提高40%。

  單晶技術(shù)則可以改善電池的安全性和壽命。電池在極片制作過程中，為了在有限的殼體空間內(nèi)加入更多的活性材料，要經(jīng)過高強度輥壓。與多晶材料相比，單晶材料在輥壓過程中具有更強的顆粒強度和更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，耐壓力強度可以提高10倍。正是這種穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)，為無鈷材料帶來超長的使用壽命，電芯壽命可以比多晶高鎳三元高出70%。

  在無鈷材料的合成過程中，蜂巢能源還采用了納米網(wǎng)絡(luò)包覆技術(shù)，即在單晶表面包覆一層納米氧化物，可以減少正極材料與電解液的副反應。該技術(shù)可有效改善高電壓下的材料循環(huán)性能。

  正是在上述三大黑科技的加持下，蜂巢能源在無鈷材料的開發(fā)中大獲成功，也為徹底解決動力電池安全、續(xù)航、壽命3大痛點點燃了希望。

  不過，楊紅新坦言，材料開發(fā)的成功是時代賦予蜂巢人的歷史機遇，要想將無鈷材料的性能充分應用到電動汽車上，還需要有卓越的電芯設(shè)計、PACK設(shè)計和制造技術(shù)。

  資料顯示，蜂巢能源是疊片電池品類開創(chuàng)者。使用疊片設(shè)計的電芯，可以有效提高方形電芯內(nèi)部的體積空間利用率，層狀結(jié)構(gòu)可以使極片的平整度更好、應力更均勻、膨脹變形更小。該設(shè)計可以使無鈷電芯在能量密度方面再提升5%、循環(huán)壽命上再提升10%。

  另外，蜂巢能源采用的矩陣PACK設(shè)計能夠更好地降低PACK非增值件的重量，在保證安全性的前提下能夠做到80%的成組效率(傳統(tǒng)模組的PACK水平在72%，VDA電芯CTP做到75%)，而且給熱管理帶來變革，能夠改變傳統(tǒng)電芯單一地面冷卻形式，通過上下雙層冷卻達到更精準控制電池溫度的效果，相對傳統(tǒng)PACK提升冷卻效果40%，低溫加熱達到60~70℃/h，溫度控制在25~35℃之間，溫差控制在5℃以內(nèi)。

  電池產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)眾多，想要做出品質(zhì)上乘的成品，還離不開精密嚴格的生產(chǎn)水平。為此，蜂巢能源斥巨資在江蘇金壇建立了中國首個“車規(guī)級AI智能電池工廠”，并采用超高標準設(shè)計。

  在疊片電芯設(shè)計、矩陣PACK設(shè)計和車規(guī)級AI智能電池工廠等條件的綜合作用下，蜂巢能源無鈷電池得以順利推出，也為其高安全、高能量和高壽命性能做出了可靠保證，期待這一全新的動力電池產(chǎn)品早日量產(chǎn)裝車。