盡管已有預(yù)期，但蜂巢能源先于電池技術(shù)巨頭寧德時(shí)代和特斯拉，率先量產(chǎn)無(wú)鈷電池，還是震動(dòng)了業(yè)界。

這真是無(wú)鈷電池？蜂巢能源如何做到NCM（鎳鈷錳酸鋰電池）在沒(méi)有Co（鈷）的情況下，繼續(xù)保持原先三元鋰電池性能的穩(wěn)定、提升安全性及降低成本？

在未來(lái)，蜂巢能源無(wú)鈷電池產(chǎn)能布局有何規(guī)劃？

H系列：無(wú)鈷115Ah量產(chǎn)裝車

8月29日，蜂巢能源官宣由其開發(fā)的全球首款無(wú)鈷電池包115Ah（H系列），正式搭載長(zhǎng)城歐拉首款SUV車型櫻桃貓，實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車。

過(guò)針刺 低溫防爆18650 2200mah

符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

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這款115Ah無(wú)鈷電池包（以下若無(wú)特別說(shuō)明，均指H系列115Ah無(wú)鈷電池），實(shí)際路測(cè)結(jié)果怎樣？

據(jù)蜂巢能源CEO楊紅新稱，自2020年搭載歐拉樣車路測(cè)開始，蜂巢能源無(wú)鈷電池包通過(guò)涉水實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)化路試、整車充放電性能、急加速、減速電池性能、全車電池包絕緣檢查等多項(xiàng)整車性能測(cè)試，累積測(cè)試?yán)锍?0萬(wàn)公里，測(cè)試數(shù)據(jù)表現(xiàn)優(yōu)異。

蜂巢能源無(wú)鈷電池產(chǎn)品之前裝車路試結(jié)果顯示，產(chǎn)品通過(guò)150℃熱箱測(cè)試和過(guò)充測(cè)試，循環(huán)與日歷壽命高于目前量產(chǎn)811型三元鋰電池水平，已具備在長(zhǎng)里程車上替代三元高鎳的性能水平以及成本競(jìng)爭(zhēng)力。

8月31日，蜂巢能源無(wú)鈷電池材料技術(shù)負(fù)責(zé)人向華爾街見(jiàn)聞透露，此次量產(chǎn)裝車的115Ah無(wú)鈷電池包，材料成本比811型NCM（鎳鈷錳酸鋰）電池降低8%-10%，能量密度提升5%，電芯循環(huán)超過(guò)3000次（三元鋰電池充放電循環(huán)約1500次）。

這位負(fù)責(zé)人說(shuō)，“以工薪族私家車日常行駛情況看，115Ah無(wú)鈷電芯使用壽命約為10年。”2020年9月28日，楊紅新曾對(duì)外稱115Ah無(wú)鈷電芯相比同級(jí)高鎳NCM電池，使用壽命延長(zhǎng)50%。

無(wú)人船智能鋰電池

IP67防水，充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓：28.8V
標(biāo)稱容量：34.3Ah
電池尺寸：(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域：勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備

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目前，蜂巢能源無(wú)鈷電池共規(guī)劃四款量產(chǎn)產(chǎn)品，分別是無(wú)鈷H系列115Ah電芯、155Ah電芯，HPlus系列157Ah電芯和無(wú)鈷E系列115Ah電芯，覆蓋中里程至超長(zhǎng)里程（300km-800km）、從微型車到全尺寸的全系車型。

其中，無(wú)鈷H系列115Ah電芯和155Ah電芯能量密度為240Wh/kg，115Ah產(chǎn)品即此次實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車的無(wú)鈷電池包。

華爾街見(jiàn)聞了解到，搭載在長(zhǎng)城緊湊級(jí)SUV車型櫻桃貓上，115Ah無(wú)鈷電池包常溫工況下續(xù)航里程超過(guò)600公里；5秒內(nèi)可實(shí)現(xiàn)整車百公里加速；防水性能達(dá)到IP67；低溫情況下，能量保持率高，加熱速度快。

H系列與E系列產(chǎn)品的區(qū)別在于采用的材料和技術(shù)不同，因而主打里程數(shù)也不同：H系列無(wú)鈷電池主打超長(zhǎng)里程，而E系列為中里程技術(shù)方向。值得一提的是，就性能來(lái)說(shuō)，H系列無(wú)鈷電芯可替換同級(jí)高鎳三元鋰電池，而E系列則能取代磷酸鐵鋰電池。

E系列電芯材料主要采用高濃度陽(yáng)離子摻雜和納米網(wǎng)絡(luò)化包覆、微觀粒徑控制、嵌鋰路徑優(yōu)化，計(jì)劃在2021年將容量做到160mAh/g，2023年提升至170mAh/g。

H系列電芯材料則以納米網(wǎng)絡(luò)包覆技術(shù)，采用單晶化技術(shù)和陽(yáng)離子摻雜的氧八面結(jié)構(gòu)，2022年將電池容量從180mAh/g提升到185mAh/g。

鈷不可或缺但正遭摒棄

蜂巢能源前身是長(zhǎng)城汽車動(dòng)力電池事業(yè)部，2018年從長(zhǎng)城汽車剝離并獨(dú)立為蜂巢能源科技有限公司。蜂巢能源主要從事電池材料、電芯、模組、電池系統(tǒng)和BMS（BatteryManagementSystem：電池管理系統(tǒng)）的研發(fā)與產(chǎn)品制造。

“無(wú)鈷電池，業(yè)界有很多概念。有公司曾推出的無(wú)鈷電池，后來(lái)被證明，實(shí)際上是磷酸鐵鋰電池，并非是采用層狀結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰的無(wú)Co（鈷）電池。

事實(shí)上，包括寧德時(shí)代、比亞迪和特斯拉等在內(nèi)的新能源電池上下游公司，均先后都提出過(guò)無(wú)鈷電池的研發(fā)消息，但至今仍未有進(jìn)一步進(jìn)展，更沒(méi)有量產(chǎn)消息。

Co在鋰電池中的作用是什么？為何在技術(shù)上難以取得無(wú)Co突破？

要明了Co的作用，首先要知道三元鋰電池的材料結(jié)構(gòu)和Co元素對(duì)三元鋰電池材料動(dòng)力學(xué)的作用。

三元鋰電池主要由正負(fù)極、隔膜和電解液構(gòu)成。

其中，正極材料為鋰氧化物，如NCM（鎳鈷錳酸鋰）和NCA（鎳鈷鋁酸鋰），負(fù)極材料為石墨，正負(fù)極之間以多孔材質(zhì)的隔膜做隔離。通過(guò)隔膜空隙，鋰離子在正負(fù)極之間游走，進(jìn)而產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)電池充放電循環(huán)。

當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子由正極通過(guò)隔膜移動(dòng)到負(fù)極，但正極原先由鋰離子所在的位置就會(huì)被鎳離子占據(jù)。

此時(shí)，若有放電，鋰離子就從負(fù)極回到正極。但因其原有位置為鎳離子所占，故鋰離子就會(huì)去填補(bǔ)鎳離子所在位置，如此則形成“鎳鋰混排”，從而導(dǎo)致電池壽命縮短，電池容量下降或發(fā)生其他危險(xiǎn)。

為防止這種情況的發(fā)生，就需要鈷元素加持。鈷，化學(xué)元素符號(hào)Co，原子序數(shù)27，在化學(xué)元素周期表中位于第4周期、第Ⅷ族的金屬，是電池制造中相當(dāng)重要的正極原材料。

在三元鋰電池的材料結(jié)構(gòu)中，鎳元素的作用是提升并穩(wěn)定三元鋰層狀結(jié)構(gòu)整體的能量密度，而鈷元素主要功能是抑制鎳離子因活性而“侵奪”鋰離子在正極中的位置，防止出現(xiàn)“鎳鋰混排”，從而穩(wěn)定三元鋰電池的層狀結(jié)構(gòu)。

此外，鈷元素還有提高材料電子電導(dǎo)率、改善倍率性能、降低材料阻抗值和降低電芯內(nèi)阻等功能。

基于鈷的作用如此關(guān)鍵，尤其是鈷能減少陽(yáng)離子混排，以便于材料深度放電，提高材料放電容量、循環(huán)性和倍率性能，因此三元鋰電池要做到無(wú)鈷，非常困難。

既然鈷的作用如此明顯且不可或缺，為何業(yè)界亟欲除之而后快？

因?yàn)殁挷豢稍偕?，?chǔ)量很少，成本很高。

多家機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，眼下全球鈷探明的儲(chǔ)量?jī)H約710萬(wàn)噸，有超過(guò)50%的全球鈷儲(chǔ)量在剛果。但作為全球最大的新能源汽車消費(fèi)市場(chǎng)也是最大的鈷產(chǎn)品消費(fèi)國(guó)，中國(guó)已探明的鈷儲(chǔ)量?jī)H約8萬(wàn)噸，占全球總儲(chǔ)量的1.14%。

為了在未來(lái)不因缺鈷而陷入無(wú)動(dòng)力電池可用的窘境，國(guó)內(nèi)新能源汽車電池制造商致力于兩種技術(shù)路線的研發(fā)：一種是以比亞迪為代表的刀片式磷酸鐵鋰技術(shù)研發(fā)方向；另一種即蜂巢能源致力的無(wú)鈷電池。

真正的無(wú)鈷電池如何煉成

8月29日，蜂巢能源推出H系列無(wú)鈷電池包115Ah，震動(dòng)業(yè)界，但業(yè)內(nèi)同時(shí)仍出現(xiàn)質(zhì)疑：主要集中在無(wú)鈷電池怎么做到電池性能不變、穩(wěn)定性好、壽命更長(zhǎng)、成本還低？到底是不是真正的無(wú)鈷？

據(jù)華爾街見(jiàn)聞從蜂巢能源無(wú)鈷材料技術(shù)處了解，115Ah電芯采用無(wú)鈷高鎳二元材料作為正極活性物質(zhì)，并在電解液中加入正極保護(hù)添加劑，以有效保證正極表面CEI膜（電解質(zhì)界面）的穩(wěn)定性，進(jìn)而避免正極在循環(huán)過(guò)程中，容量衰減及存儲(chǔ)過(guò)程中出現(xiàn)產(chǎn)氣問(wèn)題。

目前，業(yè)界使用的正極活性物質(zhì)均為高鎳正極，這會(huì)導(dǎo)致電解液在正極表面的分解加劇，因此需要正極保護(hù)添加劑來(lái)抑制電解液分解。

正極保護(hù)添加劑的作用機(jī)理大致分為兩類：一是通過(guò)特殊官能團(tuán)與氧化態(tài)金屬離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，從而抑制金屬和電解液的反應(yīng)；另外則是添加劑自身反應(yīng)，形成一層聚合物膜，覆蓋在正極表面，最終抑制金屬和電解液的反應(yīng)。

同時(shí)，通過(guò)在正極材料中加入正極導(dǎo)電劑，可避免因無(wú)鈷造成的材料導(dǎo)電性能下降及功率性能降低的問(wèn)題。導(dǎo)電劑是為了保證電極具有良好的充放電性能，在極片制作時(shí)通常加入一定量的導(dǎo)電物質(zhì)，在活性物質(zhì)之間、活性物質(zhì)與集流體之間起到收集微電流的作用。

在115Ah電芯正極中的正極導(dǎo)電劑是SUPER-P（小顆粒導(dǎo)電炭黑）和MWCNT（導(dǎo)電填料多壁碳納米管），通過(guò)兩者混合搭建導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電劑協(xié)同效應(yīng)，彌補(bǔ)無(wú)鈷高鎳正極活性物質(zhì)導(dǎo)電性能差的缺陷，保證正極的功率性能。

SUPER-P屬于親油碳素材料，經(jīng)過(guò)雙氧水處理的導(dǎo)電炭黑能顯著降低電池循環(huán)過(guò)程中內(nèi)阻變化率，因此能提高電池循環(huán)次數(shù)，原因是其改善了導(dǎo)電劑與正極材料間的結(jié)合狀態(tài)。

看上去蜂巢能源真正致力的是做鋰電池正極材料的技術(shù)突破研發(fā)。

蜂巢能源開發(fā)的H系列無(wú)鈷正極材料，通過(guò)“陽(yáng)離子摻雜技術(shù)”、“納米網(wǎng)絡(luò)包覆技術(shù)”和“單晶化技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)耐壓更強(qiáng)、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定、壽命更長(zhǎng)、成本更低的電芯使用周期。單晶無(wú)鈷電池?zé)岱纸鉁囟?、熱失控溫度和材料可耐過(guò)充量都高于NCM811，循環(huán)壽命比NCM811提升50%。

115Ah無(wú)鈷電芯的正極材料提升了錳元素的比例，電壓約提升到了3.75V，超過(guò)普通三元材料3.6V的平臺(tái)電壓，更多的正4價(jià)錳離子進(jìn)一步提升了材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

因此，就二元層狀高鎳材料來(lái)說(shuō)，正極材料添加了正極保護(hù)添加劑和導(dǎo)電劑，并通過(guò)單晶化等三項(xiàng)技術(shù)處理手段，蜂巢能源研發(fā)的115Ah確實(shí)稱得上無(wú)鈷電池。

基于無(wú)鈷材料的特點(diǎn)，蜂巢能源做了體系優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用高速疊片制造工藝，按照車規(guī)級(jí)AI智能制造標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)出這款無(wú)鈷電池，并通過(guò)150℃的熱箱、140%SOC的過(guò)充等系列安全測(cè)試，還獲得EC62660-3/GBT31486-2015/GB38031-2020/UL2580等多項(xiàng)認(rèn)證。

就未來(lái)的電池產(chǎn)能布局看，蜂巢能源在德國(guó)斥資20億歐元建設(shè)歐洲工廠，國(guó)內(nèi)則在長(zhǎng)三角、華南和西南三大區(qū)域快速布局，僅2021年上半年就在四川遂寧、浙江湖州，安徽馬鞍山和南京溧水等多地投資建設(shè)生產(chǎn)基地和智能化工廠，預(yù)計(jì)2025年全球總產(chǎn)能將突破200GWh。

全球動(dòng)力電池演化方向

以蜂巢能源的無(wú)鈷電池作為觀察產(chǎn)業(yè)發(fā)展的窗口，結(jié)合現(xiàn)階段全球車企和電池企業(yè)的最新動(dòng)向，不難得出這樣的判斷：

一是TWh時(shí)代，擺脫核心資源短缺局面正在變的更加緊迫，也成為全球電池企業(yè)的布局方向。

動(dòng)力電池邁入新的產(chǎn)業(yè)周期，進(jìn)入TWh時(shí)代邁進(jìn)，大規(guī)模的產(chǎn)能釋放，核心資源供給緊缺的局面正在變的越來(lái)越緊迫，尤其是鈷資源的緊張，無(wú)論是蜂巢能源布局的無(wú)鈷電池，還是寧德時(shí)代推出的鈉離子電池，目的都是為了擺脫核心資源的供給短缺。

全球鈷資源儲(chǔ)量目前僅為710萬(wàn)噸，而中國(guó)鈷儲(chǔ)量約為8萬(wàn)噸，僅占全球儲(chǔ)量的1%左右。全球電動(dòng)化的大潮下，鈷資源的稀缺將嚴(yán)重威脅電動(dòng)汽車的供應(yīng)鏈安全。

蜂巢能源無(wú)鈷電池的量產(chǎn)，將幫助全球動(dòng)力電池行業(yè)，尤其是中國(guó)動(dòng)力電池行業(yè)，擺脫對(duì)鈷資源的長(zhǎng)期依賴，避免其掣肘新能源汽車規(guī)?；l(fā)展，同時(shí)，通過(guò)去鈷，還將助力動(dòng)力電池大幅降本。

可預(yù)見(jiàn)的是，在蜂巢能源的無(wú)鈷電池量產(chǎn)之后，還將有更多的企業(yè)加入無(wú)鈷電池陣營(yíng)，未來(lái)幾年，無(wú)鈷電池的全球裝機(jī)量將有望明顯提升。

二是蜂巢能源無(wú)鈷電池量產(chǎn)，標(biāo)志著全球動(dòng)力電池技術(shù)演化正在告別“日-韓-中”的轉(zhuǎn)移路徑，中國(guó)正在成為全球電池創(chuàng)新的“新高地”。

長(zhǎng)期以來(lái)，電池材料的基礎(chǔ)創(chuàng)新和核心專利掌握在日韓和歐美國(guó)家，中國(guó)鋰電產(chǎn)業(yè)盡管在規(guī)模體量上領(lǐng)跑全球，但在基礎(chǔ)材料創(chuàng)新上一直“步人后塵”。

而過(guò)去兩年，LFP電池、CTP電池等這些在中國(guó)市場(chǎng)得到驗(yàn)證的技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)際車企的選擇，并正在更大范圍的向全球市場(chǎng)滲透。

蜂巢能源的無(wú)鈷電池實(shí)現(xiàn)全球率先量產(chǎn)，早于特斯拉、松下、LG等全球企業(yè)。蜂巢能源也以基礎(chǔ)原創(chuàng)性創(chuàng)新，其無(wú)鈷電池獲得了69項(xiàng)中國(guó)專利、46項(xiàng)國(guó)際專利，使得中國(guó)鋰電企業(yè)在材料基礎(chǔ)研發(fā)方面取得的創(chuàng)新突破。

未來(lái)幾年，依托頭部企業(yè)的創(chuàng)新與突破，中國(guó)將在電池底層專利具備與國(guó)際對(duì)手正面交鋒的實(shí)力和底氣。

業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，在新一輪產(chǎn)業(yè)周期中，以寧德時(shí)代、蜂巢能源等為代表的中國(guó)隊(duì)，正在成為全球電池技術(shù)創(chuàng)新的最大陣地，這既體現(xiàn)在基礎(chǔ)材料的研發(fā)與創(chuàng)新上，也體現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中的工藝、制造等的迭代與提升上。

而這種創(chuàng)新，將進(jìn)一步反哺全球，為全球交通電動(dòng)化和能源體系變革提供技術(shù)賦能。

三是創(chuàng)新的電池技術(shù)產(chǎn)品正在成為電動(dòng)汽車品牌號(hào)召力和影響力的重要支撐點(diǎn)，能否在電池技術(shù)領(lǐng)域持續(xù)創(chuàng)新，將成為車企和C端用戶關(guān)注的核心點(diǎn)，也成為車企選擇電池供應(yīng)商的重要標(biāo)準(zhǔn)。

自2020年以來(lái)，無(wú)論是比亞迪的刀片電池、廣汽新能源的彈匣電池、東風(fēng)嵐圖的“三無(wú)電池”，還是特斯拉的4680電池、大眾的unifiedCell、通用汽車的Ultium電池等，都不僅是將動(dòng)力電池作為電動(dòng)化的核心零部件，而且將其作為面向C端市場(chǎng)打造品牌影響力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要“賣點(diǎn)”。

業(yè)內(nèi)分析認(rèn)為，和燃油車時(shí)代的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，動(dòng)力電池的性能對(duì)于電動(dòng)汽車起到至關(guān)重要的作用，也成為消費(fèi)者在選擇購(gòu)買時(shí)的關(guān)鍵衡量標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于動(dòng)力電池企業(yè)而言，是否具備差異化的電池性能、影響用戶心智的品牌影響力，將會(huì)成為車企做供應(yīng)商選擇的重要參照。

從這個(gè)意義上講，動(dòng)力電池企業(yè)的創(chuàng)新力展示與品牌影響力打造，將會(huì)在接下來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，變得越來(lái)越關(guān)鍵。中國(guó)日?qǐng)?bào)網(wǎng)，華爾街見(jiàn)聞