[汽車之家 冷科技]  鈷礦場，一個十歲的孩子在雨中吃力的敲擊著一個大石塊,，我們分不清哪些是雨水,，哪些是他的汗水。這一幕并不是電影鏡頭,，而是在剛果（金）礦區(qū)實實在在發(fā)生的一幕,。作為世界上銅和鈷礦最豐富的地區(qū)之一，剛果（金）坐擁巨大財富,，但貧困狀況卻觸目驚心,，根據(jù)NGO和聯(lián)合國兒童基金會的數(shù)據(jù)顯示，僅剛果（金）一個鈷礦區(qū)的童工數(shù)量就達到4萬人,，不同礦區(qū)有接近三分之一的工人屬于童工……

　　為什么近些年我們對鈷的需求量急劇暴漲,？這背后到底存在哪些問題？本期《冷科技》我們就來看看鈷和它背后的故事,。

特斯拉銷量卡脖子,，竟然和鈷有關(guān)系？

　　特斯拉作為新勢力造車的領(lǐng)頭羊,，十分注重“自主”領(lǐng)域,，從早期的的電控系統(tǒng)、電機,、駕駛輔助系統(tǒng)再到現(xiàn)在的自動駕駛處理單元,，特斯拉做到了從系統(tǒng)到芯片的全方位掌控，唯獨有一個項目是特斯拉在現(xiàn)階段無法完全掌控的,，那就是電池,。

　　特斯拉曾經(jīng)花費大量精力去聘請供應(yīng)鏈專家，同時跟全球的礦主進行協(xié)商,，以此滿足自身對電池方面的需求,。但從實際情況來看，鋰電池中所含的不同礦物元素由于其特殊性,，導(dǎo)致最終的采購情況并不樂觀,，其中最大的問題的出現(xiàn)在鈷礦和鎳上面,。

鈷——鋰電池的“定心丸”

　　現(xiàn)階段，電動車電池雖然被稱為鋰離子電池,，但其實內(nèi)有乾坤,。比如說新能源汽車使用的鋰電池全稱叫做三元鋰電池，而三元鋰電池又可以按照元素比例不同分為523/811（NCM）等型號,，但是不管如何改變元素比例,，三元材料主要還是這兩個類型：NCM和NCA也就是鎳、鈷,、鎂和鎳,、鈷、鋁,。

　　從這里我們就能發(fā)現(xiàn),，無論是那種三元鋰電池，鈷元素和鎳是必不可少,。其中鈷的作用在三元體系中尤為引人關(guān)注,。

　　只有電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定了，所謂的自燃（當(dāng)然還有很多其他因素）等問題才能從根本上降低,。所以總結(jié)一下,，鈷目前在三元鋰電池中，最重要的作用就是穩(wěn)定電池,，改善充電,、放電性能。也是因為這種作用,，讓鈷在三元體系中一直占據(jù)著重要的地位,。

摒棄鈷，是道德還是利益,？

　　既然鈷在整個三元體系中占據(jù)著如此重要的地位，為何我們要“棄鈷”呢,？我想人權(quán)問題占了一定的因素,。

　　我跟大家介紹一下三元材料占鋰電池的成本。根據(jù)金屬業(yè),、礦業(yè)的估算,，一噸鈷酸鋰中，鋰的含量有0.07噸,，而鈷的含量是0.61噸,。但是，鈷在地殼中的含量僅有鋰的六分之一,，開采量更少,，僅有鋰礦的一半，更不用說類似剛果（金）這樣的主要產(chǎn)區(qū)還將其列為國家戰(zhàn)略資源，其開采成本上升迅速,，而且受制于人,。所以，目前鈷礦成本越來越夸張,，量少價高,，這是放棄鈷的一個重要因素。

無鈷電池出現(xiàn),，最終花落誰家,？

　　鈷目前存在的種種問題，促使著各個車企,、供應(yīng)商們?nèi)�尋求更好的解決方案,，而這些方案的本質(zhì)就是降低電池的使用成本，同時保證產(chǎn)品的供應(yīng)不被制約,，以當(dāng)下的技術(shù)水準(zhǔn),，科研界有幾種不同的聲音，有物理層面也有化學(xué)層面,，有全新的三元體系也有依然保留鈷的超低鈷模式,，可謂是百家爭鳴……

1）磷酸鐵鋰路線

　　我們先來看看完全沒有鈷元素的方案（非三元體系），其實新能源汽車還未使用三元鋰電池之前,，就存在著無鈷電池方案,，這就是磷酸鐵鋰電池。

　　磷酸鐵鋰電池是指用磷酸鐵鋰作為正極材料的鋰離子電池,。它的優(yōu)勢很明顯,，就是安全性能較高，從化學(xué)層面來說,，磷酸鐵鋰中的磷酸鐵鋰晶體P-O鍵非常穩(wěn)固,，難以分解，因此表現(xiàn)出的化學(xué)特性就是在高溫下不會崩塌,，也就是不容易燃燒,，因此使用的安全性較高。

　　缺點也很明顯,，能量密度低,，同樣的電動車布置空間，三元鋰電池的續(xù)航里程會比磷酸鐵鋰電池要高,，畢竟三元鋰電池的能量密度要高于磷酸鐵鋰電池,，從數(shù)值上說，磷酸鐵鋰電池的能量密度基本可以達到120Wh/kg（2017年-2018年工信部數(shù)據(jù)）,，而三元鋰電已經(jīng)在140Wh/kg左右（同樣工信部2018年數(shù)據(jù)）,，這也是為什么現(xiàn)階段三元鋰電池成為純電乘用車的主流,。

　　除此之前，寧德時代還將電池包的研究和磷酸鐵鋰相結(jié)合,。通過改變空間結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,，來提升電池包整體性能的提升，這就是CTP,。

　　除了寧德時代之外,，最近大熱的比亞迪刀片電池本質(zhì)上也是屬于這種CTP設(shè)計，同時電池也采用了新一代磷酸鐵鋰,，在這些技術(shù)加持下,，比亞迪漢的NEDC純電續(xù)航里程能達到605km，這和三元鋰電池相比也不相上下,。

2）高鎳低鈷路線

　　三元材料電池體系發(fā)展了這么多年,，想要將鈷一步去除顯然不夠?qū)嶋H，而且完全去除鈷會存在對電池穩(wěn)定性的影響,，即使有手段也無法馬上量產(chǎn),，所以科學(xué)家們認為在過渡時期，是否可以降低鈷的占比來維持電池更好的發(fā)展,。有趣的是,，研究的結(jié)果讓人興奮，無論是現(xiàn)在的NCA還是NCM都可以通過調(diào)整占比的方式對鈷含量進行調(diào)整,。

　　當(dāng)然,，這種高鎳方案也存在很多不確定性，比如低鈷能不能保證電池穩(wěn)定性,，目前在科學(xué)界并沒有十分統(tǒng)一的定論,，這依然屬于十分前沿的科技問題。

3）用其他元素代替鈷

　　最后一種路線就是完全剔除鈷,，或者說用新的元素去替代,。上星期，蜂巢能源展示了自己的無鈷電池,。

　　它的作用說復(fù)雜也很復(fù)雜,，說簡單也很簡單，就是采用兩種化學(xué)鍵能更強大的元素替代鈷,，摻雜到材料中,。通過強化學(xué)鍵穩(wěn)定氧八面體結(jié)構(gòu),，減少鋰鎳混排,，改善材料穩(wěn)定性，本質(zhì)上就是代替了鈷在三元材料中的作用,。

　　目前蜂巢能源已經(jīng)發(fā)布了相關(guān)的產(chǎn)品被命名為L6薄片無鈷長芯電池,，能量密度在240Wh/kg,，量產(chǎn)大概在2021年下半年。

　　IBM也有類似的研究,，他們主要和奔馳進行合作,，從海水中提取三種材料，以此擺脫對鈷等重金屬的依賴,，不過具體的元素種類和制造方法,，IBM都沒有透露，不過按照進度他們會在今年發(fā)布他們的新電池工作模型,。

　　除此之外,，類似松下、LG都有無鈷電池的研究,，但無鈷電池確實不是一件簡單的事,，因此就目前來看，這種絕對的無鈷電池在技術(shù)方面是否真的穩(wěn)定,，我們依然要打個問號,，也許等明年蜂巢能源的無鈷電池量產(chǎn)后，我們能找到真正的答案,。

　　編輯點評：電池作為電動車最重要的部分之一,，遠遠沒有我們看到的那么簡單，它的背后有大國之間的博弈也有技術(shù)之間的對抗�,，F(xiàn)階段,，三元鋰電池依然占據(jù)主流，磷酸鐵鋰電池在落后一段時間后,，從結(jié)構(gòu)端得到了突破,，處于奮力追趕的第二梯隊，而更對資源要求更低的無鈷電池則屬于初生的太陽,，最快在明年進行量產(chǎn),，未來將會是無鈷電池一家獨大，還是三種電池成鼎立之勢呢,？我們拭目以待,。（汽車之家 圖文 冷曉陽）

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