钴,一只随时都可能掐死电动车产业的手
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当我们考虑电动汽车产量的时候,我们考虑的不止是政策、经济效益、节能,还有钴。

钴像一只距离电动车产业命脉最近的手,时刻都可能掐死电动汽车产业。



电池必须要钴吗?关于能量密度的问题

对于电池完全不使用钴元素的理论应该来自于这里,早期固态电池的电解质是聚合物电解质,以PEO(聚环氧乙烷)占绝大多数,PEO的氧化电位是3.8V,无法与高电压正极材料(钴酸锂、三元材料等)相容,只能用磷酸铁锂做正极,这也就是大家说的不用钴的方式。但是磷酸铁锂电池的能量密度太低了,无法满足车用要求。例如法国博洛雷的固态电池就是PEO电解质+磷酸铁锂正极,能量密度只有170wh/kg,并且工作温度高达80度,所以很难去支持电动汽车行业使用。

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目前绝大多数在研究试制中的固态电池都用含钴正极,以钴酸锂和三元材料为主:固态电池的核心是电解质,目前主要分为两类:聚合物电解质和无机物电解质。无机物有氧化物和硫化物两种,它们的电化学窗口大致上分别为5.4V和5.7V,可以使用钴酸锂和三元材料,以提高电池的高密度和性能。尽管也有其他种类的正极材料在研究,但都远远没有钴酸锂和三元材料成熟。日本在硫化物电解质方面世界第一,以丰田为例,它的的正极材料也是钴酸锂,能量密度为400wh/kg。




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当前聚合物电解质依然是主流方向之一,但是人们采用2种方法提高窗口电压来使用能量密度高的正极材料。一是对PEO进行改性,二是寻找新的聚合物,这两种方法都取得了突破。例如许晓雄博士把氧化物和硫化物电解质与PEO复合取得了很大的成功,制造出钴酸锂正极固态电池,密度达260-280wh/kg,下一步就到300wh/kg;中科院青能所采用聚碳酸丙烯酯电解质,是世界首创,正极是三元622,密度达到300wh/kg。
所以可以肯定,在可以预见的未来,固态电池是必须用钴的,而且比例要比锂离子电池的还要高,因为磷酸铁锂锂离子电池适合大量用于电网储能。




到2030年,钴的需求量将增长25倍

据麦肯锡分析师称,从现在到2030年,将会生产另外3.4亿辆电动汽车(包括乘用车,卡车和公共汽车)。丹麦试图禁止在2030年之后出售化石燃料汽车,而英国则表示只允许2040年开始零排放的汽车。整个欧盟正在采取各种措施减少二氧化碳排放。汽车,卡车和公共汽车的排放,实际上转化为电动汽车。根据Cobalt Institute的数据,2017年世界精炼钴供应量为116,937公吨,到2030年将需要额外增加314,000吨钴。


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三元材料占锂电池的成本是多少呢?根据估算,1吨钴酸锂中,锂的含量只有0.07吨,但钴的含量要达0.61吨,是锂的8倍以上。然而,钴在地壳中的含量仅有锂的六分之一,年钴矿开采量仅有锂矿的一半。参考比亚迪(002594,股吧)e5舒适型,43kWh的电容量,售价23万元,可以对40kWh容量的电动车取售价20万元,参考30kWh的新能源汽车耗钴7.54kg。40kWh的车钴需求可以达到每辆10.05kg。当前新能源汽车行业的毛利率大致为25%,可估算出成本大约有15万元。当前电池成本大约为1400元/kWh,总计56000元,占到整个成本的37%,其他成本为94000元。2018年,四氧化三钴每吨39万元,4.35V钴酸锂每吨价格41.5万元;三元材料(523)每吨价格19.50万元。大家大致可以估算出锂电池中,钴的成本比例。




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钴的全球分布

中国的钴的探明储量大概是8万吨,占全世界探明储量的1.8%,而且矿山分布极其分散。我国消耗了全世界钴的30%以上。全世界钴储量最多的就是洛阳钼业收购的刚果矿产,占全世界储量的48%,每年刚果生产钴金属量是6万吨,占全球钴产量的60%左右,接近中国的总储量。


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到2030年,全球对钴的需求可能比2018年增加47倍。几年前,钴的每公斤价格还不超过30美元。但自打2017年第四季度以来,每公斤钴上涨到了60美元左右,2018年,钴的国际交易价格涨到了每公斤94美元。


钴局,怎么破

很明显,钴这东西可以成为汽车厂商们随时被人掐死的命脉,对钴的严重依赖对每家车企都带来十足的危机感。危机感促使他们在“无钴化”的跑道上奋力前行,应对机制主要在以下两个方向实现。


1、技术进步,电池无钴化

2、钴元素的回收机制


马斯克表示,特斯拉希望将钴的使用量从3%降至0%。目前,提高三元锂电池中的镍比例是行业共识。制造商们尝试改变电池阴极的材料配方占比,将镍/钴/锰的配比从6:2:2更改为了8:1:1,以前普遍采用的NCM111、NCM523,由于镍含量较低,如今正在向镍含量更高的NCM622、NMC811以及NCA转移。

再者就是钴的回收利用将会成为一条利益丰富的产业。含钴废料是重要的二次资源,中国又是钴资源贫乏的国家,再生钴资源的回收利用是解决中国钴资源供给的有效途径。含钴废料种类多,主要有废高温合金、废硬质合金、废磁性合金、废可伐合金、废催化剂和废二次电池材料等。



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来自:工业技术 / 电动汽车
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~~空空如也
lalatg
5年0个月前 IP:广东
857963

就像能干掉嫖娼产业的只有仙人跳,哈哈哈

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放牛党主席
5年0个月前 IP:广东
857968

楼主,回复下我们互动互动

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公众号EV技研作者1900作者
5年0个月前 IP:美国
857976

学渣天天被逼着学习😭,科创若是有个app就比较好了

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我说要有光
5年0个月前 IP:河北
857979

磷酸铁锂应用很广啊,见过的大巴电池都是这个

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浪里黑条
5年0个月前 IP:内蒙古
857982
引用我说要有光发表于4楼的内容
磷酸铁锂应用很广啊,见过的大巴电池都是这个

磷酸铁锂一段时间内应该还会占住电动车的半边天,但是随着那些高能量密度电池的循环稳定性和充电速度逐渐提高,估计磷酸铁锂的宝座就坐不住了

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foxzero1
5年0个月前 IP:浙江
858049

 @公众号EV技研作者1900 有app啊,你去找一下


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