无钴电池和石墨烯电池对比 到底谁更靠谱?

今年2月份，当 特斯拉 宣布要研发无钴电池之时，资本市场就掀起了层层波澜，钴元素相关的股票也纷纷大跌。然而人算不如天算，受全球新冠疫情影响，原本定于4月份举行的特斯拉电池发布会一推再推，直到现在也没有任何确切消息。

正可谓西边不亮东边亮，一直默默无闻的蜂巢能源此时突然站出来抢了马斯克的风头，5月18日，其率先发布了两款全新的无钴电池产品，并宣称最快将在明年6月推向市场。不用问，一定有不少“小朋友”脑袋上冒出大大的问号，无钴电池究竟是个什么东东？它又有何玄妙之处？一向爱吃瓜更爱把瓜吃透的小编决定赶紧来跟解答一下这个问题。

钴元素在三元锂电池中有什么作用？

对于三元锂电池来讲，它的关键组成部分有正负极、隔膜和电解液。正极为锂的氧化物，如常见的镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂，负极材料为石墨，正负极之间使用多孔材质的隔膜进行隔离，防止二者接触，不过隔膜之间的空隙可以允许锂离子通过，而正是依靠锂离子在正负极之间的游走从而产生电流，实现电池的充放电。

当电池充电时，锂离子会由正极移动到负极，但在其离开之后，不太“安分”的镍离子可能跑去“侵占”原本属于锂离子的位置，此时一旦放电，锂离子会再次由负极回到正极，被鸠占鹊巢的它无奈只好跑去填镍离子的坑。

这种情况就是所谓的“镍锂混排”，轻则导致电池循环寿命缩短、电池容量下降，重则引发电池组安全隐患甚至安全事故。现在终于轮到今天的主角“钴元素”闪亮登场了，它最大的作用就是可以抑制镍锂混排，提升电池的稳定性。

那么问题来了，“钴”既然如此重要，那为啥大家还要想方设法把它“消灭”呢？原因很简单，五个字简要概括：物以稀为贵。

目前全球已探明的钴储量仅约710万吨，其中还有一半在刚果。由于刚果的政局长期处于不稳定的状态，这导致其矿产出口政策存在着很大的不确定性（早在2007年刚果就曾出台相关政策限制钴的出口）。

这就导致钴的价格居高不下，目前大概在25万元每吨左右，要知道这可是镍的2.5倍左右，据权威机构测算，采用无钴化的三元锂电池电芯成本能下降10-15%。以上种种都促使各方萌生和坚定发展无钴电池的意愿和决心。

蜂巢能源如何实现电芯无钴化？

简单来说，电芯无钴化的关键有两个，其一是通过掺杂无未成对的电子自旋特定元素，减弱电子超交换的现象，从而降低锂/镍元素的混排。其二是通过掺杂M-O键能大的元素，从而减缓晶体在充放电过程中体积的变化，起到稳定结构的作用。蜂巢能源通过上述两项技术，最终实现了电芯无钴化。

蜂巢能源共推出两款产品，第一款产品是基于590模组的电芯所设计，其电芯的能量密度达到了245Wh/kg，电池电量为96kWh，续航里程将达到600km，该产品将于2021年6月正式推向市场。

第二款为L6薄片无钴长电芯，其电芯能量密度为240Wh/kg，电池电量为135kWh，NEDC续航里程为880km，该产品预计将在2021年下半年推向市场。

蜂巢能源声称，目前这两款产品已经完成了实验室阶段设计，但还要按照整车的要求进行全方位匹配和验证，如装车后的高低温环境测试、与电池管理系统（BMS）的匹配以及足够公里数的道路测试等等，这也是发布与上市之间存在一年以上时间差的原因所在。

其他企业研发无钴电池的进度如何？

如文章开头所说，特斯拉在今年2月份就率先放出研发无钴电池的消息，但原本定于4月份的电池发布会一直跳票不知何时才能落地。

不过长期与特斯拉合作的杰夫戴恩（Jeff Dahn）团队通过掺杂镁、铝或者锰元素，完全替代了三元锂电池中的钴，从实验结论来看，镁与铝有类似钴的作用，可以起到稳定电池结构的效果，我们有理由推测特斯拉的无钴电池很有可能采用这样的技术路线。

杰夫戴恩

此外，宁德时代董事长曾毓群在业绩说明会中提到了公司有自己的无钴电池技术储备，目前正在想办法管理好供应链，不过具体细节尚未可知。

宁德时代董事长曾毓群

总体来说，目前不少电池供应商和车企都将无钴电池作为未来的发展方向，这也是短期内能有效降低三元锂电池成本的重要手段之一，总的来说还是比较靠谱的。不过也有一些车企选择另辟蹊径，想搞出点一鸣惊人的大事情，比如广汽新能源近期公布的石墨烯电池。

8分钟充电85%到底是真是假？

官方给出的消息十分简短，仅仅提到了电芯的能量密度为200 Wh/kg，并且可以实现8分钟充电85%。可以看到，广汽此次没有提到任何技术细节，一些基本信息如电池容量、所使用的充电桩功率、电池循环寿命也没有进行任何披露或说明。

以目前在售的Aion S为例，电池容量最小的炫530搭载了49.4kWh的电池包，即便不考虑外界温度对于电池充放电效率的影响，使用功率为315kW的充电桩才能达到8分钟充电85%的效果。

如果换成电池容量更大的Aion LX 80版（93kWh），则至少需要功率约为600kW的充电桩，但目前国内充电功率最高的特斯拉V3超级充电桩也只能达到250kW。

保时捷 Taycan在使用位于德国的800V电压、350kW充电桩时，可在15分钟内可将电池量充至80%，但由于高压、高电流的原因，这对于充电电缆的冷却技术、电网的运行负荷都提出了很大要求，所以如何获得如此高的充电功率是一个不小的难题。

此外，石墨烯在中国市场上的售价约为1000元/克，比黄金还要贵上1倍，成本问题如何解决也是我们非常好奇的点之一。

此前，传奇汽车设计师亨德里克·菲斯克（Henrik Fisker ）以及三星集团都宣布要研发石墨烯电池，但最终均以失败告终。

截止目前，市面上并不存在一款真正的石墨烯动力电池，仅有 比亚迪 秦、唐通过石墨烯改性（石墨烯粉末添加到电极材料的制作过程）起到导电添加剂的效果，即便如此这对于制作工艺的要求已经非常之高，导致这一技术路径至今应用仍然不太广泛。

点评

随着新能源行业的飞速发展，各种电池技术也是层出不穷，无钴电池的出现很好的解决了三元锂电池对于钴元素的需求，这可以降低电池的生产成本，能让消费者在买车、用车时真正受益。目前看是一个比较靠谱的技术路径，期待更多厂家相关产品的尽快落地。

而广汽的石墨烯电池又给人们许下了一个的美好愿望，当然这个梦想什么时候才能照进现实也是我们同样关心的。