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撰稿丨采編部

編輯丨麥 子

美編丨CBEA獨耀

▲圖為蜂巢能源科技有限公司材料事業(yè)部總經(jīng)理李子郯作主題演講 

日前，“第二屆新能源汽車(chē)及動(dòng)力電池（CIBF2021深圳）國際交流會(huì )”在深圳舉行，在風(fēng)帆有限責任公司冠名的“軟包電池核心材料及先進(jìn)技術(shù)突破”專(zhuān)場(chǎng)論壇上，蜂巢能源科技有限公司材料事業(yè)部總經(jīng)理李子郯在“無(wú)鈷正極材料技術(shù)及應用”的主題演講中，介紹了當前無(wú)鈷電池材料體系研發(fā)現狀、無(wú)鈷正極材料發(fā)展方向，以及蜂巢能源無(wú)鈷電池開(kāi)發(fā)進(jìn)展等。

據李子郯介紹，從廣義上來(lái)講，像包括磷酸鐵鋰材料也是無(wú)鈷材料的一種，但狹義來(lái)講，業(yè)界將無(wú)鈷材料主要界定為無(wú)鈷二元（NMx）、無(wú)鈷富鋰(LMR)、LiFePO4(LFP)、LiMn2O4(LMO)、LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)等材料。李子郯表示，高電壓電解液尚未成熟，所以L(fǎng)MR和LNMO應用比較困難，“鑒于鈷資源儲量稀缺、電池降本需求等因素，發(fā)展無(wú)鈷二元正極材料是未來(lái)的重要趨勢?！?/p>

事實(shí)上，無(wú)鈷二元正極材料研發(fā)有較長(cháng)的歷程。據李子郯介紹，早在2003年，日本機構就開(kāi)發(fā)了鎳錳比為50:50的鎳錳酸鋰材料，但當時(shí)循環(huán)性能比較差，沒(méi)有大的突破；隨后在2006年，Ceder教授采用離子交換法開(kāi)發(fā)了低Li/Ni混排(4.3%)的LiNi0.5Mn0.5O2，6C容量高達183mAh/g，但此方法存在應用比較困難的瓶頸；同年，Goodenough教授開(kāi)發(fā)了LiNi0.56Mn0.44O2，Li/Ni混排5.6%，但容量較低。近幾年包括Jeff Dahn 、ArumugamManthiram、Yang-Kook Sun等學(xué)者均證實(shí)了無(wú)鈷高鎳正極材料的可行性。

蜂巢能源2020年正式對外發(fā)布了全球首款無(wú)鈷正極材料電池，根據規劃，該款電池將于今年年中正式上市裝車(chē)。據李子郯介紹，因為從三元材料中拿掉鈷，就需要通過(guò)采用其它辦法來(lái)穩定材料結構。在開(kāi)發(fā)思路上，蜂巢能源基于對容量、穩定性、循環(huán)、倍率等性能要求，通過(guò)元素比例、摻雜、包覆、前驅體等多個(gè)維度進(jìn)行無(wú)鈷正極材料的開(kāi)發(fā)。

其中元素端，通過(guò)計算和實(shí)驗結合的方法，設計Ni和Mn比例，以達到最優(yōu)，將Li/Ni混排降低到最低，同時(shí)具有較低的內阻?！皼](méi)有鈷了，需要找到一種或者幾種摻雜元素來(lái)穩定結構，”李子郯進(jìn)一步補充道，同時(shí)所有正極材料都需要包覆，尤其是高電壓情況下必須找到合適的、離子擴散系數非常好的包覆材料，公司采用了納米化網(wǎng)絡(luò )包覆技術(shù)。此外，在前驅體端，公司團隊優(yōu)化前驅體粒度分布、顆粒強度等降低內阻，提高循環(huán)。

據了解，目前蜂巢能源在無(wú)鈷中鎳、無(wú)鈷高鎳等多晶，以及無(wú)鈷中鎳單晶正極材料等方面都已經(jīng)有深入研究和產(chǎn)品布局。

其中公司開(kāi)發(fā)的高鎳90系多晶無(wú)鈷材料，容量在200mAh/g以上，循環(huán)性能優(yōu)異，熱穩定性與NCM811差不多；無(wú)鈷中鎳多晶正極材料（鎳含量70~80%），粒徑分布均勻，振實(shí)密度高，循環(huán)性能非常優(yōu)異；無(wú)鈷中鎳單晶正極材料：一次顆粒分散性好，包覆均勻。容量和電壓高，循環(huán)性能優(yōu)異（97%），DSC溫度高（230℃）。

據李子郯介紹，目前蜂巢能源電池團隊開(kāi)發(fā)的MEB 115Ah電芯，常規循環(huán)基本上在2500次以上，45度高溫循環(huán)也在1200次以上。

安全方面，在熱箱、針刺、短路、過(guò)充等方面都表現良好。如在130℃熱箱試驗中未發(fā)生起火、爆炸，在150℃下，測試盤(pán)發(fā)生反轉，但是也未發(fā)生起火和爆炸；在140%過(guò)充條件下，也沒(méi)有發(fā)生起火、爆炸；同樣，在針刺、短路等試驗下也未發(fā)生起火、針刺。

李子郯表示，下一步，公司無(wú)鈷正極材料會(huì )朝著(zhù)三個(gè)方向繼續布局研發(fā)：1.無(wú)鈷層狀二元正極，這里又會(huì )分為中低鎳和高鎳體系；2.無(wú)鈷富鋰正極，現在正在開(kāi)發(fā)，低鎳和無(wú)鎳的材料，從260到300毫安/時(shí)/克；3.無(wú)鈷尖晶石鎳錳酸鋰的方向，目前蜂巢能源在實(shí)驗室已經(jīng)做到130毫安/時(shí)/克，且循環(huán)性能非常優(yōu)異。

關(guān)于蜂巢能源，李子郯透露，2018年從長(cháng)城汽車(chē)獨立出來(lái)的蜂巢能源目前公司員工3000+，研發(fā)人員占比達到52%，外聘專(zhuān)家是500+，每年研發(fā)投入接近30億元；公司以電芯和模組為主業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈向上布局包括正極材料、礦產(chǎn)資源，向下應用包括儲能、光伏等進(jìn)行了全產(chǎn)業(yè)鏈布局；產(chǎn)能方面，計劃到2025年突破200GWh，并在全球進(jìn)行布局。

從下半年開(kāi)始，公司加快了產(chǎn)能擴增步伐，分別在歐洲的德國，中國的遂寧、湖州、馬鞍山等建設動(dòng)力電池生產(chǎn)基地。另外，公司常州金壇總規劃18GWh的動(dòng)力電池工廠(chǎng)，一期、二期總計12GWh已經(jīng)建成投產(chǎn)，三期6GWh項目預計將于明年6月投入使用。

據李子郯介紹，蜂巢能源金壇正極材料工廠(chǎng)也分三期建設，全部建成后預計每年可生產(chǎn)正極材料2.5萬(wàn)-3萬(wàn)噸。