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电池厂商致力开发低钴电池以摆脱材料供应困境

北极星储能网  来源:UPS应用    2019/10/23 9:10:51  我要投稿  

北极星储能网讯:虽然电池制造商和电动汽车制造商在开发和设计新型锂离子电池方面取得了很大的进展,但他们一直对其电池关键材料的供应感到担忧。

专注于电池寿命管理的咨询机构Circular Energy Storage公司创始人Hans EricMelin表示,对于钴矿供应不稳的担忧正迫使电池制造商采用钴量较低的镍钴锰酸锂离子电池。

制造镍钴锰酸锂离子电池最重要的是锂镍-锰-钴电池阴极材料,而在这种电池中,镍、锰、钴的比例分别为8:1:1,因此这种电池被称为811电池。这种电池钴含量的比例大幅降低,而其他电池材料(特别是镍)价格低廉并且易于获取。

今年年初,NMC811电池首次被我国电池生产厂商宁德时代新能源科技有限公司(CATL)实现商业化生产,此外在另外两种低钴电池产品(NMC532电池和NMC622电池)开发方面也取得了进展。

根据矿产咨询机构AdamasIntelligence公司的调查数据,今年8月在我国国内销售的乘用电动汽车电池中,NMC811电池约占13%,而在1月仅为1%。实际上,在乘用电动车电池容量方面,NMC811电池在我国仅次于NMC532电池,并已超过NMC622电池。

Adamas Intelligence公司表示:“随着宁德时代公司继续签署新的供应协议,以及其他主要的电池供应商开始商业化生产,我们预计NMC811电池的市场份额将在未来18到24个月内大幅增长。”

但是,一些汽车制造商却没有采用811电池,而是另辟蹊途采用其他种类的电池。例如特斯拉公司专注开发和使用镍钴铝锂电池,根据该公司的2018年的调查报告,这种电池含有的钴要比镍锰钴电池少得多。

该公司表示,“我们采用的电池的钴含量远远少于其他电动汽车公司采用的电池,而且可以在这些电池生命周期结束之后进行回收,并重新利用钴。”

特斯拉公司希望完全消除钴的使用,这是由于钴主要来自于政治动荡的刚果民主共和国,其供应很不稳定。但是这说起来容易做起来难。钴对于提高锂离子电池的能量密度至关重要,可以为电动汽车提供充足动力。而对于能量密度较小的应用来说,可以采用不含钴的电池,例如磷酸铁锂电池。

获得壳牌风险投资公司资金支持的英国电池厂商Aceleron公司开发了一种磷酸铁锂电池,可以像铅酸电池一样方便地进行维护和重复使用,从而减少了电池供应链中的材料损失。

Aceleron公司的电池主要设计用于加勒比海和撒哈拉以南非洲等地区的离网固定式储能应用。该公司联合创始人兼首席执行官Amrit Chandan表示,“我们设计的电池安全可靠,并且价格低廉。”

但在仍需要钴基电池的应用中,电池厂商仍在寻找和开发减少低钴电池。今年7月,德国研究机构FraunhoferISC研究所、材料生产商Arkema公司和Umicore公司,以及Saft等电池制造商合作,完成了一项名为ECOCOM’BAT削减钴使用量的电池项目。

该项目重点开发NMC622电池,并使用特殊的电极涂层和高压电解液将钴含量降低20%。FraunhoferISC研究所AndreasBittner说,这些改进在理论上也可以应用于811电池。

Bittner表示,“ECOCOM’BAT项目还研究了电池材料的回收利用,其结果是电池材料可以在水中快速提取,并且可以采用物理方法很容易地将它们分离和分类。这些材料也可以很容易地以化学方法进行回收和处理,或者精炼电极材料将其重新用于生产新电极。”

此外据悉,肯塔基州列克星敦的一家名为PowerTech Water的公司近日获得了150万美元的A轮融资,使其开发的一个电池回收系统实现商业化,该系统可以回收锂离子电池生产废水中的钴、锰和其他金属。

如今,电池厂商对于钴短缺的风险非常重视。Circular Energy Storage公司的Melin指出,“事实上,对钴的依赖其实比我们预期的要严重得多。”


原标题:电池行业厂商致力开发低钴电池以摆脱材料供应困境

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