不同类型锂电池性能不同在哪里，汇总常见六种锂电池特性及参数
【能源人都在看，点击右上角加'关注'】
我们常常会说到三元锂电池或者铁锂电池，这些都是按照正极活性材料来给锂电池命名的。本文汇总六种常见锂电池类型以及它们的主要性能参数。大家都知道，相同技术路线的电芯，其具体参数并不完全相同，本文所显示的是当前参数的一般水平。六种锂电池具体包括：钴酸锂（LiCoO2），锰酸锂（LiMn2O4），镍钴锰酸锂（LiNiMnCoO2或NMC），镍钴铝酸锂（LiNiCoAlO2或称NCA），磷酸铁锂（LiFePO4），钛酸锂（Li4Ti5O12）。
钴酸锂（LiCoO 2）
其高比能量使钴酸锂成为手机，笔记本电脑和数码相机的热门选择。电池由氧化钴阴极和石墨碳阳极组成。阴极具有分层结构，在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极，充电过程则流动方向相反。 结构形式如图1所示。
图1： 钴酸锂结构
阴极具有分层结构。在放电期间，锂离子从阳极移动到阴极; 充电时流量从阴极流向阳极。
钴酸锂的缺点是寿命相对较短，热稳定性低和负载能力有限（比功率）。像其他钴混合锂离子电池一样，钴酸锂采用石墨阳极，其循环寿命主要受到固体电解质界面（SEI）的限制，主要表现在SEI膜的逐渐增厚，和快速充电或者低温充电过程的阳极镀锂问题。较新的材料体系增加了镍，锰和/或铝以提高寿命，负载能力和降低成本。
钴酸锂不应以高于容量的电流进行充电和放电。这意味着具有2,400mAh的18650电池只能以小于等于2,400mA充电和放电。强制快速充电或施加高于2400mA的负载会导致过热和超负荷的应力。为获得最佳快速充电，制造商建议充电倍率为0.8C或约2,000mA。电池保护电路将能量单元的充电和放电速率限制在约1C的安全水平。
六角蜘蛛图（图2）总结了与运行相关的具体能量或容量方面的钴酸锂性能；具体功率或提供大电流的能力； 安全； 在高低温环境下的性能表现； 寿命包括日历寿命和循环寿命； 成本特性。蜘蛛图中没有显示的其他重要特征还包括毒性，快速充电能力，自放电和保质期。
由于钴的高成本以及通过与其他活性阴极材料混合材料带来的明显性能改善，钴酸锂正在逐步被锰酸锂替代，尤其是NMC和NCA。（请参阅下面对NMC和NCA的描述。）
图2： 平均钴酸锂电池的蜘蛛图。
钴酸锂在高比能量方面表现出色，但在功率特性、安全性和循环寿命方面只能提供一般的性能表现
汇总表
钴酸锂氧化物： LiCoO 2阴极（约60％Co），石墨阳极 短型：LCO或Li-钴。始于1991年以来
电压
标称值为3.60V; 典型工作范围3.0-4.2V /电池
比能（容量）
150-200Wh /公斤。特种电池提供高达240Wh / kg。
充电（C率）
0.7-1C，充电至4.20V（大部分电池）；典型充电时长 3小时；1C以上的充电电流会缩短电池寿命。
放电（C率）
1C；放电截止电压2.50V。1C以上的放电电流会缩短电池寿命。
循环寿命
500-1000，与放电深度，负荷，温度有关
热失控
150°C（302°F）。满充状态容易带来热失控
应用
手机，平板电脑，笔记本电脑，相机
注释
非常高的比能量，有限的比功率。钴很昂贵。被用作能量型电池。市场份额稳定。
表3：钴酸锂的特性
锰酸锂（LiMn2O4）
尖晶石锰酸锂电池首次发表于1983年的材料研究报告中。1996年，Moli能源公司将锰酸锂为阴极材料的锂离子电池商业化。该架构形成三维尖晶石结构，可改善电极上的离子流动，从而降低内部电阻并改善电流承载能力。尖晶石的另一个优点是热稳定性高，安全性提高，但循环和日历寿命有限。
低电池内阻可实现快速充电和大电流放电。18650型电芯，锰酸锂电池可以在20-30A的电流下放电，并具有适度的热量积累。也可以施加高达50A1秒负载脉冲。在此电流下持续的高负荷会导致热量积聚，电池温度不能超过80°C（176°F）。锰酸锂用于电动工具，医疗器械，以及混合动力和纯电动汽车。
图4说明在锰酸锂电池的阴极上形成三维晶体骨架。该尖晶石结构通常由连接成晶格的菱形形状组成，一般在电池化成后出现。
图4：锰酸锂结构。
锰酸锂阴极结晶形成具有在化成后成型的三维骨架结构。尖晶石提供低电阻，但比能量低于钴酸锂。
锰酸锂的容量大约比钴酸锂低三分之一。设计灵活性使工程师能够选择最大限度地延长电池的使用寿命，或者提高最大负载电流（比功率）或容量（比能）。例如，18650电池的长寿命版本只有1,100mAh的适中容量; 高容量版本则达到1,500mAh。
图5显示了典型锰酸锂电池的蜘蛛图。这些特性参数似乎不太理想，但新设计在功率，安全性和寿命方面有所改进。纯锰酸锂电池今天不再普遍; 它们只在特殊情况下应用。
图5：纯锰酸锂电池的蜘蛛图。尽管整体性能一般，但新型锰酸锂设计可以提高功率，安全性和寿命。
大多数锰酸锂与锂镍锰钴氧化物（NMC）混合，以提高比能量并延长寿命。这种组合带来了每个系统的最佳性能，而大多数电动汽车，如日产Leaf，雪佛兰Volt和宝马i3都选用了LMO（NMC）。电池的LMO部分可以达到30％左右，可以在加速时提供较高的电流; NMC部分提供了很长的续航里程。
锂离子电池研究倾向于将锰酸锂与钴，镍，锰和/或铝组合作为活性阴极材料。在一些架构中，少量硅被添加到阳极。这提供了25％的容量提升; 然而，硅随着充放电膨胀和收缩，从而引起机械应力，容量提升通常与短的循环寿命紧密联系。
可以方便地选择这三种活性金属以及硅增强来提高比能（容量），比功率（负载能力）或寿命。消费电池需要大容量，而工业应用需要电池系统，具有良好的负载能力，寿命长，并提供安全可靠的服务。
汇总表
锰酸锂氧化物： LiMn2O4阴极，石墨阳极 ； 简称：LMO或Li-Mn（尖晶石结构）始于1996年以来
电压
3.70V（3.80V）标称值; 典型工作范围3.0-4.2V /每只电池
比能（容量）
100-150Wh / kg的
充电（C率）
典型值为0.7-1C，最大值为3C，充电至4.20V（大部分电池）
放电（C率）
1C； 一些电池可以达到10C，30C脉冲（5s），2.50V截止
循环寿命
300-700（与放电深度，温度有关）
热失控
典型值为250°C（482°F）。高电荷促进热失控
应用
电动工具，医疗设备，电动动力传动系统
注释
功率大但容量少; 比钴酸锂更安全; 通常与NMC混合以提高性能。
表6：锰酸锂氧化物的特性
镍钴锰酸锂（LiNiMnCoO 2或NMC）
最成功的锂离子体系之一是镍锰钴（NMC）的阴极组合。与锰酸锂类似，这个体系可以定制用作能量电池或功率电池。例如，中等负载条件下的18650电池中的NMC具有约2,800mAh的容量并且可以提供4A至5A放电电流； 同一类型的NMC在针对特定功率进行优化时，容量仅为2,000mAh，但可提供20A的连续放电电流。硅基阳极将达到4000mAh以上，但负载能力降低，循环寿命缩短。添加到石墨中的硅具有缺陷，即阳极随着充电和放电而膨胀和收缩，使得电池机械应力大结构不稳定。
NMC的秘密在于镍和锰的结合。与此类似的是食盐，其中主要成分钠和氯化物本身是有毒的，但将它们混合起来作为调味盐和食品保存剂。镍以其高比能量而闻名，但稳定性差；锰尖晶石结构可以实现低内阻但比能量低。两种活性金属优势互补。
NMC是电动工具，电动自行车和其他电动动力系统的首选电池。阴极组合通常是三分之一镍，三分之一锰和三分之一钴，也被称为1-1-1。这提供了一种独特的混合物，由于钴含量降低，也降低了原材料成本。另一个成功的组合是NCM，其中含有5份镍，3份钴和2份锰（5-3-2）。也可以使用其他不同量的阴极材料组合。
由于钴的高成本，电池制造商从钴系转向镍阴极。镍基系统比钴基电池具有更高的能量密度，更低的成本和更长的循环寿命，但是它们的电压略低。
新型电解质和添加剂可以使单只电池充电至4.4V以上，从而提高电量。图7展示了NMC的特性。
图7：NMC的蜘蛛图。NMC具有良好的整体性能，并且在比能量方面表现出色。这种电池是电动车的首选，具有最低的自热率。
由于该体系经济性和综合性能表现均比较好，因此NMC混合锂离子电池越来越受到重视。镍，锰和钴三种活性材料可轻松混合，以适应需要频繁循环的汽车和能源存储系统（EES）的广泛应用。NMC家族的多样性正在增长。
汇总表
锂镍锰钴氧化物： LiNiMnCoO2阴极，石墨阳极简称：NMC（NCM，CMN，CNM，MNC，MCN类似于不同金属组合）始于2008年
电压
3.60V，标称3.70V; 电池典型工作范围3.0-4.2V或更高
比能（容量）
150-220Wh/kg
充电（C率）
0.7-1C，充电至4.20V，一些至4.30V; 3小时典型充电。1C以上的充电电流会缩短电池寿命。
放电（C率）
1C; 2C可能在某些电芯上可行；2.50V截止
循环寿命
1000-2000（与放电深度，温度有关）
热失控
典型的210°C（410°F）。高电荷促进热失控
应用
电动自行车，医疗设备，电动车，工业
注释
提供高容量和高功率。混合电芯。受到多种用途的欢迎，市场份额不断增加。
表8： 锂镍锰钴氧化物（NMC）的特性。
磷酸铁锂（LiFePO 4）
1996年，德克萨斯大学发现磷酸盐可作为再充电锂电池的阴极材料。磷酸锂具有良好的电化学性能和低电阻。这是通过纳米级磷酸盐阴极材料实现的。主要优点是高额定电流和长循环寿命；良好的热稳定性，增强了安全性和对滥用的容忍度。
如果长时间保持在高电压下，磷酸锂对全部充电条件的耐受性更强，并且比其他锂离子系统的应力更小。缺点是，较低的3.2V电池标称电压使得比能量低于钴掺杂锂离子电池。对于大多数电池来说，低温会降低性能，升高储存温度会缩短使用寿命，磷酸锂也不例外。磷酸锂具有比其他锂离子电池更高的自放电，这可能会引起老化进而带来均衡问题，虽然可以通过选用高质量的电池或使用先进的电池管理系统来弥补，但这两种方式都增加了电池组的成本。电池寿命对制造过程中的杂质非常敏感，不能承受水分的掺杂，由于水分杂质的存在有些电池最短寿命只有50个循环。图9总结了磷酸锂的属性。
常用磷酸锂代替铅酸起动蓄电池。四个串联电池产生12.80V，与六个2V铅酸电池串联的电压相似。车辆将铅酸充电至14.40V（2.40V/电池）并保持浮充状态。浮充的用意在于保持完全充电水平并防止铅酸电池硫酸化。
通过串联四个磷酸锂电池，每个电池的电压均为3.60V，这是正确的满充电电压。此时，应该断开充电，但驾驶时继续充电。磷酸锂容忍一些过度充电; 然而，由于大多数车辆在长途旅行中长时间保持电压在14.40V，可能会增加磷酸锂电池的机械应力。时间会告诉我们磷酸锂作为铅酸电池的替代品能够承受多长时间的过充电。低温也会降低锂离子的性能，可能会影响极端情况下的起动能力。
图9：典型磷酸锂电池的蜘蛛图。
磷酸锂具有良好的安全性和长寿命，比能量适中，自放电能力增强。
由Cadex提供
汇总表
磷酸铁锂： LiFePO4阴极，石墨阳极 简称：LFP或磷酸锂，始于1996年
电压
3.20，标称值3.30V; 典型工作范围2.5-3.65V
比能（容量）
90-120Wh/kg
充电（C率）
1C典型，充电至3.65V；典型的3小时充电时间
放电（C率）
1C，25C在一些电芯上可行; 40A脉冲（2s）; 2.50V截止（低于2V导致损坏）
循环寿命
1000-2000（与放电深度，温度有关）
热失控
270°C（518°F）即使充满电，电池也非常安全
应用
便携式和固定式，需要高负载电流和耐久性的应用场景
注释
非常平坦的电压放电曲线但容量低。最安全的锂离子之一。用于特殊市场。高自放电。
表10：磷酸铁锂的特性
镍钴铝酸锂（LiNiCoAlO2或称NCA）
镍钴铝酸锂电池或NCA自1999年以后被应用。它具有较高的比能量，相当好的比功率和长的使用寿命与NMC有相似之处。不太讨人喜欢的是安全性和成本。图11总结了六个关键特征。NCA是锂镍氧化物的进一步发展；加入铝赋予电池更好的化学稳定性。
图11：NCA的蜘蛛图。高能量和功率密度以及良好的使用寿命使NCA成为EV动力系统的候选者。高成本和边际安全性却有负面的影响。
汇总表
镍钴铝酸锂： LiNiCoAlO2阴极（〜9 ％Co），石墨阳极 简称：NCA或锂铝。始于1999年
电压
标称值为3.60V；典型工作范围3.0-4.2V
比能（容量）
200-260Wh/公斤; 预测可以达到300Wh/kg
充电（C率）
0.7C，充电至4.20V（大多数电池），典型的3小时充电，一些电池可以快速充电
放电（C率）
1C典型；截止3.00V；高放电速率会缩短电池寿命
循环寿命
500（与放电深度，温度有关）
热失控
典型值为150°C（302°F），高电荷会导致热失控
应用
医疗设备，工业，电动动力总成（特斯拉）
注释
与钴酸锂有相似之处。能量型电池。
表12：镍钴铝酸锂的特性
钛酸锂（Li4Ti5O12）
自二十世纪八十年代以来，钛酸锂阳极的电池已为人所知。钛酸锂代替典型锂离子电池阳极中的石墨，并且材料形成尖晶石结构。阴极可以是锰酸锂或NMC。钛酸锂的标称电池电压为2.40V，可以快速充电，并提供10C的高放电电流。据说循环次数高于常规锂离子电池的循环次数。钛酸锂是安全的，具有出色的低温放电特性，在-30°C（-22°F）时可获得80％的容量。
LTO（通常是Li4Ti5 O12）零应变，没有SEI膜形成和在快速充电和低温充电时无锂电镀现象，因而具有优于传统的钴掺混的Li-离子与石墨阳极的充放电性能。高温下的热稳定性也比其他锂离子体系好; 然而，电池价格昂贵。比能量低，只有65Wh/kg，与NiCd相当。钛酸锂充电至2.80V，放电结束时为1.80V。图13显示了钛酸锂电池的特性。典型用途是电动动力传动系统，UPS和太阳能路灯。
图13：钛酸锂蜘蛛图。钛酸锂在安全性，低温性能和寿命方面表现出色。正在努力提高比能量和降低成本。
汇总表
钛酸锂：可以是锰酸锂氧化物或NMC；Li4Ti 5O12（钛酸盐）阳极简称：LTO或Li-钛酸盐，2008年左右开始销售。
电压
2.40V标称值； 典型工作范围1.8-2.85V；
比能（容量）
50-80Wh/kg
充电（C率）
1C典型； 最大5C，充电至2.85V
放电（C率）
10C可能，30C 5s脉冲； LCO/LTO截止电压1.80V
循环寿命
3,000-7,000
热失控
一种最安全的锂离子电池
应用
UPS，电动动力总成（三菱i-MiEV，本田飞度EV），太阳能路灯
注释
寿命长，充电快，温度范围宽，比能量低，价格昂贵。最安全的锂离子电池。
表14：钛酸锂的特性
图15比较了基于铅，镍和锂体系的比能。虽然锂铝（NCA）通过比其他系统储存更多容量而成为明显的赢家，但它仅适用于特定场景的电源使用。就比功率和热稳定性而言，锰酸锂（LMO）和磷酸锂（LFP）优异。钛酸锂（LTO）的容量可能较低，但它的寿命超过了其他大多数电池，并且具有最佳的低温性能。
图15：铅，镍和锂基电池的典型比能量
NCA享有最高的比能量； 然而，锰酸锂和磷酸铁锂在比功率和热稳定性方面优越。钛酸锂具有最好的使用寿命。
免责声明：以上内容转载自中国化学与物理电源行业协会，所发内容不代表本平台立场。全国能源信息平台联系电话：010-65367702，邮箱：hz@people-energy.com.cn，地址：北京市朝阳区金台西路2号人民日报社
“无钴电池”的中场战事
图片来源@视觉中国
文 | 芯锂话
1753年，瑞典化学家格布兰特从辉钴矿中分离出一种带有浅玫色的灰色金属，与当时所有认知中的金属均不相同，后来人们发现这种金属正是高纯度的金属钴。
钴在被发现初期，并没有立刻引起人们的关注，反而因为它具有毒性，而一度被人们敬而远之。然而，随着科学的进步，科学家们逐渐发现，钴十分适合应用于电池之中，现如今越来越多的产品都需要这种金属。
纵观全球市场，钴矿资源分布极为不平衡，钴的产量主要依赖于几大核心矿产公司，这就导致钴的价格很容易受到供需影响。
2018年，钴价就经历了一次过山车。
由于钴价长期处于低位，因此全球最大钴矿公司嘉能可在2015年8月宣布关闭位于刚果（金）的两处矿山，导致钴的供给减少近20%。恰时又适逢新能源汽车崛起，作为三元动力电池的核心元素，钴价伴随新能源汽车的放量而迅速攀升，一度达到68.5万元的历史高位。
由于价格上涨，嘉能可重新在2018年扩产钴，当年产量同比增长54%，从而导致钴的供需转为过剩。在钴价上涨过程中，大量中间企业择机囤货，这一方面造成了钴价的快速上涨，另一方面也造成了钴价的快速下跌，最低时每吨均价仅为22.3万元。
在此之后，伴随着全球新冠疫情的爆发，以及新能源汽车市场的崛起，钴库存迅速消化，价格逐渐抬升，走出底部。
聚焦今年，钴价再次暴动。年初的时候，钴每吨均价尚处于28万元左右，而到了12月，每吨均价已经高达49万元左右。一年时间，钴价暴涨75%。
在库存金属钴基本消化完毕的当下，叠加全球钴主要产地刚果（金）局势持续动荡，近三分之二中资采矿企业受到影响；另一方面，在全球钴矿关键转运中心南非，奥密克戎变异毒株再度肆虐，钴矿物流出现交货延迟。
二者综合，导致钴价长时间的持续上涨，并仍有进一步涨价的可能。
暴涨暴跌的钴价，始终是电池企业和整车厂心中难以消解的痛。迫于涨价压力，整车厂联合电池厂商不断削减三元锂电材料中钴的用量，但这种方案治标不治本。
在钴价一路上涨的当下，“无钴”会成为锂电池行业未来数年的发展趋势吗？谁又是“无钴”先行者呢？
01 钴，生来昂贵
以上海有色网12月21日现货价格计算，在三元前驱体直接原材料中，硫酸钴（≥20.5%国产）每吨均价高达9.925万元，电池级硫酸镍每吨均价3.475万元，电池级硫酸锰每吨均价仅约1万元。
不难看出，硫酸钴价格是其他两种材料的数倍，也正因此，钴的价格对三元电池的成本影响极大。
市场经济之下，产品的价格取决于供给和需求，而钴的高昂售价和大幅波动，也正是两者叠加的结果。
供给端，钴本身是一种极为稀缺的金属。根据美国地址勘探局（USGS）数据显示，2020年探明钴矿储量仅710万吨。如果按照2020年开采量进行估算，全球现有钴矿可开采年限约为50年。
更为重要的是，全球钴矿储量和产地都十分集中。仅刚果（金）一个国家就占据了全球钴矿储量的50.70%，此外澳大利亚钴资源储量占比约19.72%，古巴占比约7.04%，三个国家占据全球钴矿近8成的储量。
产量方面，这种不均衡表现更为显著。在2020年全球14万吨的总产量中，刚果（金）产量即高达9.5万吨，占全球产量的7成。在全球钴矿企业中，嘉能可是绝对的巨头，2020年产钴2.7万吨，约占全球总产量的21.6%。
刚果（金）之外，南非是全球钴供应链又一个关键节点。从刚果（金）产出的钴矿，主要通过公路运输至南非的德班港，之后运至全球货物目的地，也正因此，南非成为全球钴矿的关键转运中心。
产能集中，运输路线集中，这就导致全球钴矿供应链刚性极强。一旦出现突发事件，钴供应马上会受到影响，进而导致钴价暴涨。
另一方面的应用端，钴的场景十分广泛，但大规模的需求却集中于几个大的下游市场。钴最早的应用领域是染色剂；到了20世纪，钴最大的应用市场是高温合金，对应的下游是航空业，钴矿应用规模尚小。
进入21世纪后，随着钴在化学应用，尤其是电池材料上的需求快速攀升，电池行业用量超过高温合金行业，成为钴的最大的消费终端行业。在2020年全球钴消费结构中，电池行业应用占比高达68.80%。在我国，由于3C制造业和锂电池产业向中国转移，电池行业占我国钴消费的8成以上。
近年来，新能源汽车的崛起，动力电池成为钴的新增量需求。据安泰科预计，2021年全球钴消费结构中，3C锂电占比36%，动力电池将占比31%。
长期来看，3C锂电和动力电池都是规模庞大且稳定高速增长的市场。在全球产业发展大趋势下，市场对钴的需求十分刚性。在供应链刚性和需求刚性综合影响的市场格局下，钴的价格自然居高不下，且波动极大。
02 三元电池不可或缺的稳定剂
供需趋紧决定了钴价必不便宜，而刚性供应链决定了某些时候钴价将更加高昂。出于商业考量，近年来三元电池材料“无钴”的呼声越来越高。
自商业应用以来，能量密度、安全性、成本形成了现阶段动力电池发展的“不可能三角”。
目前来看，锂离子电池主要的正极材料包括三元材料（包括镍钴锰 NCM和镍钴铝 NCA）、磷酸铁锂（LFP）、钴酸锂（LCO）和锰酸锂 （LMO）。其中钴酸锂体积能量密度高，在3C消费品中是当仁不让的霸主。在动力电池领域，目前主要包括两种，三元材料和磷酸铁锂。
磷酸铁锂成本低，安全性好，循环寿命好，但能量密度低，低温性能不好；而三元材料能量密度更高，高低温性能好，但成本较高。可以说，两种电池材料都不完美。
于是便出现了两条改进路线：一是提升磷酸铁锂电池的能量密度，如比亚迪刀片电池，在电芯设计、电池包结构等层面进行优化，比一般铁锂电池能量密度提升50%。另一条路线则是降低三元电池的成本，于是“无钴”就应运而生。
但实际上，在三元材料研究中，“无钴”从来不是一个新鲜的概念。在锂电池的发展过程中，一众研究人员已经对正极材料的各种组合进行过无数次的实验，三元正极中“钴”的引入和剔除以及相应变化对动力电池属性的影响，自然也是经验证的课题。
结果呢？三元成为商业化最为成熟的动力电池材料之一。钴没有被剔除，自然有其不得不保留的原因。
实际上，在镍钴锰三元材料中，钴的作用不容忽视。在三元材料动力学性能和结构上，钴的存在具有极大的增益效果。一般来说，钴的作用在于可以稳定三元材料的层状结构，提高材料的循环和倍率性能。同时钴的存在，一定程度上可以抑制高镍带来的锂镍混排问题。
但最为关键的是，钴对于三元正极材料的热稳定性起到了具有主导性的作用。
近年来，为提升动力电池能量密度，镍的占比不断提升。但与此同时，热稳定性成为了三元动力电池的最大短板。
实验数据显示，在三元电池放电中，钴由于独特的化学特性能够先于Ni元素发生还原而占据四面体位置，从而延缓了镍元素的迁移，进而推迟释氧放热反应，提高三元电池的热稳定性。
从目前公开资料来看，NCM811和NCA两种含钴较低的动力电池，能量密度提升显著，但在安全余量上略低于NCM523和NCM622。
也正因此，在NCM811电池和NCA电池使用时，整车企业往往配合其他的动力电池技术提高安全性，如广汽集团的弹匣电池，以及特斯拉的圆柱电池等等。
总而言之，动力电池是一个系统性的工程，牵一发而动全身。目前来看，在保证三元电池综合效能上，钴仍然不可或缺。
03 谁先“抛弃”了钴？
在三元材料体系内，目前达成的共识是，一方面通过高镍实现更高的能量密度，另一方面通过减少钴的用量来降低总体成本。
于是我们可以看到，三元正极材料正加速从 NCM523、622 等中镍向 NCM811、NCA 等高镍化方向加速渗透。根据 SMM 统计，NCM811 在三元正极材料中的占比从2018年1月的 1%提升至2021年9月的 38%。在这个过程中，电动汽车钴用量逐渐减少。
以特斯拉为例，特斯拉最早的电动跑车Roadster，使用的是更昂贵的钴酸锂，而到Model 3的NCA体系，钴的使用量减少了60%。据特斯拉透露，在2012年特斯拉的钴使用量为平均每辆车11千克，2018年这一数字已经减少到了4.5千克。
钴用量不断减少，但仍然存在，真正意义上的“无钴”电池，尚未出现。
需要注意的是，锂电池行业追求的“无钴”电池，是在保有三元体系高能量密度特性的同时，实现高安全性和低成本，形成一种更完美的动力电池解决方案，而并非其他不含钴材料如磷酸铁锂等。
实际上，真正的三元体系“无钴”电池，目前仅处于“技术储备”层面，尚未成为全行业的重点布局方向，但仍有多个企业在无钴方向探索，长城汽车旗下蜂巢能源即是先锋之一。
蜂巢能源最早从2018 年就开始投入研发无钴电池，并在2020年9月发布无钴电池两大产品平台，并在当年12月接受全球预订；如今其首款无钴电池产品已经能够量产下线。
在今年的第二十四届成都国际车展上，首款搭载蜂巢能源无钴电池包的量产车型长城欧拉樱桃猫正式亮相，虽然樱桃猫搭载的无钴电池包的系统密度并不高，系统能量密度仅为170Wh/kg，但它却标志着动力电池行业正式进入无钴时代。
此外，关于无钴电池的后续产品规划，蜂巢能源董事长兼CEO杨红新表示，蜂巢能源无钴电池目前共规划四款量产产品，分别是无钴H系列115Ah电芯，155Ah电芯，H Plus系列157Ah电芯，和无钴E系列115Ah电芯，覆盖全部车型超长里程。其中无钴H系列115A电芯和155Ah电芯能量密度为240Wh/kg，115Ah产品已经率先实现量产装车。
12月16日，蜂巢能源宣布首条无钴电池量产线在安徽省马鞍山经开区蜂巢动力锂离子电池项目基地投用，无钴电池和HEV电池开始量产下线。
除蜂巢宣布量产外，其他厂商对于无钴方向多止于技术层面。如近日宁德时代在投资者关系平台上回复，其对于无钴电池、全固态电池、无稀有金属电池等下一代电池和行业内的新兴技术，始终保持高度关注并开展技术布局。
根本上说，动力电池的无钴化是一个相当宏大的课题。从基础科学研究理解工作机理，再到实验室进行材料实验，进一步放大至商业化大生产阶段，是一个漫长的过程。无钴电池的商业化，必须要所有配套材料同步革新，这更是一个十分复杂、相当缓慢的事情，目前来说，任重道远。
更完美的动力电池解决方案始终是一众电池厂商追求的方向，“无钴电池”上半场中，更早进行“无钴”布局的蜂巢能源无疑抢得先机。但随着特斯拉和宁德时代等巨头的入局，这场关乎动力电池材料效率和成本的战争远远没到终结的时候。
相关问答
锂能 锂电池 是什么材质?正极材料:磷酸铁锂电池(LFP)、钴酸锂电池(LCO)、锰酸锂电池(LMO)、(二元电池:镍锰酸锂/镍钴酸锂)、(三元:镍钴锰酸锂电池(NCM)、镍钴铝酸锂电池(N...正极材料...
正极材料中的 LMO ?LMO代表锰酸锂,LCO代表钴酸锂。锰酸锂主要为尖晶石型锰酸锂尖晶石型锰酸锂LiMn₂O₄是Hunter在1981年首先制得的具有三维锂离子通道的正极材料,至今一直受到...
锂电池 材料十大排名?正极材料:磷酸铁锂电池(LFP)、钴酸锂电池(LCO)、锰酸锂电池(LMO)、(二元电池:镍锰酸锂/镍钴酸锂)、(三元:镍钴锰酸锂电池(NCM)、镍钴铝酸锂电池(N...正极材料...
电池 原物料概念?正极材料:磷酸铁锂电池(LFP)、钴酸锂电池(LCO)、锰酸锂电池(LMO)、(二元电池:镍锰酸锂/镍钴酸锂)、(三元:镍钴锰酸锂电池(NCM)、镍钴铝酸锂电池(N...正极材料...
锂电池 阴极是什么材料?锂离子电池中重要的阴极材料是镍锰钴(NMC)和镍钴铝(NCA),其中镍化学物质的含量为33%~80%。NMC在多种装置和电动汽车中使用。NCA在特斯拉汽车的18650块松下单元...
锂电池 三元是什么意思，哪三种?锂电池三元是指锂离子电池的正极材料使用的三种元素的缩写,这三种元素分别是镍(Ni)、钴(Co)和锰(Mn)。常见的锂电池三元正极材料有以下几种类型:1.NCM...锂...
电池 的工作原理?一、什么是电瓶:电瓶,也叫蓄电池,蓄电池是电池的一种,它的工作原理就是把化学能转化为电能。通常,人们所说的电瓶是指铅酸蓄电池。即一种主要由铅及其氧化...
高手解答: 锂电池 电极材料安全性能-盖德问答-化工人互助问答社区DSC检测的比较常见。结构变化属于循环性能的范畴了。LFP稳定性好,磷酸根中的O很稳定,充放电过程体积变化约7%;三元材料今年被炒得很火,但个人不看...
外卖电动车专用 锂电池 ，哪个品牌的比较好?跑外卖什么牌子锂电电池最好?第一位天能锂电池:天能锂电衡科技系列4812模块电池,采用天能锂电自主研发先进材料技术,兼具NCM、LFP、LMO三大技术体系优势,高...
负极石墨的容量怎么测?-盖德问答-化工人互助问答社区首先说一下,任何锂离子电池材料,之所以能充放电就是因为它的“对锂电位”,所以不管怎么样,在组装成半电池的时候,它相对锂片都是“正极”因为它们的...
