Στην εποχή της ακτή νέας βιομηχανίας ενεργειακού οχήματος (NEV), η τεχνολογία της μπαταρίας, ως βασική κινητήρια δύναμη, έχει συγκεντρώσει σημαντική προσοχή με κάθε καινοτομία. Οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο, μια αναδυόμενη τεχνολογική κατεύθυνση τα τελευταία χρόνια, είναι επί του παρόντος αλιεύονται σε ένα διπλό παιχνίδι προστασίας του περιβάλλοντος και εκτιμήσεων κόστους, επηρεάζοντας βαθιά το αναπτυξιακό τοπίο ολόκληρου του κλάδου.
I. Το φόντο της αύξησης των μπαταριών χωρίς κοβάλτιο
(Α) έλλειψη πόρων κοβαλτίου και διακυμάνσεις των τιμών
Το κοβάλτιο είναι ένας κρίσιμος στρατηγικός πόρος με περιορισμένα παγκόσμια αποθεματικά και ανομοιογενή διανομή. Σύμφωνα με τα σχετικά δεδομένα, σχεδόν το 70% της παγκόσμιας προσφοράς κοβαλτίου προέρχεται από τη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό. Το κοβάλτιο διαδραματίζει ζωτικό ρόλο στα υλικά καθόδου των μπαταριών, σταθεροποιώντας τη στρωματοποιημένη δομή των υλικών και ενισχύοντας την απόδοση της ποδηλασίας και του ρυθμού. Ωστόσο, αντιπροσωπεύει έως και το 40% του κόστους των υλικών καθόδου στις τριμερές μπαταρίες. Με την ταχεία ανάπτυξη του αριθμού των NEVs, η ζήτηση για κοβάλτιο έχει αυξηθεί, ενώ η προσφορά παραμένει σχετικά περιορισμένη, οδηγώντας σε υψηλές και πτητικές τιμές κοβαλτίου. Τους τελευταίους μήνες, η διεθνής τιμή διαπραγμάτευσης του κοβαλτίου έχει προσεγγίσει 400, 000 yuan ανά τόνο, φτάνοντας σε ιστορική κορυφή. Αυτή η μεταβλητότητα των τιμών έχει επιβάλει σημαντικές πιέσεις κόστους στους κατασκευαστές μπαταριών και τις εταιρείες NEV, προτρέποντάς τους να αναζητήσουν εναλλακτικές λύσεις, δημιουργώντας μπαταρίες χωρίς κοβαλτίου.
Β) Περιβαλλοντικά και κοινωνικά ζητήματα
Η διαδικασία εξόρυξης του κοβαλτίου είναι γεμάτη με πολυάριθμα περιβαλλοντικά και κοινωνικά προβλήματα. Σχεδόν τα δύο τρίτα του κοβαλτίου του κόσμου εξορύσσονται στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό, όπου είναι συχνά υποπροϊόν μεγάλης κλίμακας νικελίου και μεταλλευμάτων χαλκού. Ωστόσο, οι ανεξάρτητοι ανθρακωρύχοι λειτουργούν χωρίς καμία επίβλεψη, προκαλώντας σοβαρές περιβαλλοντικές ζημιές και δημιουργούν σημαντικούς κινδύνους για την ασφάλεια. Το Cobaltite περιέχει το Arsenic, ένα καρκινογόνο κατηγορίας 1 που προσδιορίζεται από τον Διεθνή Οργανισμό Έρευνας για τον Καρκίνου της Παγκόσμιας Οργάνωσης Υγείας και η ένωση του, το τριαξίδιο του αρσενικού, είναι το αρσενικό που αναφέρεται συχνά στην αρχαιότητα. Οι ανθρακωρύχοι στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό βασικά το δικό μου χειροκίνητα χωρίς καμία προστασία, γεγονός που αποτελεί μεγάλη απειλή για την υγεία τους. Επιπλέον, η εξόρυξη κοβαλτίου μπορεί επίσης να προκαλέσει τοπικούς παράγοντες κοινωνικής αστάθειας, όπως τα θέματα ανταγωνισμού των πόρων και τα δικαιώματα των εργασιακών δικαιωμάτων. Ως εκ τούτου, από τις προοπτικές της προστασίας του περιβάλλοντος και της κοινωνικής ευθύνης, η μείωση της εξάρτησης από το κοβάλτιο έχει γίνει μια αναπόφευκτη τάση στην ανάπτυξη του κλάδου.
Ii. Τεχνικές αρχές και τύποι μπαταριών χωρίς κοβάλτιο
(Α) Τεχνικές αρχές
Οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο δεν σημαίνουν ότι είναι εντελώς απαλλαγμένες από κοβάλτιο. Αντ 'αυτού, μειώνουν ή εξαλείφουν τα στοιχεία του κοβαλτίου στα υλικά καθόδου των μπαταριών μέσω τεχνολογικών μέσων. Το κοβάλτιο σταθεροποιεί κυρίως τη στρωμένη δομή των υλικών στις μπαταρίες, αποτρέποντας τη διάβρωση της καθόδου και βελτιώνοντας τα ποσοστά φόρτισης της μπαταρίας. Για να επιτευχθεί καθεστώς χωρίς κοβάλτιο, οι ερευνητές έχουν υιοθετήσει διάφορες τεχνολογικές προσεγγίσεις. Για παράδειγμα, με συγκεκριμένα στοιχεία με συγκεκριμένα στοιχεία χωρίς περιστροφές ηλεκτρονίων, το φαινόμενο του superexchange Electron εξασθενεί, μειώνοντας την ανάμιξη λιθίου/νικελίου και βελτιώνοντας την ηλεκτρική απόδοση. Τα στοιχεία ντόπινγκ με μεγάλες ενέργειες δεσμών MO επιβραδύνουν την αλλαγή όγκου των κρυστάλλων κατά τη διάρκεια της διαδικασίας εκφόρτισης φορτίου, σταθεροποιώντας τη δομή και βελτιώνοντας τη διάρκεια ζωής και την ασφάλεια του κύκλου.
(Β) Κύριοι τύποι
Μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου (LFP): Οι μπαταρίες LFP είναι εγγενώς χωρίς κοβάλτιο και προσφέρουν πλεονεκτήματα όπως το υψηλό ασφάλεια και το χαμηλό κόστος. Η Tesla βρίσκεται σε "εμπεριστατωμένες διαπραγματεύσεις" με την CATL για να χρησιμοποιήσει μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο σε ορισμένα από τα προϊόντα της. Εάν οριστικοποιηθεί αυτή η διαπραγμάτευση, αυτό σημαίνει ότι οι μπαταρίες LFP θα εισέλθουν στη γραμμή παραγωγής του Tesla. Ωστόσο, η σχετικά χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα των μπαταριών LFP περιορίζει την εφαρμογή τους σε ορισμένα τμήματα οχημάτων επιβατών υψηλής ποιότητας σε κάποιο βαθμό.
ΣΥΣΤΗΜΑ ΝΙΚΟΛΟΓΙΟ ΜΑΓΝΩΝΙΑ: Η μπαταρία χωρίς κοβάλτιο NMX της SVOLT είναι ένας τύπος μπαταρίας χωρίς καφέ του νικελίου-Μανγκανέζικου συστήματος. Αυξάνει την αναλογία του νικελίου μετά την αφαίρεση του κοβαλτίου και στη συνέχεια τα dopes άλλα στοιχεία για τη βελτίωση της θερμικής σταθερότητας. Με την επικάλυψη ουσιών, η τάση εργασίας αυξάνεται, ενισχύοντας έτσι την ενεργειακή πυκνότητα. Αυτός ο τύπος μπαταρίας μπορεί να επιτύχει μια ενεργειακή πυκνότητα που ισοδυναμεί με αυτόν του NCM811, ενώ μειώνει το κόστος υλικού κατά 5%-15%και μειώνοντας αντίστοιχα το κόστος BOM κυττάρων της μπαταρίας κατά περίπου 5%, χωρίς να επηρεάζεται από στρατηγικούς πόρους.
Iii. Πλεονεκτήματα κόστους των μπαταριών χωρίς κοβάλτιο
(Α) Μείωση του κόστους πρώτων υλών
Το κοβάλτιο είναι ένα από τα πιο ακριβά στοιχεία στα υλικά καθόδου των τριμερών μπαταριών. Η μείωση ή η εξάλειψη της χρήσης του κοβαλτίου μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος πρώτων υλών των μπαταριών. Σύμφωνα με μια ερευνητική έκθεση της Southwest Securities, το κόστος των τριμερών μπαταριών χαμηλής ακοζητικής ή κοβαλτίου μπορεί να μειωθεί κατά 30% μετά τη μαζική παραγωγή. Το κόστος των υλικών καθόδου από φωσφορικό σίδηρο λιθίου αντιπροσωπεύει λιγότερο από το 15% του συνολικού κόστους της μπαταρίας. Τα δεδομένα από την Cinda Securities δείχνουν ότι το συνολικό κόστος ανά kWh των τριμερών μπαταριών NCM523 είναι 724,91 γιουάν, το οποίο είναι 18,4% υψηλότερο από αυτό των μπαταριών LFP στα 612,4 γιουάν.
(Β) Προώθηση των μειώσεων των τιμών της μπαταρίας
Οι μειώσεις του κόστους θα μειώσουν απευθείας τις τιμές της μπαταρίας και, με τη σειρά τους, θα μειώσουν το συνολικό κόστος των οχημάτων των NEV. Λαμβάνοντας το Tesla ως παράδειγμα, το κόστος της μπαταρίας αντιπροσωπεύει το 30% -40% του συνολικού κόστους του οχήματος. Εάν η Tesla μπορεί να επιτύχει την εφαρμογή των μπαταριών χωρίς κοβάλτιο, αναμένεται να μειώσει περαιτέρω το κόστος της μπαταρίας, δημιουργώντας έτσι χώρο για μείωση των τιμών σε μοντέλα όπως το εγχώριο μοντέλο Tesla 3.
Iv. Περιβαλλοντικές προκλήσεις που αντιμετωπίζουν οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο
(Α) Ζητήματα σταθερότητας απόδοσης
Το κοβάλτιο διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στη σταθεροποίηση της δομής των υλικών της μπαταρίας. Μετά την αφαίρεση του κοβαλτίου, μπορεί να επηρεαστεί η σταθερότητα των μπαταριών. Επί του παρόντος, οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν ορισμένα ζητήματα απόδοσης όσον αφορά τη διάρκεια ζωής και την ταχύτητα φόρτισης. Για παράδειγμα, ορισμένες πειραματικές μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο έχουν περιορισμένη διάρκεια ζωής και αργές ταχύτητες φόρτισης. Επιπλέον, μετά την αφαίρεση του κοβαλτίου από τις μπαταρίες υψηλής νίκης, η θερμική σταθερότητα της καθόδου γίνεται χειρότερη, καθιστώντας τους εξαιρετικά επιρρεπείς σε θερμική διαφυγή. Όταν εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες ή εξωτερικές επιπτώσεις, είναι πιο πιθανό να προκαλέσουν εκρήξεις και πυρκαγιές.
(Β) Θέματα υποκατάστασης πόρων και ανακύκλωσης
Αν και οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο μειώνουν την εξάρτηση από το κοβάλτιο, μπορεί να αυξήσουν τη ζήτηση για άλλους πόρους. Για παράδειγμα, η αύξηση της αναλογίας του νικελίου σε μπαταρίες χωρίς κορεσμό νικελίου-Μανγκανέζικου συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε μεγαλύτερη πίεση παροχής σε πόρους νικελίου. Ταυτόχρονα, με την ευρεία εφαρμογή των μπαταριών χωρίς κοβάλτιο, το ζήτημα της ανακύκλωσης της μπαταρίας έχει γίνει ολοένα και πιο εμφανές. Πώς να ανακυκλώσετε αποτελεσματικά και να απορρίψετε τις δαπανμένες μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο για να αποφευχθεί η δευτερεύουσα περιβαλλοντική ρύπανση είναι μια σημαντική πρόκληση που αντιμετωπίζει ο κλάδος.
V. Προοπτικές ανάπτυξης και αντίμετρα για μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο
(Α) Προοπτικές ανάπτυξης
Παρά τις πολυάριθμες προκλήσεις, οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο εξακολουθούν να έχουν ευρείες προοπτικές ανάπτυξης μακροπρόθεσμα. Με τη συνεχή τεχνολογική πρόοδο, η σταθερότητα απόδοσης και η ασφάλεια των μπαταριών χωρίς κοβάλτιο αναμένεται να βελτιωθούν περαιτέρω και το κόστος θα συνεχίσει να μειώνεται. Ταυτόχρονα, καθώς η παγκόσμια έμφαση στην προστασία του περιβάλλοντος και στην αειφόρο ανάπτυξη συνεχίζει να αυξάνεται, οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο, οι οποίες ευθυγραμμίζονται με αυτή την τάση ανάπτυξης, αναμένεται να γίνει μία από τις βασικές τεχνολογίες για τις μπαταρίες ισχύος στο μέλλον.
(Β) αντίμετρα
Ενίσχυση της τεχνολογικής έρευνας και ανάπτυξης: Τα ερευνητικά ιδρύματα και οι επιχειρήσεις θα πρέπει να αυξήσουν την επένδυσή τους στην έρευνα και ανάπτυξη τεχνολογιών μπαταριών χωρίς κοβάλτιο, διερευνώντας συνεχώς νέα συστήματα υλικών και τεχνολογίες επεξεργασίας για τη βελτίωση της σταθερότητας της απόδοσης και της ασφάλειας των μπαταριών. Για παράδειγμα, βελτιστοποιώντας τους τύπους και τις αναλογίες των στοιχείων ντόπινγκ, η θερμική σταθερότητα και η διάρκεια ζωής των μπαταριών μπορεί να βελτιωθεί.
Βελτίωση του συστήματος ασφάλειας πόρων: Δημιουργία διαφοροποιημένων καναλιών τροφοδοσίας πόρων για τη μείωση της εξάρτησης από έναν μόνο πόρο. Ταυτόχρονα, ενισχύουν την εξερεύνηση και την ανάπτυξη εναλλακτικών πόρων όπως το νικέλιο για την ενίσχυση των δυνατοτήτων ασφάλειας των πόρων. Επιπλέον, θα πρέπει να καταβληθούν προσπάθειες για την ενίσχυση της ανακύκλωσης και της χρήσης των ξυλόγλυπτων μπαταριών και την καθιέρωση ενός ολοκληρωμένου συστήματος ανακύκλωσης για τη βελτίωση των ποσοστών ανάκτησης των πόρων.
Ενίσχυση της καθοδήγησης πολιτικής: Η κυβέρνηση πρέπει να εισαγάγει σχετικές πολιτικές για να ενθαρρύνει και να υποστηρίξει την έρευνα, την ανάπτυξη και την εφαρμογή μπαταριών χωρίς κοβαλτίου. Για παράδειγμα, παρέχοντας ερευνητικές επιδοτήσεις, φορολογικά κίνητρα και άλλες πολιτικές υποστηρίξεις για την προώθηση της ανάπτυξης της βιομηχανίας μπαταριών χωρίς κοβάλτιο. Ταυτόχρονα, ενισχύοντας τη ρύθμιση των στρατηγικών πόρων όπως το κοβάλτιο, την τυποποίηση της τάξης της αγοράς και την εξασφάλιση της λογικής αξιοποίησης των πόρων.
Οι μπαταρίες χωρίς κοβάλτιο, ως σημαντική κατεύθυνση ανάπτυξης στην τεχνολογία της μπαταρίας NEV, αντιμετωπίζουν επί του παρόντος τόσο προκλήσεις όσο και ευκαιρίες στο διπλό παιχνίδι προστασίας του περιβάλλοντος και εκτιμήσεων κόστους. Μέσα από μέτρα όπως η ενίσχυση της τεχνολογικής έρευνας και της ανάπτυξης, η βελτίωση του συστήματος ασφάλειας των πόρων και η ενίσχυση της καθοδήγησης της πολιτικής, ελπίζουμε ότι μπορεί να επιτευχθεί η βιώσιμη ανάπτυξη μπαταριών χωρίς κοβάλτιο, συμβάλλοντας μεγαλύτερη συμβολή στην ευημερία της βιομηχανίας NEV.