特斯拉探索减少对钴需求的电池方案 已成制约电池产量瓶颈

2018-06-08

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路透社报道称,如果埃隆·马斯克(Elon Musk)如愿以偿,那么下一代特斯拉(Tesla)的电池里就不会有钴了。

他在该公司第一季度业绩电话会议上对分析师表示,至少,“我们认为,我们几乎可以把钴的用量降至零”。

负责特斯拉汽车电池业务的田村贤治(Kenji Tamura)表示,为特斯拉电动车提供电池的松下“目标是在不久的将来实现钴的零使用,目前研发正在进行中”。

甚至在电动汽车(EV)革命真正形成势头之前,这两家公司就在引领一场行业竞赛,以减少对这种金属的依赖。

不难看出为什么。

伦敦金属交易所(London Metal Exchange)的电池输入价格已从2016年底的每吨不足3万美元飙升至目前的每吨86,750美元。

甚至可能更高。

钴供应由刚果民主共和国主导,呈现出政治、运营和伦理风险的不稳定组合。

对于相对的新来者(这意味着欧洲汽车行业的大部分)来说,钴是电动汽车电池组金属需求中最成问题的成分。

但考虑到钴是决定电池稳定性和性能的最重要因素之一,这个问题能被解决吗?

特斯拉(Tesla)和松下(Panasonic)在降低钴使用量方面处于电动汽车领域的领先地位。

这主要是因为从一开始,他们就用不同的化学方法来制造那些容量和稳定性足以驱动汽车的电池。

松下的镍钴铝(NCA)技术一直比其他几乎所有人使用的镍钴锰(NCM)配方使用的钴更少。

自2008年推出特斯拉跑车(Tesla Roadster)以来,特斯拉公司已经有了10年的电池化学研究经验。

专业电池研究公司Benchmark Minerals估计,在过去六年里,特斯拉将汽车中钴的平均使用量从每辆车11公斤降低了60%,至4.5公斤。

这可能是一件容易的事。但Benchmark Minerals公司认为,要想将之完全消除掉将会困难得多。

无论如何,考虑到NCM电池化学的广泛应用,这对其他所有人都没有多大意义。NCM电池制造商已经开始减少钴的使用量,但仍有很多工作在进行中。

最初的NCM化学使用的公式是一份镍,一份钴和一份锰,或者用电池行业术语说的1:1:1。

如今已经发展到5:2:3(五份镍、二份钴、三份锰)和6:2:2化合物。

NCM工程师们希望将钴进一步降低到8:1:1的金属配方。

根据Benchmark Minerals的说法,它已经在试点和小规模工厂进行了测试,尤其是在中国,但距离全面的商业应用还有数年的时间。

该公司预测,到2020年以后,这一比例才可能超过总NCM产量的5%。

马斯克在致股东的信中夸耀,松下最新的电池设计意味着钴的使用量“已经低于其他电池生产商生产的下一代阴极,后者的镍锰钴比为8:1:1。”

其他汽车制造商面临的问题是,电动汽车革命目前的发展速度超过了它们在电池革命中代替钴的集体能力。

Benchmark Minerals公司的数据显示,即使考虑到加速生产8:1的化学反应,该行业的钴使用量在2026年也将增至18万吨,略低于去年全球产量的两倍。

对一个如此集中在刚果的供应链来说,这是一个令人望而生畏的前景。在刚果,从埃博拉疫情爆发到民兵对地雷的袭击等一系列令人震惊的新闻报道层出不穷。

然而,目前对钴供应链最令人担忧的是,政府与一些大型煤矿运营商之间围绕一项拟议中的新采矿法规的对峙。

该法规对之前的稳定条款进行了审查,制定了一项新的暴利税,并允许政府提高被视为“战略性资产”的矿产的特许权使用费。

与此同时,该国最大的钴生产商嘉能可(Glencore)也陷入了与国有矿商Gecamines的法律纠纷。Gecamines正试图解散它们的合资企业。

嘉能可(Glencore)经过两年的翻新后,重新启动了嘉本(Kamoto)铜矿,包括安装了一个超级充电的钴回路(cobalt circuit),这推动刚果钴产量在今年前三个月增长了34%。

整个电动汽车供应链都依赖刚果以这种速度持续增加产量的能力,以帮助满足不断加速的需求。

但每个人都知道这是一种危险的依赖。

理论上,刚果有足够的资源为世界其他地区提供所需的钴。但当前的政治现实表明,供应中断的风险有所上升。

因此大家都想尽快减少钴的使用量。

在不牺牲安全性和性能的情况下,完全消除它似乎是不可能的,这两者都是电动汽车制造商的试金石问题。

但电池领域的大量研究表明已经产生了新的超低钴方案,比如强生公司(Johnson Matthey)的增强型锂镍氧化物(eLNO),该公司预计将在2020-2021年投入商业化生产。

极端价格和稀缺性带来完全无法预见的技术突破的先例比比皆是。

这曾经是一个公认的事实,例如,制造电动马达离不开镝。

直到___初,在经历了稀土价格的剧烈上涨和下跌周期之后,本田(Honda)和大和钢铁(Daido Steel)才真正做到了这一点。“脱离了枷锁”的小型货车根本不使用任何镝。

当他们研发的时候,他们还设计出了可以替代另一个“不可替代”的稀土金属,铽。

电动汽车革命才刚刚开始,但如果金属钴在这段时间内还想继续保持目前的核心地位,生产商和政府都应该听取埃隆•马斯克(Elon Musk)的话。

现在电动汽车工业需要钴。

供应越不稳定,就越难消除这种需求。