电池无钴，分几步？

一七五三年，瑞典化学家格布兰特从辉钴矿中分离出一种浅紫色的灰色金属，这与当时人们认识的所有金属都不一样，后来被发现正是高纯金属钴。

钴矿发现初期，并未立即引起人们的重视，反而因其毒性，而一度被人们敬而远之。但是，随着科学的进步，科学家们逐渐发现钴非常适合在电池中使用，如今越来越多的产品需要钴。

从全球市场来看，钴矿资源分布极不均衡，其产量主要取决于几大核心矿产企业，从而导致钴价格易受供需因素的影响。

钴的价格在2018年经历了一次跌宕起伏。

鉴于钴价格长期处于低水平，全球最大钴矿企业嘉能可以于2015年8月宣布关闭刚果(金)的两个矿场，从而减少了将近20%的钴供应。正好赶上了新能源汽车崛起，钴价作为三元动力电池的核心要素，随着新能源汽车的大量大量涌入，钴价一度达到68.5万元的历史高位。

嘉能可在2018年再次扩大生产钴，因为价格上升，年产量较去年同期增长54%，从而导致钴的供需出现过剩。钴价格上扬过程中，大量中间企业择机囤货，这一方面导致钴价迅速上涨，另一方面也导致钴价急剧下降，最低每吨均价仅22.3万元。

此后，随着全球新冠疫情的爆发，以及新能源汽车市场的兴起，钴库存快速消化，价格逐步走出低谷。

关注今年，钴价格再度飙升。今年年初，钴均价每吨还在280,000元左右，而到了12月，钴价已达到每吨49万元。钴的价格在一年内飙升了75%。

当前，库存金属钴已基本消化完，全球主要钴产地刚果(金)局势继续动荡，近三分之二的中资矿业企业受到影响；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次肆虐，钴矿物流出现了交货延迟。

两者结合，导致钴价长期持续上涨，且仍有进一步上涨的可能性。

钴价格飙升骤降，一直是电池企业及整车厂心中难以消除的痛苦。面对价格上涨的压力，整车厂联合电池厂商不断降低三元锂电材料钴的用量，但这种方案治标不治本。

当前，钴价一路走高，“无钴”是否会成为锂电池产业未来几年的发展趋势？没有钴元素的先驱是谁？

钴矿是很贵的。

在三元前驱体直接原料中，硫酸钴(≥20.5%国产)每吨均价高达9.925万元，电池级硫酸镍每吨价格为9.925万元，电池级硫酸镍每吨价格为3.47万元，电池级硫酸镍每吨价格只有3.47万元。

很容易看出，硫酸钴的价格是其它两种材料的几倍，也因此，钴的价格对三元电池的成本影响很大。

在市场经济下，产品的价格取决于供求，钴的高售价和剧烈波动，也正是这两个因素叠加的结果。

在供应方面，钴本身是一种极其稀少的金属。据美国地址调查机构(USGS)数据，2020年探明的钴矿储量只有710万吨。根据2020年的采收率，目前世界范围内钴矿山的可开采年限大约是50年。

更重要的是，钴的储量和产地在全球都非常集中。除了澳大利亚钴矿储量占全球储量的大约19.72%和7.04%的储量之外，刚果(金)单独占有全球钴矿储量的50.70%，古巴占大约7.04%，三国占全球钴矿储量的50.70%。

在产出方面，这种失衡的表现更加明显。世界上有140,000吨的2020年总产量，刚果(金)产量为95,000吨，相当于全球产量的七成。嘉能却是全球钴矿行业的绝对巨头，2020年产量为27,000吨，约占全球总产量的21.6%。

除了刚果(金)，南非也是全球钴供应链的重要节点。由刚果(金)生产的钴矿石，主要通过公路运往南非德班港，然后运往全球货物目的地，这也因此使南非成为全球钴矿石转运的重要中心。

全球钴矿的生产能力集中，运输路线集中，形成了极其坚硬的全球供应链。如果发生紧急情况，钴的供应将立即受到影响，从而导致钴价暴涨。

而在应用方面，钴是非常广泛的，但是大量的需求却集中在少数大型下游市场。在此之前，最早使用钴的是染色剂，到20世纪，钴的最大市场是高温合金，与之对应的是航空工业，钴矿应用规模不大。

21世纪以来，由于钴在化学应用，特别是电池材料的需求迅速上升，电池产业用量已超过高温合金产业，成为钴的最大终端产业。电池行业的应用在2020年全球钴消费结构中占68.80%。随着3C制造业和锂电池产业向中国转移，电池工业占我国钴消费量的八成以上。

近几年，新能源汽车兴起，动力电池成为钴需求新增。根据安泰科的预测，2021年全球钴的消费结构中，3C锂电占36%，动力电池占31%。

从长远来看，3C锂电和动力电池都是一个规模巨大、稳步增长的市场。世界工业发展的大趋势下，市场对钴的需求非常刚性。市场格局中，钴的价格自然处于高位，并且在很大程度上存在着刚性需求与刚性综合作用。

不可缺少的三元电池稳定剂。

钴的供求关系决定了钴的价格不会便宜，而供应链的刚性使得钴的价格在某种程度上会更高。从商业角度考虑，三元电池材料“无钴”的呼声近年来越来越高。

从商用开始，能量密度.安全.成本在现阶段形成了动力电池发展的“不可能三角”。

当前，锂离子电池的主要正极材料是三元材料(包括镍钴-锰NCM、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消费产品中是绝对的霸主。电力电池领域，目前主要有三元材料和磷酸铁锂两大类。

磷酸铁锂成本低，安全性好，循环寿命好，但能量密度低，低温性能差；三元材料具有较高的能量密度、高低温性能，但成本较高。两者的电池材料都是不完美的。

由此产生了两条改进路线：一是提高磷酸铁锂电池的能量密度，例如比亚迪刀片电池，在电芯设计、电池包结构等方面进行优化，比普通铁锂电池的能量密度提高50%。另外一条途径是降低三元电池的成本，因此“无钴”也随之出现。

但是事实上，“无钴”在三元材料研究中从来都不是个新概念。就锂电池的发展而言，许多研究者已对不同正极材料组合作了大量的试验，三元正极的引入与剔除以及相应的改变对动力电池特性的影响，自然也是经过验证的课题。

效果如何？三元成了商业化最成熟的动力电池材料之一。钴矿并未被淘汰，当然还有它必须保留的理由。

事实上，钴在镍-钴三元材料中的作用不可忽略。从三元材料的动力学性质和结构来看，钴有很大的增益作用。一般说来，钴的作用是稳定三元材料的层状结构，改善了材料的循环倍率性能。而钴的存在，在一定程度上抑制了高镍锂与镍混排的问题。

但是最重要的是，钴在三元正极材料的热稳定性中起着重要作用。

近几年来，为了提高动力电池的能量密度，镍比例不断提高。然而，热稳定性却成为三元动力电池最大的缺点。

研究结果表明，在三元电池放电过程中，钴因其独特的化学性质，在还原Ni元素之前占据四面体位置，延迟释放氧与放热反应，提高三元电池的热稳定性。

NCM811和NCA两种动力电池均有明显地提高能量密度，但其安全余量略低于NCM523和NCM622。

同样，在使用NCM811和NCA电池时，整车企业倾向于与其它动力电池技术合作以改善安全性，例如广汽集团的弹夹电池、特斯拉的圆柱电池等。

总之，动力电池是一项系统工程，涉及到方方面面。当前，钴对于保证三元电池的综合效能仍是不可或缺的。

是谁首先“抛弃”钴？

对于三元材料系统，目前已有的共识是，一方面通过高镍达到较高的能量密度，另一方面通过减少钴的用量来降低整体成本。

由此可以看出，三元正极材料正在从NCM523.622等中镍向NCM811.NCA等高镍化方向加速渗透。据SMM数据，NCM811在三元正极材料中所占比例由2018年1月的1%上升到2021年9月的38%。该过程中，钴酸锂的用量逐步下降。

就拿特斯拉来说，特斯拉的第一款电动跑车Roadster，使用更贵的钴酸锂，在NCA系统的Model3中，钴用量降低了60%。该公司称，2012年特斯拉公司钴产品的平均消耗量是每辆汽车11千克，而2018年这一数字已降至4.5公斤。

钴的使用量一直在下降，真正意义上的“无钴”电池，还没有出现。

值得关注的是，锂电池行业所追求的“无钴”电池，是在三元体系中保持高能量密度特性，实现高安全性、低成本的同时，形成了一种与磷酸铁锂等不含钴材料相比的更为完善的动力电池解决方案。

事实上，真正的三元体系“无钴”电池，目前还只处于“技术储备”层面，还没有成为全行业的重点布局方向，但也有多家企业正在探索无钴方向，长城汽车旗下的蜂巢能源就是其中一员。

蜜蜂能源从2018年起就开始进行无钴电池的研发工作，并于2020年9月发布了无钴电池的两大产品平台，并于当年12月接受全球订单；如今它的第一款无钴电池产品已经能够量产。

首款载着蜂巢能源无钴电池包的首款量产车型——长城欧拉樱桃猫正式亮相，樱花猫所携带的无钴电池包虽然系统密度不高，但系统能量密度只有170Wh/kg，然而，这却标志着动力电池产业正式进入无钴时代。

另外，对于无钴电池的后续产品规划，蜂巢能源主席兼CEO杨红新表示，蜂巢能源无钴电池目前计划进行四个大规模生产，分别是无钴H系列115Ah型，155Ah型，HPlus系列157Ah电芯，无钴E系列115Ah电芯，覆盖所有车型的超长里程。该产品中不含钴的H系列115A、155Ah/kg能量密度分别为240Ah/kg，已在115Ah产品中实现大规模装车。

十二月十六日，蜂巢能源宣布第一条不含钴电池大批量生产线在安徽省马鞍山经开区蜂巢动力锂离子电池项目投运，无钴电池和HEV电池开始量产。

除了蜂巢宣布大批量生产外，其它厂商在无钴方向上还停留在技术层面。如近期宁德时代对投资者关系平台的回复，其对无钴电的关注。