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电池|一文回顾马斯克与钴的爱恨情仇 “无钴化”还要等几年？

《科创板日报》（上海 ， 研究员 何律衡）讯 ， 北京时间周二（16日）午间 ， 《金融时报》发布最新报道称 ， 据知情人士透露 ， 特斯拉将从嘉能可购买钴原材料 ， 用于其上海工厂以及计划中的柏林工厂 。 受该消息影响 ， A股有色金属板块午后拉升 ， 截至当天收盘 ， 寒锐钴业、华友钴业涨停 ， 洛阳钼业涨超7% ， 鹏欣资源涨超2% 。
【电池|一文回顾马斯克与钴的爱恨情仇 “无钴化”还要等几年？】电池|一文回顾马斯克与钴的爱恨情仇 “无钴化”还要等几年？
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据报道所说 ， 该交易将增加特斯拉对刚果钴供应的依赖 ， 提振了嘉能可的钴业务 。 过去两年 ， 钴价格下跌三分之二至约3万美元/吨 。 随着在中国和欧洲的生产逐渐扩大 ， 特斯拉正在努力确保自己的原材料供应充足 。 通过与嘉能可的合作 ， 特斯拉可以控制从刚果到中国的电池前驱体材料供应 。
据悉 ， 目前全球逾60%的金属钴来自刚果 ， 而嘉能可为全球最大钴供应商 ， 除了在刚果的两座钴矿外 ， 还拥有在加拿大和澳大利亚两座镍矿 。 自2018年钴价格大幅下跌以来 ， 这家矿商一直致力于与电动车供应链上的公司签订长期协议 。 尽管特斯拉的钴使用量低于竞争对手 ， 但与嘉能可的交易可能涉及每年至多6000吨钴 。
对于报道所指事实 ， 特斯拉和嘉能可方面拒绝置评 。
产能急速扩张 "痛并快乐"
根据特斯拉目前的规划 ， 美国弗里蒙特工厂预计于2020年年中完成扩建 ， Model 3和 Model Y的总产能将达到每年50万辆；上海工厂二期工程已经破土动工 ， 此计划推出Model Y的产能不小于Model 3；柏林工厂的建设也正在有条不紊地进行中 ， 首批交货预计在2021年 。
根据咨询公司Benchmark Mineral Intelligence的数据 ， 特斯拉的电池产能预计将在未来10年增长570%至248GWh 。 而根据东北证券近期预测 ， 到2025年当特斯拉销量达到320万辆时 ， 其电池需求将达到256GWh左右 ， 年复合增速将超过40% 。
对于马斯克来说 ， 超级工厂的建设以及电池产能极速扩张是痛并快乐的 。 快乐不用多说 ， 痛苦则是来自对金属钴日益增长的焦虑 。
对于现有的锂电池体系来说 ， 金属钴的重要性不言而喻 。 目前特斯拉全系列电动车采用的锂电池均为含钴三元电池 ， 分别为：NCA（Ni87体系）、NCA（Ni91体系）、NCM（Ni83体系）、NCM（Ni92体系） 。 东北证券对四类电池钴金属单耗做极端测算 ， 2025年对钴的需求分别将达到2.10万吨、0.85万吨、1.75万吨、0.63万吨 。
而另一众所周知的事实是 ， 从已探明储量来看 ， 金属钴因为其稀缺性 ， 未来或将面对供不应求的局面 。 假设未来远期全球每年新能源汽车销量5000万辆 ， 按照单车钴金属含量10kg测算 ， 则钴的需求量约为50万吨量级 ， 而目前全球钴金属年开采量不足15万吨 。 这也造成了金属钴的价格一度水涨船高 ， 成为制约锂电池乃至电动车降本的关键因素 。
因为石油的稀缺而开发新能源车 ， 却再次面临关键电池材料的供需矛盾 ， 这显然与马斯克成立特斯拉的初衷相悖 。 而这 ， 也成为了马斯克与钴之间"爱恨情仇"的起点 。
特斯拉与钴的爱恨情仇 "无钴"进行时？
今年年初起 ， 特斯拉与钴的一连串跌宕起伏"剧情" ， 就将原本就处于焦点的锂电池"无钴化"推上了风口浪尖 。
2月3日 ， 宁德时代公告与特斯拉合作协议 ， 宁德时代将向特斯拉供应锂离子动力电池产品；
2月18日 ， 外媒报道特斯拉近期正与宁德时代商讨在中国工厂使用无钴电池的事宜 ， 该报道指出特斯拉将从宁德时代采购的"无钴电池"就是磷酸铁锂电池 。 受此影响 ， A股华友钴业等金属钴相关个股当日跌停 。
电池|一文回顾马斯克与钴的爱恨情仇 “无钴化”还要等几年？
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然而 ， 报道发出的几天后 ， 特斯拉即在其官方抖音号上回应"采用无钴电池意味着是磷酸铁锂电池" ， 称无钴不代表一定是磷酸铁锂 ， 请留意特斯拉今年的电池发布会 。
随后 ， 特斯拉又被证实将重金收购Maxwell ， 根据该公司前高管向财联社采访人员独家透露 ， 特斯拉或将在4月中举行的特斯拉"电池日"上主推Maxwell的干电极技术 ， 在降低电池成本的同时提高能量密度和续航里程 。
与此同时 ， 特斯拉新申请的几项专利也被机构媒体反复解读 。
那么 ， "无钴"电池真的存在吗？
方案存在 量产未知
早在2018年6月 ， 对于特斯拉当时预估的Model 3周产5000台目标 ， 就有不少人表示担忧 ， 认为钴供给或许会成为Model 3扩产的绊脚石 。 马斯克对此当即回应表示 ， 旗下电池的钴使用量已低于3% ， 次代电池用量还将降至零 。
此言并非没有依仗 。 事实上 ， 向来敢为人先的马斯克早已未雨绸缪 。 2015年6月 ， 特斯拉与三元材料领域大牛Jeff Dahn所领导的25人研究团队签订了为期5年的独家合同 ， 双方的正式合作于2016年正式启动 ， Dahn教授主要为特斯拉提供提高锂电池的能量密度和使用寿命 ， 降低成本相关研究 。
根据过去几年Jeff Dahn团队发表的论文 ， 一些与"无钴"电池相关的结论主要是：在NCA类型的高镍（Ni＞90%）材料中 ， 钴起的作用很小或几乎没有 ， 但长时间低倍率循环过程中 ， 正极容量衰减严重 ， 例如即使相对表现最好的样品在 400 次循环后正极容量仅剩余不足70% 。
此外 ， 科研上初步证实有无钴化方案 ， 但考虑到实验室方案至产业化量产一般需要较长时间 ， 且目前实验室方案还有一些具体问题并未完全解决 ， 因此大多数机构认为 ， 现行条件下 ， 特斯拉的绝对"无钴"锂离子电池暂时还不存在 。
2020电池日万众期待 距离"无钴"还远吗？
尽管如此 ， 重重铺垫之下 ， 一再被推迟的特斯拉2020电池日 ， 仍然让人们对可能出现的"无钴"方案充满期待 。 部分媒体与机构预测 ， "干电极"、"超级电容器"技术或将成为该方案的关键所在 ， 但东北证券认为 ， 上述技术大概率只是配角 ， 不会是特斯拉下一代电池的主角 。
据该机构分析 ， "干电极"技术是省去了电极中液态的NMP ， 并不会改变材料体系 ， 客观上来讲 ， 提升能量密度后会降低钴的单耗 ， 但本质上和"无钴电池"这个特定名词无关；而"超级电容器"不属于锂离子电池体系 ， 且超级电容器一般能量密度约10wh/kg ， 客观上来讲 ， 未来大概率会利用其优质的功率密度特性作为锂离子电池体系的补充 。
此外 ， Maxwell的多项预锂化专利也成为了热门猜想之一 ， 该技术通过对负极进行"补锂"处理提升了电池整体的容量保持率 ， 延长了电池寿命；电解液添加剂组合优化一方面降低了成本另一方面改善了电池的综合性能（如安全性） 。
另外值得一提的是 ， 根据一篇2020年2月刊发于权威期刊《Sicence》上的论文"Cobalt in lithium-ion batteries" ， 作者给出的"无钴化"的建议包括：用其他有类似作用的元素替代钴；多个材料体系耦合；使用阴离子氧化还原对；精细调控高镍材料 。
基于上述研究 ， 以及对相关供应链公司的产品分析 ， 东北证券认为 ， 特斯拉目前主要的"无钴"方案均走的"去钴"路线 ， 即低配版采用宁德时代"LFP+CTP"电池方案 ， 高配版未来使用克容量更高的高镍低钴电池 。
该机构测算 ， 若从目前材料体系切换到"高镍超低钴" ， 预计到2025年 ， 高镍超低钴方案下对钴的需求量将从现有体系外推的1.82万吨下降到0.74万吨左右 ， 减少钴资源使用1.1万吨左右 。
此外 ， 随着实验室验证及产业化不断完善 ， 东北证券预计 ， 特斯拉可能于2023年前后将真正意义上开始量产使用"绝对无钴"电池 ， 进入下一个"无钴化"阶段 。 而这可能意味着特斯拉再次领先全球电动车企 ， 真正摆脱稀缺资源的紧箍咒 。


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