华强电子网

电子元器件原材料
采购平台

马斯克想要淘汰锂电池里的钴,到底有多难

来源:威极客 作者:钢蛋 浏览:748

关键词: 手机 工具 锂离子电池 锂电池 苹果

有些东西比如更加先进的锂离子电池,这种电池使用更少量的钴,并且可能在几年后就会出现。但是我们真的正在接近这些材料可以做的物理化学极限。对我而言,下一代就像固体电池一样,但它们还有很长的路要走。其他的电池,如钠离子电池,仍然在实验室规模,从实验室到量产,还有很长的路要走,可能至少 10 年以上的时间。

  特斯拉电池供应商松下本周三在日本东京宣布,受关键电池原料价格不断飙升影响,该公司将在不久的未来开发出不含钴元素的新能源汽车专用电池。

  近年来,随着矿物资源的价格一路上涨,以及新能源汽车在全球范围内大面积普及,导致了钴元素的产能短缺,顶级电池制造商之间发起了一轮技术更新,力求降低锂电池中钴元素的使用量。

  上周,马斯克(Elon Musk)在 Twitter 上发文称,特斯拉 Model 3 的电池使用了不到 3% 的一种名为钴的昂贵化学物质,下一代电池「不会使用」一些人所说的「血钻电池」材料。

  马斯克的「新一代」是一个含糊的说法,没有说具体的时间,所以不可能知道他什么时候会兑现承诺,但在未来几年内或许很难实现。

  钴究竟是什么,它在哪里开采?

  钴在地壳中的平均含量为 0.001%(质量),海洋中钴总量约 23 亿吨,自然界已知含钴矿物近百种,但没有单独的钴矿物,大多伴生于镍、铜、铁、铅、锌、银、锰、等硫化物矿床中,且含钴量较低。

  目前钴的原材料主要来自刚果民主共和国,廉价钴矿是可充电锂离子电池必不可少的矿物质,为苹果、三星和主要汽车制造商等公司生产的智能手机、笔记本电脑和电动汽车提供动力。去年,全球有 66% 的钴来自刚果,这个位于非洲南部的偏远地区正成为全世界疯狂争夺廉价钴矿的核心位置。

  钴是电池的重要组成部分。它也是电池中最昂贵的材料,为此,它衍生出了黑色的利益链条:很长一段时间,在刚果共和国存在着侵犯人权的情况,包括雇佣童工采矿的行为。电子设备和电动汽车公司不愿支付大价钱用于制造生产,亦不愿意参与当地的对人权剥削的行动,所以他们逐渐减少电池中钴的使用量,争相开发一种无钴的电池。

  包括儿童在内的工人们在苛刻和危险的条件下劳动,有时会满足世界对钴的高涨需求。根据工作人员、政府官员和“华盛顿邮报”在访问偏远矿区时发现的证据,刚果估计 100,000 名钴矿工使用手工工具挖掘数百英尺的地下,几乎没有监督,也没有几项安全措施。死伤是常见的。卫生官员说,采矿活动使当地社区暴露于有毒金属的水平,这些金属似乎与包括呼吸问题和出生缺陷在内的疾病有关。

  特斯拉目前使用的是 NCA(镍、钴、铝)材料的锂电池,该材料的钴元素使用量已经非常低了。在过去的六年中,特斯拉和松下(向特斯拉供应电池)已经使电池对钴的依赖减少了约 60%。虽然相比其他材料的锂电池这已经很低了,但是很有可能由于他们遇到了技术和安全问题,很难再降低钴的使用量。

  钴是阴极中的安全元素。当减少它的用量时,锂电池的生命周期就会随之减少。目前电动汽车的市场标准是八年保修,保留电池原始容量的 80%。你需要确保你的电池可以做到这一点,否则,汽车制造商将不得不在保修期内为客户更换新的电池,这比从钴中获得的理论上的节省更加昂贵。

  还有一个安全问题。当减少钴的用量时,就需要增加镍的用量。电池可能会过热并且不能再有效地自行冷却,这样会导致燃烧。虽然这是一个相对较低概率的风险,但这不是一个可取的办法,需要特殊的技术来避免这种风险。另外,低钴配方需要在特殊的干燥环境中生产,因此制造这些配方也需要付出代价。

  钴市场的未来

  由于人们对环境问题的愈加重视,使用锂电池的新能源汽车将是未来汽车行业发展的主要趋势,这必将导致对钴的需求不断增加,而且这将会持续很长时间。钴的需求过去主要是来自喷气发动机和硬件的超级合金。现在,超过 50%的需求来自电池行业。

  与此同时,在刚果民主共和国也有许多新的钴矿开采项目。Benchmark Mineral Intelligence 的分析师 Caspar Rawles 表示在 2022 年之前价格将保持稳定,届时需求将超过新供给,然后价格可能会上涨。

  电池的未来

  有些东西比如更加先进的锂离子电池,这种电池使用更少量的钴,并且可能在几年后就会出现。但是我们真的正在接近这些材料可以做的物理化学极限。对我而言,下一代就像固体电池一样,但它们还有很长的路要走。其他的电池,如钠离子电池,仍然在实验室规模,从实验室到量产,还有很长的路要走,可能至少 10 年以上的时间。

型号 厂商 价格
TS321ILT ST 0.746
BAT54SLT1G ON 0.084
KX022-1020 ROHM 1.63
RR2012(080... SUP 0.01
RR2012(080... SUP 0.01
VND7020AJT... STM 议价
6V31023PGG IDT 58.135
MC14051BDT... ON 议价
RJK0651DPB... Renesas 4.25
NTA4151PT1... on 议价
型号/产品名 平均报价 涨跌幅
STM8S003F3P6 1.72 1.12%
74HC573D 0.64 2.86%
2N7002 3.66 400.00%
STM32F103C8T6 7.46 44.29%
1N4007 1.61 150.00%
ADM2483BRWZ 8.90 3.21%
SHT10 16.21 5.88%
STM32F103RCT6 12.59 30.05%
78L05 10.55 66.67%
LM358 118206.75 16.67%
发布求购