行业新闻|电池的“无钴”趋势与“钴焦虑”

    早在2010年，“无钴”理念就早已被特斯拉提起。但直到如今，都没有大规模的的无钴电池市场，电池技术占有率也一直都没有提高。为什么“无钴化”一直未完成？到底在哪些因素碰到了难题？

    新能源汽车快速发展壮大风口下，整个行业领域对锂、镍、钴的需求会更进一步提高，可是对于钴来说，全球矿藏储藏量非常有局限，且集中化分散于常年局势不稳的非洲国家刚果，钴的供需格局已由过剩转为紧缺。

    三元体系中，钴元素能够起稳定材料结构的功能，钴含量提高能有效减少阳离子混排，减低材料阻抗值，特别是在对于提高材料电子电导率，改进倍率特性、减低电芯内阻等有其不可替代的功能。

    钴在三元材料中短时间无法彻底消除取代，但低钴与无钴技术提高了中下游动力电池对矿商的定价力。因而，充分利用价格低谷期，三星SDI、Umicore、SKI、特斯拉、宝马等全球领军的锂电材料、电池、车企均锁住了各自的钴原材料长协。但若未来钴价格出現大幅增涨，依然会造成 中下游动力领域低钴、无钴进程的加速，转为无钴的材料体系。

    为了能防止源头材料不稳定，钴在三元材料中的最低含量界线在哪儿成为产业一直在研究的难题。

    现阶段，市场上主流产品的电池首先是特斯拉的三元锂电池和比亚迪的磷酸铁锂电池。在其中最大的的区别就是前面一种正极材料镍钴铝（或锰），而后者的是磷酸铁锂。由于有钴，三元电池的造假广泛要比后者高。但由于功率密度大，其安全性会稍稍差点。

    对比起三元锂电池，磷酸铁锂电池有个致命性缺陷。由于化学性质的差异，三元锂电池的功率密度比铁锂电池高出70％左右，因而配备三元锂电池的汽车广泛跑得更远、更快。在整车上，特斯拉的特性也会强于比亚迪。

    在去年底，比亚迪汉配备的刀片电池给电池市场下了一剂猛药。刀片电池也选用了磷酸铁锂正极材料，可是其功率密度提高了50％，安全系数也强于市场上绝大多数电池，与同一时期上市的特斯拉model3分庭抗礼。而且，现阶段已突破自供，将向一汽和红旗供货刀片电池，并于下半年完成装车。

    但从销售市场上看，电动车现阶段还没法进入规模最大的中低档燃油汽车市场，这也是特斯拉、蔚来、理想ONE等公司都研发高档车的缘故。所以近几年三元锂电池依然是生产商优先选择。

    “无钴”概念近期一直以来炒着火热，但结合文中上半部部分看，冷静的思索后会察觉，“无钴”无论是在技术性层面依然销售市场层面，攻克的困难都是非常大。

    根据研究机构EVTank最新的数据信息，今年1～4月国內三元锂电池装机量占有率升到72．87％，而磷酸铁锂电池（LFP）进一步跌到22．93％，锰酸锂电池（LMO）及其其他电池加起來占的占比不到5％。所以，三元锂电池现阶段的主导地位依然十分稳定的。

    但从研发方面看，越来越多公司已经在布局镍钴锰铝（NCMA）“四元”锂电池。而领军的通用汽车公司，今年3月公布了自主研发的Ultium动力电池包。这是第一种即将批量生产的NCMA四元锂电池。而蜂巢能源也是有提出过研发NCMA四元锂电池的项目。

    实际上，别说无钴电池，退而求其次的甚至NCMA电池暂时性都没有哪家公司可以真真正正批量生产。就现阶段看来，可以批量生产的、钴用量最少的电池是NCM811／NCA系列。

    从全球上看来，LG化学、SKI都已经批量生产NCM811，松下的NCA电池早就装配特斯拉。从国內看，宁德时代NCM811电池也已经批量生产交货。此外，比亚迪、国轩高科、比克动力、亿纬锂能、力神电池、远景AESC、桑顿、鹏辉能源、万向一二三等电池生产企业，及其杉杉股份、当升科技、长远锂科、宁波金和、天津巴莫、厦门钨业等材料公司，都是在积极布局NCM811／NCA高镍少钴电池和材料。

    虽然比亚迪、特斯拉、蜂巢能源等公司也是有在布局“无钴”电池，但由于其技术性与销售市场的不稳定，要等最后批量生产公布的信息才能判定其在销售市场的位置。

    电池是一个很繁杂的系统，1个新型材料的商品化，必需要所有的搭配材料同歩改革创新，这本身便是1个相对性繁杂、长周期的研发；而产品研发成功后，还有小试、中试、批量生产，期間连续不断调整也是一个漫长流程，因此，电池技术革新是一个相对性迟缓的事情，未来发展趋势向“无钴”依然四元，我们需要长期关注。

    深圳市百耐信科技科技有限公司是一家集研发、制造、销售与技术服务为一体的国家高新技术企业。公司2010年成立于深圳市，经近十年的发展建立并健全了高质量的目标管理体系，专门为新能源锂电组装以及制造领域提供整套的生产设备与技术服务。公司秉承百分百投入，耐心服务，值得信赖的经营理念，不断开拓创新，拼搏进取，我们致力于成为优秀的新能源锂电池组装设备与技术服务商。

    随着18650电池在新能源领域的广泛应用，自动化设备成为电池企业核心竞争力之一。作为国内设备企业的代表企业，百耐信科技根据电池模块组的特点，自主开发了锂电池PACK自动化装配线：该自动线集成了锂电池贴纸机、锂电池分选机、锂电池电池组自动组装机、CCD视觉识别系统、锂电池自动点焊机。选用全自动上料、自动分选机构，保证产品采用电芯一致性的同时，可全自动扫描获取电芯条形码，并与PACK条形码做好等级划分然后绑定和记录，结合后台系统能够完整追溯产品生产制造的数据信息。

    现阶段该装配线已实现电池及模组在上料、分捡、组装、焊接、测试等环节的全过程自动化，节奏稳定。现阶段在生产关键步骤中增加了自动检测系统、自动校验、自动处理系统，完全使用机械手替代了传统式人工的繁杂作业，确保了产品品质的稳定性。目前实际运营数据表明，自动线整体运行安全稳定、处理效率高、成品品质稳定。

    该自动线具有对整个生产制造过程的所有测试数据进行采集、管控、统计，让计划层和控制层进行信息交互，实现对生产过程中的测试结果和数据进行有效追踪和品质管控，真正实现锂电池组组装生产的信息化和自动化的“两化”融合，使锂电池组组装向“工业4.0”迈进。

    本系列产品为双面自动焊机，效率高；采用9轴纯电动伺服电机，支持阵列与非阵列电池组快速编程。编程界面操作简单，支持CAD导图，阵列，手动三种；并支持任一点位编程和阵列编程，可存储编程文件任意组。且支持断点启动功能。

    独家定制的可旋转180°焊头，焊头轻巧，有效防止因焊头过重导致焊接电池变形、漏液问题。旋转焊头结构可支持异型电池组及有效纯镍片粘针问题。焊头采用水循环散热，能有效降低焊针损耗，提升焊接效果。

    本系统具备焊针使用次数记录、报警、与清零功能。支持焊针更换预报提醒，19寸显示屏，搭配工控机，可实时将焊接参数及异常焊点采集并显示出来，并可实时采集焊接结果。自带焊接电流监控系统，有效杜绝虚焊、假焊现象。具备对焊点的假焊、漏焊监测记录，焊接的所有参数都可追溯跟踪，方便数据管理。

    可单独调节单点焊、两点焊、三点焊，并且两点焊与三点焊的间距可调节。焊针压力亦可独立调节。并且支持同时切换焊接能量、正负极焊接能量切换功能。

    本产品采用纯电动伺服电机，支持阵列与非阵列电池组快速编程。编程界面操作简单，支持CAD导图，阵列，手动三种；并支持任一点位编程和阵列编程，可存储编程文件任意组。且支持断点启动功能。

    独家定制的可旋转180°焊头，适用点焊任意角度镍片分流槽方向，焊头轻巧，有效防止因焊头过重导致焊接电池变形、漏液问题。旋转焊头结构可支持异型电池组及有效纯镍片粘针问题。焊头采用水循环散热，能有效降低焊针损耗，提升焊接效果。

    本系统具备焊针使用次数记录、报警、与清零功能。支持焊针更换预报提醒，19寸显示屏，搭配工控机，可实时将焊接参数及异常焊点采集并显示出来，并可实时采集焊接结果。自带焊接电流监控系统，有效杜绝虚焊、假焊现象。具备对焊点的假焊、漏焊监测记录，焊接的所有参数都可追溯跟踪，方便数据管理。

    可单独调节单点焊、两点焊、三点焊，并且两点焊与三点焊的间距可调节。焊针压力亦可独立调节。并且支持同时切换焊接能量、正负极焊接能量切换功能。

    可选配焊头内置进口压力传感器，可实时监控压力值及自动追踪补偿，保证焊接过程中焊接压力一致性。

    本公司晶体管点焊机具备独特的双脉冲焊接性能，提供更优良的焊接质量脉冲，采用不同能量对焊接物体连续两次放电。电源采用精确的数字控制，能预存32组参数，并可随意更改、调用。采用数字化设置焊接参数，键盘操作清晰明了，方便快捷。

    焊接电流上升快，短时间内即可实现高品质焊接。能对焊接电流、电压、功率、电阻的波形进行动态实时监测。 焊接时间可调节的最小分度为0.1ms，让精度更加的精确。焊接脉冲宽度可调，焊接飞溅小，焊点不变色。并且提供定电流、定电压、电流和电压组合等三种控制方式。

    本公司自动分选机系列产品自带高精密内阻、电压、自动测试系统，此系列设备支持十档分选，能根据设定好的内阻、电压值，将电芯精准的送到指定的档位。每次可同时测五只电芯，分选速度快，稳定性高，可使每颗锂电池性能高度一致。并且可以和自动贴青稞纸机对接使用，大大节约人工。

    收料槽装备满料传感器，满料触发系统自动声光报警，取走电池后，收料器自动复位，如此循环工作。扫码机自带感应开关，感应到电芯时自动扫描电芯上的条码。喷码机上方也装有感应开关，感应到电芯时自动喷码至电芯上。

    设备的操作界面采用Windows操作系统，设计人性化，简单明了，轻松掌握。自带工控数据库，测试数据按批次存储，电芯条码与测试的电压内阻数据相对应，可下载提取并永久保存，方便后期数据追溯跟踪。

    本公司自动分选机系列产品自带高精密内阻、电压、自动测试系统，设备支持二十档分选，能根据设定好的内阻、电压值，将电芯精准的送到指定的档位。每次可同时测五只电芯，分选速度快，稳定性高，可使每颗锂电池性能高度一致。并且可以和自动贴青稞纸机对接使用，大大节约人工。

    收料槽装备满料传感器，满料触发系统自动声光报警，取走电池后，收料器自动复位，如此循环工作。扫码机自带感应开关，感应到电芯时自动扫描电芯上的条码。   

    设备的操作界面采用Windows操作系统，设计人性化，简单明了，轻松掌握。自带工控数据库，测试数据按批次存储，电芯条码与测试的电压内阻数据相对应，可下载提取并永久保存，方便后期数据追溯跟踪。

    本公司自动贴纸分选一体机是将贴青稞纸机与分选机相结合形成自动流水线，工作效率大大提高。贴纸机产品采用伺服电机运动控制器与气动控制相结合，冲压刀模不粘胶，能循环工作，青稞纸贴合牢固，贴合一致性很好，可提高后期自动化点焊效率。

    而分选机部分自带高精密的内阻、电压、自动测试系统，可根据设定好的电压、电阻值范围，将电芯精准送到指定的档位。分选速度快，稳定性高，使每颗电芯的性能高度一致。

    操作界面简单明了，易于操作，设计非常人性化，可轻松掌握。

    本公司视觉CCD检测设备可通过CCD视觉识别方式判定电池组的电芯不同方式组合后电芯正负极的正反方向，并输出判定结果。以便快速确认所有电池组的全部电芯的正负极摆放是否正确。并且可支持自动启动及手动启动模式。

    该设备采用1000万像素高清定焦镜头，设备的最大检测范围为500mmx360mm，该设备编程简单便捷，可根据电芯的不同组合方式设定判定标准，可存储编程文件任意组。检测性能稳定可靠，效率高，可大大提供生产效率并降低错误率。

    百耐信-动力电池组综合测试系统功能支持：充电激活、单串压差测试、单串内阻差测试、充电电压、充电电流、充电△V充电DCR测试、充电过流保护、交流内阻（ACR）测试、直流内阻（放电DCR）、放电电压、放电电流、放电△V、放电过流保护、放电过流恢复、短路保护功能、短路激活充电等多项综合功能测试。

    综合测试仪电池放电电流增加两个档位，能快速看出两个测试结果差距。并且可以根据电池属性不同，在过流测试时，如果达不到过流测试起始电流，电池将自动进入保护状态。综合测试仪支持设置测试电流上限，电池过流测试达到设置值之后自动退出测试，防止大电流烧坏电池。 

    锂电池的不一致性的危害我们都很熟知：容量损失、寿命损失、内阻增大，而为了应对电池的不一致性除了在电池组组装之前进行精细的分选，再有就是综合测试仪中动态压差的测试功能，就是为了检测出电池组充放电的一致性。

    综合测试系统100V/400A/500A系列可细分为100V100A、100V200A、100V300A、100V400A、100V500A、100V600A五个档位，分别支持的放电电流及过流测试最大电流为100A、200A、300A、400A、500A、600A。

    综合测试仪是针对动力电池组的生产检测需要，研发专用于可充电池综合检测，测试仪可以对电池的一些参数做一个定量的精确的测量，可以测量电池的开路电压，内阻，充电，放电性能，电池容量特别针对锂电池的功能还有过充电保护，过放电保护，过电流保护，短路保护等功能，并测出过相应的数值，极大的方便了电池的生产和售前售后服务工作，采用非常简单的几个步骤就可以直观的判断电池的性能和好坏，同时也具有快速筛选的功能，可以设定测量参数的上限和下限，可以容易的从一批电池成品中快速检测出不良电池，提高了生产效率。

百耐信-回馈型电池组老化柜系列的整个系统能量具有双向流动性，且能自动调节能量方向，电能从三相电网到电池包，放电时，电能从电池包回馈到三相电网。

    此系列老化柜配备大功率隔离变压器，能有效隔离整套系统与电网，保证系统的可靠、稳定运行。

    此系列老化柜的DCAC模块采用空间矢量调制技术，数字化控制，使得电压利用率高，电流谐波分流更小。储能模块可实现双通道充放电能量的内部转换；两个通道之间若充放电的能量相等，两个通道之间的能量相互转化效率可达99%。DCAC模块采用先进的PID调节技术，多重保护机制，保证设备运行稳定。

    此系列老化柜的输出电流转化快、电流无超调现象，避免设备对电池组的冲击。并且配备CAN2.0接口，可接入电池包BMS数据，能在充放电过程中实时掌控电池包的状态。并且能够与PACK生产线做通讯，如OPC、以太网等接口协议。