固態電池不用鈷的說法的來源:早期固態電池的電解質是聚合物電解質,以PEO(聚環氧乙烷)占絕大多數,PEO的電化學穩定窗口(氧化電位)是3.8V,無法與高電壓正極材料(鈷酸鋰、三元材料等)相容,只能用磷酸鐵鋰做正極,所以不用鈷的說法就流傳下來了。但是磷酸鐵鋰電池的能量密度太低了,無法滿足車用要求。例如法國博洛雷的固態電池就是PEO電解質+磷酸鐵鋰正極,能量密度只有170wh/kg,并且工作溫度高達80度,所以沒有推廣開,只裝了3000輛車。目前絕大多數在研究試制中的固態電池都用含鈷正極,以鈷酸鋰和三元材料為主:固態電池的核心是電解質。

當前聚合物電解質依然是主流方向之一,但是人們采用2種方法提高窗口電壓來使用能量密度高的正極材料。一是對PEO進行改性,二是尋找新的聚合物,這兩種方法都取得了突破。例如許曉雄博士把氧化物和硫化物電解質與PEO復合取得了很大的成功,制造出鈷酸鋰正極固態電池,密度達到260-280wh/kg,下一步就到300wh/kg;中科院青能所采用聚碳酸丙烯酯電解質,是世界首創,正極是三元622,密度達到了300wh/kg。
所以可以肯定,在可以預見的未來,固態電池是必須用鈷的,而且比例要比鋰離子電池的還要高,因為磷酸鐵鋰鋰離子電池適合大量用于電網儲能。
我國鈷儲量
中國的鈷的探明儲量大概是8萬噸,占全世界探明儲量的1.8%,而且礦山分布極其分散。我國消耗了全世界鈷的30%以上。全世界鈷儲量最多的就是洛陽鉬業收購的剛果金,占全世界儲量的48%,每年剛果金生產鈷金屬量是6萬噸,占全球鈷產量的60%左右,接近中國的總儲量。
三元材料占鋰電池的成本
根據估算,1噸鈷酸鋰中,鋰的含量只有0.07噸,但鈷的含量要達到0.61噸,是鋰的8倍以上。然而,鈷在地殼中的含量僅有鋰的六分之一,年鈷礦開采量僅有鋰礦的一半。參考比亞迪(002594,股吧)e5舒適型,43kWh的電容量,售價23萬元,可以對40kWh容量的電動車取售價20萬元,參考30kWh的新能源汽車耗鈷7.54kg,40kWh的車鈷需求可以達到每輛10.05kg。當前新能源汽車行業的毛利率大致為25%,可估算出成本大約有15萬元。當前電池成本大約為1400元/kWh,總計56000元,占到整個成本的37%,其他成本為94000元。 今年,3月底,四氧化三鈷每噸39萬元,4.35V鈷酸鋰每噸價格41.5萬元;三元材料(523)每噸價格19.50萬元。大家大致可以估算出鋰電池中,鈷的成本比例。
---------------鈷常見問題解答---------------
問:固態鋰電池用鈷嗎?
答:固態電池不使用鈷元素是可以的,早期的固態電池用磷酸鐵鋰做正極,用聚合物做電解質,所以電池中不含鈷元素,但是固態電池的發展,使用鈷元素的電池很可能會成為一種潮流。
問:什么是四氧化三鈷,它的用途是什么?
答:四氧化三鈷是一種黑色略微發灰的粉末,容易吸收水分,有毒性,常常用來制作催化劑和陶瓷的顏料。
問:固態鋰電池用鈷嗎?
答:固態電池不使用鈷元素是可以的,早期的固態電池用磷酸鐵鋰做正極,用聚合物做電解質,所以電池中不含鈷元素,但是固態電池的發展,使用鈷元素的電池很可能會成為一種潮流。